2-2-3) خاصیت ذخیره سازی نانولوله های کربنی………………………………………………11

 

فصل سوم………………………………………………………………………………………………….12

 

 آشنایی با هلیم و ویژگی های آن………………………………………………………………..13

 

3-1) آشنایی با  هلیم…………………………………………………………………………………….13

 

3-2) کاربرد های هلیم……………………………………………………………………………………15

 

3-3) هلیم در نانو لوله کربنی…………………………………………………………………………..16

 

3-4) قطره هلیم………………………………………………………………………………………………….17

 

فصل چهارم………………………………………………………………………………………………..19

 

 روش بسط خوشه ای برای محاسبه خصوصیّات

 

ترمودینامیکی سیستم مورد نظر ………………………………………………………………….20

 

4-1) روش بسط خوشه ای………………………………………………………………………………20

 

4-2) محاسبه انرژی سیستم به کمک بسط خوشه ای……………………………………………21

 

فصل پنجم………………………………………………………………………………………………….29

 

 محاسبه خواص ترمودینامیکی سیال هلیم  III

 

 تزریق شده در یک نانو لوله  در دمای معین………………………………………………....30

 

5-1) مقدمه…………………………………………………………………………………………………30

 

5-2) محاسبه سهم انرژی خوشه تک جسمی (E₁) ……………………………………………..30

 

عنوان                                                                                             صفحه

 

5-3) محاسبه سهم انرژی خوشه دو جسمی (E₂) ……………………………………………33

 

فصل ششم………………………………………………………………………………………………36

 

 نتایج محاسبات………………………………………………………………………………………37

 

6-1) انرژی تک جسمی سیستم (E₁) …………………………………………………………..37

 

6-2) انرژی دو جسمی سیستم (E₂) …………………………………………………………….38

 

6-3) انرژی کل سیستم (E) ……………………………………………………………………….39

 

6-4) آنتروپی سیستم…………………………………………………………………………………40

 

6-5) انرژی آزاد سیستم………………………………………………………………………………41

 

6-6) فشار سیستم……………………………………………………………………………………..42

 

6-7) ظرفیت گرمایی سیستم……………………………………………………………………….43

 

فصل هفتم………………………………………………………………………………………………45

 

 خلاصه و نتیجه گیری……………………………………………………………………………..46

 

منابع………………………………………………………………………………………………….…..47

 

نانو فناوری و کاربرد های آن

 

 موادی که حداقل یکی از ابعاد آنها در مقیاس ۱ الی ۱۰۰ نانومتر باشد، نانو مواد خوانده می‌شوند. نانوفناوری، توانمندی تولید و ساخت مواد، ابزار و سیستم های جدید با در دست گرفتن کنترل در مقیاس نانومتری (سطوح اتمی و مولکولی) و استفاده از خواص آن ها می باشد. این فناوری بر مبنای چینش تک تک  اتم ها، مولکول ها و ترکیبات (در ابعاد نانو) به گونه ای است که خاصیت فیزیکی ویژه ای را برای آن رقم بزند. البته اعمال این تغییرات در این مواد مستلزم درک صحیحی از این فناوری می باشد ]1[.

 

شاید بتوان گفت اولین کسی که به ابعادی در این حد توجه داشته ریچارد فاینمن، دارنده جایزه نوبل بوده است. وی در سال 1959 طی یک سخنرانی تحت عنوان “فضای زیادی در پایین وجود دارد”  مهم بودن این فناوری را متذکر شد]2[.

 

اصطلاح نانو فناوری اولین بار توسط نوریو تانیگوچی در سال 1974 معرفی گردید .اولین مشکلی که از توسعه این تکنولوژی جلوگیری می کرد این بود که هنوز دستگاهی ساخته نشده بود که بتواند ابعاد در حد نانو متر را ببیند، اما در سال 1981 این مشکل با ساخت میکروسکوپ تونل زنی روبشی STM مرتفع گردید، محققین توانستند به کمک آن در ابعاد نانو تصویر برداری کنند و همین منجر به دریافت جایزه نوبل فیزیک توسط تانیگوچی در سال 1986 شد ]3[. تفاوت اساسی فناوری نانو با دیگر فناوری ها در ابعاد مواد و ساختار هایی است که مورد استفاده قرار می گیرند. در این ابعاد خصوصیات مواد از جمله، مقاومت الکتریکی و گرمایی، استحکام در برابر شکنندگی و خوردگی و … تغییر می کند. استفاده از این فناوری در كلیه علوم پزشكی، پتروشیمی، علوم مواد، صنایع دفاعی، الكترونیك، كامپوترهای كوانتومی و غیره باعث شده كه تحقیقات در زمینه نانو به­عنوان یك چالش اصلی علمی و صنعتی پیش روی جهانیان باشد. همه مواد از جمله فلزات، نیمه هادی ها، شیشه ها، سرامیک ها و پلیمرها در ابعاد نانو می توانند وجود داشته باشند. همچنین محدوده فناوری نانو می تواند در ترکیبات بی شکل(آمورف)، کریستال ها، مواد آلی و غیرآلی نیز نقش پر رنگی ایفا کند.

 

اولین پایه  تشکیل دهنده نانو مواد، نانو ذره است. منظور از نانو ذره، جسمی با ابعاد نانو متر در سه بعد می باشد که می تواند به صورت های مختلفی از جمله نانو مواد سرامیکی، فلزی وغیره وجود داشته باشد. دومین پایه تشکیل دهنده نانو مواد، نانو کپسول ها می باشند. نانو کپسول ها محفظه هایی هستند که قطر آنها از مرتبه نانو متر بوده و می توان مقدار محدودی نانو ذره در آنها نگاه داشت.

 

عنصر پایه ای دیگر، نانو لوله کربنی می باشد که در سال 1991 کشف شد] 4[. برای تولید نانو لوله کربنی روش های متفاوتی وجود دارد. یکی از این روش ها آن است که صفحه و یا صفحات گرافیتی را لوله کرده تا به شکل یک استوانه دربیاید. نانو لوله ها در اندازه ها و اشکال متفاوتی وجود دارند و می توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند.

 

1-2) انواع نانو مواد:

 

 نانو مواد صفر بعدی

 

 

به نانو موادی اطلاق می شود که هر سه بعد آن ها از 100 نانو متر کمتر باشد (مانند  نانو ذرات و نانو پودر ها).

 

 

• نانو مواد یک بعدی

 

به نانو موادی گفته می شود که فقط دو بعد آن ها از 100 نانو متر کمتر باشد (مانند نانو نوار ها، نانو سیم ها، نانو لوله ها، نانو تسمه ها).

 

 

• نانو مواد دو بعدی

 

نانو موادی که فقط یک بعد آن ها از 100 نانو متر کمتر باشد (مانند نانو حلقه ها و نانو لایه ها).

 

 

• نانو مواد سه بعدی

 

نانو ساختار هایی که از ترکیب دو یا هر سه مورد بالا ساخته شده باشند. (مانند نانو کامپوزیت ها).

 

همان طور که قبلا بیان شد نانو فناوری کاربرد های فراوانی در زندگی امروز و آینده ما دارد که در زیر به اختصار به چند مورد آن می پردازیم.

 

1-3) کاربرد های نانو فنّاوری

 

 1-3-1) کاربرد نانو فناوری در پزشکی

 

می توان با بهره گیری از نانو فناوری وسایل آزمایشگاهی جدیدی ساخت و از آنها در كشف داروهای جدید و تشخیص ژن های فعال با شرایط گوناگون در سلول ها، استفاده كرد و همچنین می توان در تشخیص بیماری ها و نقص های ژنتیكی از آن استفاده کرد.

 

امروزه محققان ذراتی به نام نانو لایه ساخته اند که می تواند امواج فروسرخ را جذب كند، از آنجا که طول موج  فروسرخ قادر به نفوذ تا چند سانتی متری بدن می باشد، این نانو لایه ها بسیار مورد توجه قرار می گیرند. بدین ترتیب که نانو لایه هایی كه به بدن تزریق می شوند می توانند از بیرون با استفاده از منبع فروسرخ گرما داده شوند. چنین نانو لایه هایی را می توان به كپسول هایی از جنس پلیمر حساس به گرما متصل كرد که می توانند محتویات خود را فقط زمانی آزاد كنند كه گرمای نانو لایه متصل به آن باعث تغییر شكلش شود.