پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس موفق به ارایه روشی ساده و جدید در ساخت سرامیک‌های پیشرفته نیتریدی با ترکیب شیمیایی پیچیده و چند عنصری از جمله پودر نانو ساختار تک فاز سیالون آلفا شدند.
ارایه روشی نوین در ساخت نانو پودر تک فاز سیالون آلفا
پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس موفق به ارایه روشی ساده و جدید در ساخت سرامیک‌های پیشرفته نیتریدی با ترکیب شیمیایی پیچیده و چند عنصری از جمله پودر نانو ساختار تک فاز سیالون آلفا با فرمول شیمیایی Ca1Si9Al3O1N15 شدند. قطعات ساخته شده از نانوپودر سنتز شده دارای کابردهای فراوانی در صنایع نفت و پتروشیمی، خودروسازی، صنایع استحصال فلزات غیر آهنی و نیز کاغذسازی است.
خواص منحصر به فرد قطعات ساخته شده از پودر سیالون آلفا همچون سختی بالا، چقرمگی شکست مناسب و مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون و خوردگی سبب شده است که این ماده نقش مؤثری در صنایع مختلف به خصوص صنایع استحصال فلزات غیر آهنی ایفا کند؛ که این خود موجب کاهش هزینه تولید و جلوگیری از خروج ارز از کشور می‌گردد. بدلیل عدم تولید این محصول مهم در داخل کشور و دمای بسیار بالای مورد نیاز برای سنتز این پودر سرامیکی، پژوهشگران این دانشگاه موفق به ارایه روشی ساده و کنترل شده برای تولید پودر سیالون آلفای نانوساختار تک فاز با استفاده از بستر هیدروژل پلی آکریل آمید شدند.
ایمان نجفی حاجی ور، دانش آموخته کارشناسی ارشد نانوفناوری از دانشگاه تربیت مدرس و دانشجوی دکتری مهندسی مواد در دانشگاه صنعتی اصفهان، مراحل انجام این کار تحقیقاتی را اینگونه توضیح داد: «در این پژوهش، ابتدا محلول آبی نمک‌های نیترات کلسیم و نیترات آلومینیوم و سیلیس کلوئیدی با نسبت مولی معین برای بدست آوردن سیالون آلفا با ترکیب شیمیایی CaSi9Al3ON15 مخلوط شدند. به منظور ایجاد یک بستر در برگیرنده عناصر موجود در ترکیب شیمیایی سیالون آلفا، از پلیمره شدن مونومرهای آکریل آمید و متیلن بیس آکریل آمید در محیط آبی استفاده شد. پس از اضافه کردن مخلوط مونومری به محلول آبی حاوی یون‌های فلزی مورد نظر و در ضمن یک فرایند پلیمره شدن، ژلی پلیمری بدست آمد. نهایتاَ محصول سیالون آلفا از احتراق این هیدروژل در محیط نیتروژن تا دمای ۱۴۵۰ درجه سانتی گراد و طی مدت زمان ۱ ساعت حاصل شد.»
نتایج نشان داد که هیدروژل پلی آکریل آمید علاوه بر اینکه به عنوان یک بستر نگهدارنده عمل کرده و موجب همگون سازی اجزای تشکیل دهنده پودر سیالون آلفا در مقیاس مولکولی می‌شود، کربن لازم برای فرایند احیای کربوترمال را نیزفراهم می‌کند. همچنین اندازه کریستال‌های فاز سیالون آلفا بین ۳۰ تا ۶۰ نانومتر بدست آمد. این پژوهشگران همچنین موفق شدند که از نانوپودر سنتز شده، قطعاتی را برای بررسی میزان مقاومت آن‌ها در برابر سایش، زینتر کنند. نتایج این بررسی حاکی از این بود که میزان کاهش وزن قطعات در ضمن سایش در برابر پین فولادی و بعد از مسافت سایش ۱۰۰۰ متر، تنها ۳۹ میلی گرم بوده است. باید توجه داشت که اندازه نانومتری پودر سیالون آلفا، تولید قطعات با دمای زینترینگ کمتر را فراهم می‌کند و همچنین مقاومت به سایش و خوردگی قطعات زینتر شده را بالا می‌برد.
به گفته نجفی از کابردهای محصول تولید شده می‌توان به ساخت قطعاتی مانند ظروف نسوز و ورقه‌های محافظ ترموکوپل در صنعت فلزات غیر آهنی، هیدروسیکلون‌های جدا کننده ماسه از نفت و قطعات آب بند مکانیکی و همچنین ساخت شیرآلات دبی سنج مایعات خورنده و اسیدی و فویل‌های جاذب آب در صنعت کاغذسازی اشاره کرد.
شایان ذکر است که این طرح دارای گواهی ثبت اختراع به شماره ۰۳۰۴۴۰الف/۸۹ است.
همچنین نجفی معتقد است که از آنجا که دانش فنی تولید این محصول در دانشگاه تربیت مدرس بومی شده است، در صورت سرمایه گذاری مناسب می‌توان تولید نیمه صنعتی و سپس صنعتی این محصول را در داخل کشور پیگیری کرد.
نتایج این کار تحقیقاتی که به دست ایمان نجفی حاجی ور و دکتر مهرداد کوکبی، عضو هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس صورت گرفته است و یکی از مقالات برتر پذیرفته شده توسط ستاد ویژه توسعه فناوری نانو به شمار می‌رود، در مجله Ceramics International (جلد ۳۹ شماره ۳، ماه آوریل سال ۲۰۱۳، صفحات ۳۳۲۱ تا ۳۳۲۷) به چاپ رسیده است.
