روش جدید محققان ایرانی در ساخت سرامیک‌های پیشرفته صنایع نفت و پتروشیمی

به گزارش سرویس اجتماعی برنا، 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.

به نوشته سایت نانو، 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 بویژه صنایع استحصال فلزات غیر آهنی ایفا کند؛ که این خود موجب کاهش هزینه تولید و جلوگیری از خروج ارز از کشور می‌شود.

بدلیل تولید نشدن این محصول مهم در داخل کشور و دمای بسیار بالای مورد نیاز برای سنتز این پودر سرامیکی، پژوهشگران این دانشگاه موفق به ارائه 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، دانش‌آموخته کارشناسی ارشد نانوفناوری از دانشگاه تربیت مدرس و محقق این طرح، در مورد مراحل انجام این کار تحقیقاتی گفت: 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.

وی افزود: 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. در نهایت محصول سیالون آلفا از احتراق این هیدروژل در محیط نیتروژن تا دمای 1450 درجه سانتی گراد و طی مدت زمان یک ساعت حاصل شد.

دانشجوی دکتری مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان تصریح کرد: نتایج نشان داد که هیدروژل پلی آکریل آمید علاوه بر اینکه بعنوان 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 نیز فراهم می‌کند. همچنین اندازه کریستال‌های فاز سیالون آلفا بین 30 تا 60 نانومتر بدست آمد.

محقق این طرح و همکارانش همچنین موفق شدند که از نانوپودر سنتز شده، قطعاتی را برای بررسی میزان مقاومت آن‌ها در برابر سایش، زینتر کنند.

نجفی تصریح کرد: نتایج این بررسی حاکی از آن بود که میزان کاهش وزن قطعات در ضمن سایش در برابر پین فولادی و بعد از مسافت سایش 1000 متر، تنها 39 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 محقق این طرح، 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.

نجفی معتقد است 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 آن را در داخل کشور پیگیری کرد.

بر اساس این گزارش، این طرح دارای گواهی ثبت اختراع به شماره 030440الف/89 است.

نتایج این کار تحقیقاتی که توسط ایمان نجفی حاجی ور و دکتر مهرداد کوکبی، عضو هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس صورت گرفته و یکی از مقالات برتر پذیرفته شده توسط ستاد ویژه توسعه فناوری نانو به شمار می‌رود، در مجله Ceramics International به چاپ رسیده است.