روش نوین سنتز نانوکریستال‌هایی با قابلیت ماشین کاری

پژوهشگران ایرانی با همکاری پژوهشگری از ایتالیا با استفاده از روش جدید سل-ژل در زمینه سنتز شیشه- ‏سرامیک نانوکریستال لیتیوم- میکا، موفق به تولید این نانوکریستال‌ها شدند. این ماده سنتزی از خواص برتری ‏چون خواص نوری مناسب، برخوردار بوده و همچنین قابل ماشین‌کاری می‌باشد.‏

‎ پژوهشگران ایرانی با همکاری پژوهشگری از ایتالیا با استفاده از روش جدید سل-ژل در زمینه سنتز شیشه- ‏سرامیک نانوکریستال لیتیوم- میکا، موفق به تولید این نانوکریستال‌ها شدند. این ماده سنتزی از خواص برتری ‏چون خواص نوری مناسب، برخوردار بوده و همچنین قابل ماشین‌کاری می‌باشد.‏

 

شیشه-سرامیک‌ها، پلی‌کریستال‌های سرامیکی‌ای هستند که با روش‌های شناخته شده‌ای تهیه می‌شوند. این مواد ‏از جهات گوناگونی دارای مزایایی نسبت به پودرهای سرامیکی هستند. از این رو از کاربردهای متعددی ‏برخوردار هستند.

 

شیشه-سرامیک‌های فلوگوپیت میکا، گروهی از این مواد هستند که فاز میکا در زمینه فاز ‏شیشه‌ای پراکنده شده و یون پتاسیم در فضای بین لایه‌های میکا قرار گرفته است. این ماده خواص ویژه‌ای از ‏جمله مقاومت حرارتی بالا (تا۸۰۰ درجه سانتیگراد)، عایق الکتریکی و استحکام مکانیکی بالا را داراست. اخیرا ‏نوع جدیدی از این مواد سنتز شده است که به جای پتاسیم از لیتیوم در فضای بین لایه‌های میکا استفاده شده ‏است. ‏

 

دکتر محمدرضا توحیدی‌فر با همکاری دکتر پروین علیزاده از دانشگاه تربیت مدرس، دکتر ریلو از دانشگاه ‏کافسکاری ونیز ایتالیا، دکتر بیژن افتخاری‌یکتا از دانشگاه علم و صنعت و دکتر علیرضا آقایی از پژوهشگاه مواد ‏و انرژی موفق شدند با استفاده از روش سل-ژل، شیشه- سرامیک نانوکریستال لیتیوم- میکا‌ با ابعاد ۱۳ نانومتر را ‏تهیه کنند.‏

 

این تیم تحقیقاتی با استفاده از مواد پایه‌ای ‏Mg(NO3)2. 6H2O‏ ، ‏LiNO3‎، آلومینیوم ایزوپراکسید، ‏NH4F‏ و سل سیلیکا و با استفاده از روش‌های مورد نیاز برای سل-ژل، شیشه- سرامیک نانوکریستال لیتیوم- ‏میکا را سنتز کردند که تا به حال گزارشی مبنی بر استفاده از این روش برای سنتز این ماده مشاهده نشده است.

 

با ‏آنالیزهای مختلف انجام شده، ویژگی‌های میکروساختاری نمونه بدست آمده از این روش نوین مورد ارزیابی ‏قرار گرفت و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از نوع سنتز شده در پژوهش‌های دکتر تاروتا و همکارانش ‏مقایسه شد. ‏

 

نتایج آنالیز نشان داد که بلورهای تولیدی در روش نوین سل-ژل کوچکتر از بلورهای تولیدی در روش‌های ‏سنتز شده معمول می‌باشد. همچنین مشاهدات ‏XRD‏ نشان داد تشکیل فاز کریستالی میکا از دمای ۶۷۵ درجه ‏سانتیگراد شروع شده که از استحاله فاز ‏MgF2‎‏ به وجود می‌آید. با ادامه عملیات حرارتی در دماها و زمان‌های ‏بالا، فاز میکا به نوربرژیت ‏‎(norbergite)‎‏ و سپس به کوندرودیت ‏‎(chondrodite)‎‏ تبدیل خواهد شد.

 

این ‏محققان در ادامه بررسی‌های خود با استفاده از مدل پیشنهادی ماروتا، انرژی فعال‌سازی تبلور و پارامتر آورامی را ‏نیز محاسبه و با استفاده از همین مدل نحوه رشد بلورها را توجیه کرده‌اند. همچنین از آنجا که در روش سل- ژل ‏بلورها به صورت یکنواخت در داخل فاز شیشه توزیع می‌شوند، استفاده از این روش باعث هموژن شدن ساختار ‏شیشه-سرامیک می‌شود که برای ماشین‌کاری امری لازم و ضروری است.‏

 

نتایج این کار تحقیقاتی در مجلهCeramics International ‎‏ (جلد ۳۸، شماره ۴، ماه می سال ۲۰۱۲) ‏منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۲۸۱۳ الی ۲۸۲۱ همین شماره مشاهده نمایند.‏ ‎
 

‎ ‎ ‎ ‎‎