طراحی فرآیند هیدروترمال سنتز نانوذرات اکسید فلزی در شرایط فوق بحرانی

مهندس مرتضی حسین‌پور، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی انرژی دانشگاه صنعتی شریف،
هدف از انجام این پژوهش را، ”تهیه نانوذرات اکسید مس، با کاربرد در دفع آلاینده‌های
گازی، سنتز دارو با راندمان تولید بالا و هیدروژن‌زدایی از جریان‌هایی که غلظت
هیدروژن، به دلیل خطر انفجار، می‌بایست در حداقل ممکن نگه داشته شود“ بیان نمود
و افزود: ”فرآیند هیدروترمال در شرایطی پایین‌تر از حد بحرانی، روشی شناخته شده
برای سنتز ذرات اکسید فلزی، در ابعاد میکرو و نانو است. این روش که بر پایه
واکنش محلول‌های آبی نمک فلزی استوار است، جزو روش‌های پرکاربرد است. اما بازده
کم واکنش و زمان ماند زیاد، از معایب این روش است که فقط در مقیاس آزمایشگاهی
قابل توجیه است. در شرایط فوق بحرانی، با دور ماندن از این پدیده، به ذرات با
اندازه‌های کوچکتر دست می‌یابیم و در عین حال، می‌توان با بالا بردن راندمان
کار، در مدت زمان بسیار کم (کمتر از ۲ ساعت) ، مقدار پودر بیشتری را با خواص
بهتر تولید نمود“.

مهندس حسین‌پور، در رابطه با خواص ویژه‌ی نانومواد نسبت به سایر مواد، اظهار
داشت: ”دو ویژگی مهمی که مواد نانوساختار را از دیگر گروه‌ها متمایز می‌سازند،
عبارتند از: افزایش سطح مواد و تأثیرات کوانتومی. افزایش نسبت مساحت سطح به حجم
که به تدریج با کاهش اندازه ذره رخ می‌دهد، باعث غلبه یافتن رفتار اتم‌های واقع
در سطح ذره، نسبت به رفتار اتم‌های درونی می‌شود. این پدیده بر خصوصیات ذره در
حالت انزوا و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می‌گذارد. به محض آنکه ذرات به
اندازه کافی کوچک شوند، به صورت مکانیک کوانتومی رفتار می‌کنند. افزایش سطح
مواد، موجب تغییر خواص شیمیایی، کاتالیستی و مکانیکی می‌شود و رفتار کوانتومی،
خواص الکتریکی، مغناطیسی و اپتیکی را تغییر می‌دهد“.

شایان یادآوری است که شرایط فوق بحرانی در دما و فشار بالا ایجاد می‌شود (دما و
فشار نقطه بحرانی برای آب، به ترتیب ۳۷۴ درجه سلسیوس و۲۲۱ بار است). بنابراین،
طراحی و ساخت راکتوری که بتواند این فشار بالا را بدون هیچ هدررفتی تحمل نماید،
از بخش‌های مهم این پروژه بوده است.

حسین‌پور، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری‌نانو، اظهار داشت:
”به علت سادگی فرایند و به‌ویژه انطباق آن با محیط زیست و عدم نیاز به هیچگونه
مواد اضافی، به این روش، شیمی سبز گفته می‌شود که در دنیا در حال اجرا شدن است.
همچنین، نانواکسیدهای فلزی تولید شده با این روش، به صورت گسترده‌ای در صنعت
نفت به‌عنوان کاتالیزور، در صنعت الکترونیک به‌عنوان نیمه‌هادی و یا فوق هادی،
کاربرد دارند“.

جزئیات این پژوهش، که با هدایت آقای دکتر محمد اتوکش (استادیار گروه انرژی
دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی شریف) و جناب آقای سید جواد احمدی (مدیر محترم
گروه پژوهشی شیمی آزمایشگاه‌های تحقیقاتی جابر) انجام شده‌است، در تاریخ
چهارشنبه ۲۵ دی ماه سال جاری، ساعت ۱۵، در سالن سمینار دانشکدۀ مهندسی مکانیک
دانشگاه صنعتی شریف ارائه خواهدشد و مورد بررسی قرار می‌گیرد.