تعريف نانومواد و نانوتكنولوژي

گرچه امروزه بخش اعظم تحقيقات مربوط به مواد را نانومواد بخود اختصاص داده است، ولي هنوز تعريف دقيق و مشخصي براي نانوتكنولوژي ارائه نشده است. در زير چند تعريف مختلف از محققان آورده شده است كه مؤيد اين موضوع است:

"توماس ديس"[1] مدير بخش فيزيك IBM در مركز تحقيقات واتسن مي‌گويد:

«به نظر من همه چيز دربارة ساخت مواد به نانوتكنولوژي مي‌رسد. با توجه به رشد نانو در علوم مختلف از قبيل مهندسي پروتئين و نانوالكترونيك، لزوم ساخت مواد با دقت اتمي در مقياس صنعتي از ده‌ها سال پيش تابحال احساس مي‌شد».

"دق‌پار"[2] از محققين برتر مؤسسة صلح سبز در انگلستان مي‌گويد:

«يكي از روش‌هاي تعريف نانوتكنولوژي صحبت دربارة سايز و بُعد است. روش ديگر، بررسي آن از ديدگاه اقتصادي، تجاري و پديده‌هاي اجتماعي است. طرفداران اين علم معتقدند كه نانوتكنولوژي روش زندگي، كار و ارتباطات را متحول خواهد كرد. اگر توسعه و نفوذ اين علم در آينده بيشتر شود، امكان اينكه همة افراد راضي باشند وجود نداشته و سوالات و مباحث زيادي در پي خواهد داشت. از جمله اينكه: اين پيشرفت در چه مسيري خواهد بود؟ چه اثراتي خواهد داشت؟ تحت كنترل چه كساني؟ به نفع چه كسي(يا به ضرر چه كسي)؟ و... »

"پيتر بينكس"[3] مدير اجرايي نانوتكنولوژي در ائتلاف چهار سازمان تحقيقاتي است كه در مورد تجاري‌سازي نانوتكنولوژي تحقيق مي‌كنند. وي معتقد است:

«نانو محدود به يك محصول يا تكنولوژي خاص نبوده و مي‌تواند تكنولوژي‌هاي مختلفي را شامل گردد. ممكن است در دهه‌هاي آينده نانوتكنولوژي كاربرد عمومي نداشته و بخشي از خود علم گردد. در اين مورد نانوبيوتكنولوژي و نانومواد پيشرفت شگرفي داشته‌اند».

 جكي‌ينگ[4] مدير اجرايي مؤسسة بيومهندسي و نانوتكنولوژي در سنگاپور و همچنين استاديار مهندسي شيمي در مؤسسة تكنولوژي ماساچوست است. وي مي‌گويد:

”به نظر من نانوتكنولوژي جعبه‌ابزاري است كه سازه‌هاي نانومتري را جهت ساخت مواد، ابزار و سيستم‌هاي جديد تهيه مي‌كند. در مقياس نانويي(كوچكتر از 100 نانومتر) مواد از لحاظ پديده‌هاي فيزيكي-شيميايي خواص وابسته به سايز و منحصر بفردي دارند».

K.Eric نويسندة « نانوسيستم‌ها و موتورهاي توليدي» و مشاور ارشد شركت nanorex است.

وي مي‌گويد:

«علم نانو توسط سطح تعريف مي‌شود ولي به نظر من بررسي مواد در سطح اتمي بوده و خواص جديد مواد را مورد بررسي قرار مي‌دهد. علم نانو در مورد مواد كوچك با اثرات بزرگ مي‌باشد. ما بايستي خواصي از مواد را كشف كنيم كه در همة جنبه‌هاي زندگي روزانة ما مفيد باشند.»

Elisabeth Schepers كه در آموزشگاه تاريخ و موزة مونيخ مشغول بكار مي‌باشد، و اخيراً بر روي پروژه‌هاي نانوديالوگ‌هاي EV كار مي‌كند، در توصيف علم نانو چنين اظهار مي‌دارد: «ممكن است به ويژگيهاي خاصي دست يابيم كه براي زندگي روزمرة ما سودمند باشند». كري موليز دارندة جايزة نوبل شيمي در سال 1993 براي اقدامات انجام داده در زمينة تكنيك‌هاي واكنشي زنجيره‌وار آنزيم پليمراز چنين پاسخ مي‌دهد:"نانوتكنولوژي كشف انجام گرفته ميان هر چيز بسيار كوچك مانند مولكول‌ها را نشان مي‌دهد كه قبلاً بصورت توده‌اي قابل دسترسي نبودند. شايان ذكر است كري موليز تحقيقات مستمري در زمينة روشهاي شيميايي جهت كنترل و هدايت واكنش‌هاي مقاومتي انجام داده است.

"چونلي باي[5]" نائب رئيس دانشكدة علوم و تحقيقات و مدير مركز ملي نانو تكنولوژي چين مي‌گويد: «تمايل به همگرا بودن و وجود نقاط مشترك در نانوتكنولوژي، امكان كنترل جامع اتم‌هاي منفرد يا مولكولها را فراهم مي‌سازد و در نهايت منجر به ايجاد توانايي بي‌نظيري جهت طراحي مواد مي‌گردد». "جان بلند[6]" استاد شيمي و رئيس مركز تحقيقات نانوساختارهاي انطباقي و نانوقطعات دانشگاه trin دبلن در ايرلند چنين پاسخ مي‌دهد: «بررسي خواص سيستم‌هاي نانو بدون در نظر گرفتن تاثير عوامل محيطي مانند سطح، واكنش‌هاي جزء مورد عمل و تماس‌هاي الكتريكي و شيميايي مفهومي ندارد. اگرچه اين حساسيت چالشي براي فرايند مواد نانوئي محسوب مي‌گردد، اما پتانسيل بي نظير ترازهاي كنترل مواد و خواص ابزارها را نيز به دنبال دارد. پاسخ "روبرت لانگر"[7] استاد موسسة تكنولوژي ماسوچست، دريافت كنندة جايزة دراپر در سال 2002، عضو دانشكدة ملي مهندسي و علوم و استاد موسسة پزشكي به شرح زير است: «نانوتكنولوژي كار در ترازهاي اتمي، مولكولي و فرامولكولي است كه بمنظور درك ساخت مواد، ابزارها و سيستم‌هايي با خواص نوين و اساسي و ساختارهاي كوچك انجام مي‌شود». اخيراً دو شركت به نام‌هاي Oxonica و Oxford Biosensors توسط "پيتر دابسن"[8] (از دانشگاه اكسفورد) راه اندازي شده‌اند كه از نانوتكنولوژي استفاده مي‌كنند. دابسن مي‌گويد: «قدمت نانوتكنولوژي به بيش از 100 سال مي‌رسد. Irving Langmuir اولين كسي بود كه در سالهاي 1920 و 1930 در آزمايشگاه‌هاي جنرال الكتريك به توسعة اين تكنولوژي پرداخت. هم اكنون علم نانو عنواني است كه به فعاليت‌هاي نوظهور ناشي از تكنولوژي پيشرفته جهت دستكاري، طراحي و ايجاد ساختارهاي اتمي و مولكولي داده مي‌شود. در سالهاي 1960 و 1970 از اين فعاليت‌ها با نام "علم سطح" ياد شد. در آيندة نزديك شاهد تغييرات نهايي در مواد جهت توليد و ذخيرة انرژي، بهبود و افزايش سلامت مواد آرايشي و بهداشتي، روش‌هاي بهداشتي نوين، پاك‌سازي آب و كنترل آلودگي خواهيم بود».

"سي.ان.رائو[9]" استاد تحقيقات ملي و رئيس افتخاري مركز جواهر نهرو در بنگالور هند مي‌گويد: «مي‌خواهم اطمينان حاصل كنم كه تمامي افراد بشر از مزاياي علم نانو بهره‌مند خواهند شد. اگرچه اين تحقيقات تنها به چند كشور و آزمايشگاه محدود مي‌شوند اما اميدوارم فقيرترين افراد نيز از نتايج بدست آمدة علم نانو بهره‌مند گردند».

Mauro Ferrari استاد دانشگاه تگزاس در رشتة پزشكي مولكولي، پزشك تجربي در مركز سرطان درماني M.D آندرسون و مهندسي بيولوژي در دانشگاه رايس چنين بيان مي‌كند: «نگراني در مورد حد و مزرهاي "خودخدمتي" بايد كاهش يابد و بايد بدنبال بهره‌مندي تمامي افراد از تكنولوژي مورد نظر بود».

تعريف كاربردي نانوتكنولوژي عبارت است از: «توسعه و كاربرد ساختارها و ابزارهايي با خصوصيات سازمان‌يافته در مقياس‌هايي مابين مولكولهاي منفرد با اندازة حدود 100 نانومتري يا خصوصيات جديد كه با خصوصيات مواد حجيم قياس مي‌شوند». با وجود اينكه براي اولين بار در سال 1974 اصطلاح نانوتكنولوژي توسط "نوریو تانیگوچی[10]"٬ استاد دانشگاه علوم و تحقیقات توکیو برای توضیح در مورد تولید صحیح مواد با دامنة تغییرات نانومتری بکار برده شد، اما قدمت این ایده به حدود چندین قرن پيش می‌رسد. اين ايده اغلب به پروفسور ریچارد فرمن نسبت داده می شود كه در مقالة معروف خود تحت عنوان”درپایین٬ فضاي زیادی وجود دارد” در سال 1959 ارائه كرد. در اینجا آوردن چند سطر از این کنفرانس مشهور خالی از لطف نیست:

«مردم دربارة کوچک سازی و میزان پیشرفت امروزی آن با من صحبت می کنند(1959). آنها درمورد موتورهای الکتریکی حرف می‌زنند که اندازه‌شان به بزرگی ناخن انگشت می باشد. مردم می‌گویند در بازار ابزارهایی وجود دارد که به وسیلة آنها می‌توان دعای خداوند را بر روی یک سرسنجاق نوشت. اما اینها که وسایل مهمی نیستند و در واقع ابزارهایی ابتدائی جهت رسیدن به مسیر مورد بحث من بشمار می‌روند. مردم زمانیکه در سال 2000 به عقب نگاه کنند تعجب خواهند کرد. زیرا می‌بینند که این مسیر تا سال 1960 بطور جدی توسط کسی پیموده نشده بود. چرا ما نباید قادر به نوشتن تمام 24 دایره المعارف بریتانیایی بر روی سر یک سنجاق باشیم؟ و اينكه چگونه در سال 2000 پیشگویی آنها به واقعیت تبدیل می شود”.

با این وجود اکتشاف مجدد اصطلاح نانوتکنولوژی به درکسلر[11] نسبت داده می شود(1980). زیرا وی درسال 1986 درکتاب "موتور‌های تولید" با بکار بردن اصطلاح نانوسیستم ها به معنای ماشين‌های مولکولی، تولیدی و محاسبه ای به بسط اصطلاح فوق پرداخت. علی‌رغم این توضیحات و دیدگاه های مختلف مردم وجود یک تعریف کاربردی برای نانومواد و نانوتکنولوژی لازم به نظر می رسد. یکي از تعاریف قابل قبول برای این اصطلاح چنین میباشد: «طراحی، تولید وکابرد ساختارها، ابزارها و سیستم‌هاي کنترل شده از لحاظ اندازه و شکل در مقیاس نانومتری (مقیاس اتمی، مولکولی و میکرومولکولی) که منجر به ایجاد ساختارها، ابزارها و سیستم هایی گردد که خواص یا حداقل یک ویژگی جدید يا برتر داشته باشد».

در این مقاله به بررسی ماشین هایی خواهیم پرداخت که جهت فرآوری مواد زائد در کشاورزی بکار می روند. ماشین های زیادی وجود دارند که با کارکرد مناسب می توانند بازیابی و کاربرد مواد زائد را محقق سازند.

هدف اصلی از خرد کردن مواد، کاهش حجم و سهولت در بازیابی آنهاست. برای مثال برای خرد کردن چوب و تبدیل آنها به تکه های کوچک از دستگاه های ساده ای استفاده می شود که یا از محور تراکتور و یا موتور الکتریکی نیرو می گیرند. ماشین های بزرگتر تخصصی تر بوده و گرانتر خواهند بود. این نوع از خردکن ها محور متحرکۀ مستقلی داشته و معمولاً با نیرویی بیش از 200 کیلو وات کار می کنند.

مقالۀ حاضر در مورد خردکن های جدید 5000s-181024 Komptech می باشد که قابلیت خرد کردن مواد متنوعی را دارند. آزمون بر روی مواد مختلف و با سختی های متفاوت انجام گرفت.

همچنین ماشین های 5000s-181024 Komptech و Crambo 5000 نیز بطور همزمان مورد بررسی قرار گرفته و از لحاظ ظرفیت و کیفیت کاری مقایسه شدند.

مقدمه:

در این تحقیق ضایعات چوبی را خرد کرده و آزمایش انجام دادیم. زیرا بقایای گیاهی و ضایعات چوبی را به منظور تجزیۀ سریعتر خرد می کنند.

در سالهای اخیر فرآوری ضایعات در کشاورزی جایگاه ویژه ای پیدا کرده است. ماشین های زیادی جهت خردکردن و بازیافت ضایعات کشاورزی ابداع شده اند. چوب ها و مواد فیبری که در کشاورزی بوجود می آیند، می توانند پس از خردشدن جهت تهیۀ کمپوست یا به عنوان مواد زائد(biowaste) طبیعی بکار روند. این چوب ها و فیبرهای ریز را می توان جهت سوزاندن و استفاده از انرژی حرارتی نیز بکار برد. سوخت در جایگاه ها و محفظه های خاصی که بتوان از انرژی آنها استفاده نمود، می تواند بازیافت آنها را مقدور سازد. بدین منظور بایستی سایز این قطعات چوبی و فیبری را کاهش داد که ماشین ها و ادوات خاصی برای این کار درست شده اند. بیومس های چوب و فیبری را می توان از منابع انرژی شمرد که از چمن زارها، چراگاه ها، خارها، باغ و پارکها، و هرس کردن تاکستانها و ... می توان بدست آورد.

شکی نیست که این منبع انرژی تجدیدپذیر، قابل دسترس و کم آلاینده تر است. بطوریکه از مدتها پیش تا به حال در ایالت Slovenia چوب و منابع فیبری یکی از منتابع مهم انرژی بوده است. با توجه به هشدارها و قوانین اتحادیۀ ارپا، بایستی سوخت هایی را بکار برد که دی اکسیدکربن کمتری تولید نموده و تجدیدپذیر باشند.

در واقع، تکنولوژی بکارگیری بیومس را می توان یکی از روش های سازگار با محیط زیست نامید. این نوع سوختها آلودگی کمتری نسبت به سوخت های فسیلی داشته و سریعتر تجدید می شوند.

مزایای بکارگیری بیومس های چوبی و فیبری را می توان به صورت زیر نامید:

....

استخراج روغن گیاهی و استفاده از آن به عنوان سوخت

 در موتورهای دیزل، روغن های گیاهی یکی از جانشین ها یا مکمل های جالب برای سوخت های فسیلی محسوب می شوند. آزمایشات در اکثر کشورها نشان داده اند که روغن های گیاهی را علی رغم محدودیت هایش، می توان با موفقیت در موتورهای دیزلی بکار برد.

روغن های گیاهی یا نباتی(VO) آمیزه ای از تری گلسیریدها هستند که در واقع استرهای گلیسیریدی اسیدهای چرب محسوب می شوند. مدت کوتاهی است که این مواد روغنی به عنوان سوخت موتورهای دیزلی بکار گرفته می شوند. اطلاعات و تجربیات در مورد کاربرد طولانی مدت روغن های گیاهی به عنوان سوخت محدودند. با این حال، مشکلاتی از قبیل گرفتگی نازل های انژکتور، چسبیدن رینگ های پیستون، و پلیمریزه شدن روغن در محفظه میل لنگ گزارش شده اند. مطالعات جهت رفع این مشکلات و بررسی سایر محدودیت ها در این زمینه ادامه دارند. بر اساس یافته های کوتاه مدت، نتایج زیر را می توان در کاربرد روغن های گیاهی به عنوان سوخت جایگزین نوشت:

1- کاربرد VO چه بطور خالص و چه بطور ترکیبی، در موتورهایی که محفظه پیش احتراق دارند، بهتر از موتورهای معمولی که در آنها تزریق مستقیم داریم، جواب می دهد.

2-  عمده ترین مشکل مصرف VO در موتورها ناشی از سوخت ناقص آن می باشد.

3- اگر شرایط سوخت مناسب بوده و تعویض روغن بطور مرتب انجام گیرد، روغن در محفظه میل لنگ تجمع نکرده(پلیمریزه نمی شود) و روانکاری در این قسمت با مشکلی مواجه نخواهد شد.

4- روغنهای گیاهی در شرایط دمایی متوسط کارایی مناسبی دارند. ولی در دمای نزدیک به انجماد سیستمی برای کاربرد بهتر آن ابداع نشده است. در این گونه موارد، با گرم کردن مجاری انتقال سوخت نیز نمی توان ویسکوزیته روغن را تا حد قابل قبول کاهش داد.

5- متیل و اتیل استر روغن های گیاهی می تواند هم در موتورهای تزریق مستقیم و هم در موتورهایی که محفظه پیش احتراق دارند، بخوبی کار کند ولی نقطه ابری شدن آنها 2- تا 4  درجه است که کارایی آنها را در شرایط دمایی مختلف محدودتر کرده است.

6- ارزش حرارتی روغن های گیاهی چه بصورت خالص و چه بصورت ترکیبی، به حد کافی نزدیک به ارزش حرارتی دیزل می باشد، از اینرو در شرایط 75-80% نیروی تراکتور، افت فاحشی در نیرو ایجاد نمی شود.

7- میکروامولسیون ها می توانند چگالی روغن ها را تا حد قابل قبولی نزدیک به دیزل کنند(mm²/s0/4-9/1). این امولسیون ها در شرایط دمایی مختلف پایداری بیشتری دارند ولی تولید آنها هزینه زیادی در بر دارد.

8- کاربرد روغن بزرک در آزمون های موتور باعث مشکلات عدیده ای شده است. از اینرو بکار گیری روغن بزرک در موتورهای دیزلی تقریباً منسوخ شده است.

9- تمام گونه های روغن سویا باید قبل از مصرف صمغ گیری شده و روغن های آفتاب گردان نیز باید موم زدایی شوند.

10- سوخت های ترکیبی یا هیبرید بهتر از روغن های خالص جواب داده اند.

11- همه روغن های گیاهی باید طوری تصفیه شوند که قابلیت عبور از فیلترهای 3میکرومتری را داشته باشند.

12- روغن های شوینده و روانساز یا CD، بهتر از نوع CC جواب خواهند داد زیرا محصولات حاصل از احتراق در آنها بیشتر معلق بوده و رسوب کمتری خواهیم داشت.

آزمون های طولانی مدت موتور(1000 ساعت یا بیشتر) در حال  بررسی اند.

جهت تطبیق بهتر موتور و سوخت ها، تحقیقات بر روی خواص فیزیکی وشیمیایی روغن های گیاهی ادامه دارد.

...

پسورد و یوزرنیم شما بصورت مجانی بوده و می توانید مقالات علمی را با فرمت آکروبات ریدر دریافت نمایید.

http://jxb.oxfordjournals.org

لطفا نظر یادتون نره!