تیتانیوم نانو ذرات Titanium nanoparticles ساختار و عملکرد (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
نکته : بدلیل چگالی منحصربفرد، مقاومت به خوردگی و استحکام مناسب آن نسبت به مواد رقیب نظیر آلومینیوم، فولادها و سوپرآلیاژها، تیتانیوم جایگاه ویژه خود را در بسیاری از صنایع پیدا کرده است.
تیتانیم (Ti ) فلز واسطه ی براق بادوام چکش خوار و نقره‌ای رنگ با عدد اتمی 22 است که دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی و چگالی پایینی است. این عنصر دارای استحکام ویژه ای بوده و بالاترین نسبت مقاومت به چگالی را در برابر دیگر عناصر فلزی دارا است. مقاومت این فلز سبک وزن در حالت ترکیب نشده برابر با فولاد ولی چگالی کمتر از آن دارد. آستانه تحمل مقاومتی این عنصر 430 درجه سانتیگراد می باشد.ین فلز به شدت در برابر خوردگی آب دریا، تیزآب و کلر مقاوم است. تیتانیوم و آلیاژهای آن به سرعت در معرض هوا اکسید می‌شوند. در اثر واکنش تیتانیوم با آب و هوا لایه ای مقاوم به اکسید شدن تشکیل شده و در اثر مرور زمان ضخامت آن افزایش می یابد.استفاده از ذرات از مقیاس خُرد تا مقیاس نانو مزایایی را برای زمینه های مختلف علمی فراهم می کند ، اما از آنجا که درصد زیادی از اتم های آنها روی سطح قرار دارند ، نانو مواد می توانند واکنش زیادی نشان دهند و خطرات بالقوه ای را برای انسان به همراه داشته باشند.نانو ذرات به دلیل کاربرد گسترده آنها ، هم در صنعت و هم در علوم طبیعی بسیار مورد توجه هستند. در حالی که مواد طبیعی بدون در نظر گرفتن اندازه دارای خصوصیات فیزیکی ثابت هستند ، اندازه یک ذره نانو خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن را تعیین می کند. بنابراین ، خصوصیات یک ماده با نزدیک شدن اندازه آن به مقیاس نانو و قابل توجه شدن درصد اتم در سطح ماده ، تغییر می کند.ویژگی مهم همه ی نانو ساختارهای آنست که تعداد اتم های سطح در آن ها نسبت به تعداد اتم های حجم بیشتر است. این نسبت با کاهش اندازه ی نانو ذره افزایش می یابد. بنابراین اندازه ی نانو ذره ویژگی مهم آن محسوب می شود.بازه ی تغییر فعالیت نانو ذرات به ماهیت و شکل نانو ساختار بستگی دارد. با این حال، اگر انرژی میدان نانو ذره با انرژی پرتودهی الکترو مغناطیسی قابل قیاس باشد و اگر در محدوده ی معین طول موج با رخداد واکنش های شیمیایی در مواد تحت پرتودهی تغییرات چشمگیر ایجاد گردد فعالیت نانو ذره های تا اندازه ی 100nm چشمگیر خواهد بود.
اتم های سطح نانو ذرات از لحاظ انرژی جبران نشده اند. بطور کلی، نتایج رشد انرژی نانو ذره را می توان بصورت انرژی کل اتم های سطح ذره بیان نمود. آزادی جنبش اتم های سطح نانو ساختار ها محدود است و تنها جنبش های ارتعاشی و حرکت الکترون ها امکان پذیر می باشد. این دو واکنش الکترو جنبشی به یکدیگر وابسته اند چون جابجایی ابرهای الکترونی اتم ها بطور حتم بسامدهای ارتعاشی پیوندهای اتم های نانو ذرات را تغییر می دهد. از طرف دیگر، تغییر مکان الکترون های ظرفیت در پیوند ها قطبیت پیوند و اجسام موسوم به ابر مولکول را تغییر می دهد. در این صورت انتقال الکترون به سطح انرژی بالاتر امکان پذیر می شود.
نتیجه گیری :
تیتانیم (Ti ) فلز واسطه ی براق بادوام چکش خوار و نقره‌ای رنگ با عدد اتمی 22 است که دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی و چگالی پایینی است. این عنصر دارای استحکام ویژه ای بوده و بالاترین نسبت مقاومت به چگالی را در برابر دیگر عناصر فلزی دارا است.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک