بسم الله الرحمن الرحيم Nanno
•Descargar como PPT, PDF•
0 recomendaciones•2,242 vistas
Unit for preparation of micro and nano particles by magnetic fields & lasers
Recomendados
Recomendados
Más contenido relacionado
Destacado
Destacado (14)
Similar a بسم الله الرحمن الرحيم Nanno
Similar a بسم الله الرحمن الرحيم Nanno (20)
Más de Hebatalrahman Ahmed
Más de Hebatalrahman Ahmed (20)
بسم الله الرحمن الرحيم Nanno
- 2. وحدة صناعية لتحضير المواد النانومترية بواسطة المجال ت المغناطيسية والليزر هبة الرحمن أحمد Hebatalrahman11@Yahoo.com h ebatalrahman@naseej.com
- 3. ملخص التختراع الوحدة عبارة عن وحدة لتحضير المواد ذا ت الحجام النانومترية من المواد الصلبة بكافة أنواعها وذلك باستخدام أشعة الليزر المركزة ذا ت الطاقة العالية حيث تعمل أشعة الليزر علي تحويل المادة المحضرة من الحالة الصلبة للحالة الغازية مباشرة و يتم التحكم في العوامل المؤثرة علي شعاع الليزر كالطاقة وزمن التأثير لشعاع الليزر للحصول علي الحجام المطلوبة وتتم العملية تحت تأثير مجال مغناطيسي متغير الشدة و موحد التجاه يقوم بعمل تنافر بين المادة المحضرة و الوسط المحيط و يعمل علي تجميعها في مخروط تحت تأثير تخلخلة الهواء حيث يتم فصلها تبعا لحجمها, والوحدة السابقة تصلح للستخداما ت الطبية و الصناعية و المعملية.
- 4. الفن السابق يعرف النانوتكنولوجي أو المتناهية في الصغر بالعلم الذي يبحث عن تصنيع تراكيب دقيقة الحجم يتراوح حجمها بين 1 إلى 001 نانومتر، ويهدف هذا العلم إلى تطوير وتصنيع أدوا ت ومواد وأجهزة غاية في الدقة. بعضها ل يكاد يري بالعين المجردة، يطلق علي علم النانو الثورة التكنولوجية الثالثة بعد الثورة النووية و الثورة الجينية و تمكن العلماء في عام 9591 من الحديث لول مرة عن ظهور تقنية حديثة في مهدها الول ، سميت بالتقنية النانوية أو النانوتكنولوجيا و كان ذلك علي يد الفيزيائي المريكي ريتشارد فايمان, و يحسب التقدم التكنولوجي بالتوصل إلى تقنيا ت أقل حجما وأعلى كفاءة من حيث اً السرعة والجودة في أداء العمليا ت المختلفة ولهذا نجحت تقنية النانو باتختزال حجم العديد من الجهزة، بل رفعت من كفاءتها، وعدد ت من وظائفها(. النانوتيوب ظاهرة فيزيائية تم رصدها أول مرة عام في اليابان وعندما تم دراسة الخواص الفيزيائية للنانو كانت النتائج مبشرة جدا؛ حيث إن ًّ َّ النانوتيوب أقوى من الحديد بمقدار 001 مرة، وأتخف منه في الوزن بمقدار 6 مرا ت. وعند قياس درجة توصيله للكهرباء وجد أنه أعلى من النحاس في درجة حرارة الغرفة، أما توصيله للحرارة فهو أعلى من الماس. وفي عام 2991 تم تطوير تكنولوجيا الحصول على النانوتيوب، وفي عام 3991 تمكن العالم دونالد بثيون في الوليا ت المتحدة المريكية من رصد نانوتيوب يبلغ قطر الواحد 21 نانو مترا وانطلق اً العلماء بعد ذلك في مجال النانو، حتى استطاع فريق من العلماء الصينيين في 5002 رصد أصغر نانوتيوب في العالم الذي يصل قطره إلى 5.0 نانومتر فقط، مع العلم أن أقل قطر لي شيء في العالم نظريا هو 4.0 نانومتر. ومن المتوقع أن تشعل تكنولوجيا ًّ النانو سلسلة من الثورا ت الصناعية في تخلل العقدين القادمين التي سوف تؤثر على حياتنا بشكل كبير. فيتوقع العلماء استغلل النانو في صناعة أجهزة إلكترونية غاية في الصغر تستطيع العمل على مستوى الجزيء أو أدوا ت جراحية قادرة على مكافحة المراض على مستوى الخلية الدمية. وفي مجال الصناعة يمكن أن يدتخل النانو في تكوين المواد المركبة للرفع من كفاءتها في توصيل الكهرباء والحرارة، وكذلك في تصنيع تخليا لتخزين الوقود الهيدروجيني الذي يستخدم في المركبا ت الفضائية.
- 5. المشكلة أو القصور في الفن السابق تكنولوجيا النانو ما زالت في مهدها الول، وهي ال ن تحت الدراسة لمعرفة المزيد من خواصها الفيزيائية وقدراتها المثيرة، ولكن الطريقة المستخدمة حاليا للحصول على النانو مرتفعة التكلفة جدا؛ حيث إ ن رماد النانوتيوب التجاري يتكلف 01 ًّ ً أضعاف سعر الذهب؛ ولهذا يتطلب دعما كبيرا من الحكومات والهيئات العلمية الكبرى؛ لستمرار البحث والتطوير في هذا ً ً المجال. وذلك لتحديث طرق التحضير برفع كفاءتها للحصول على كميات أكبر من النانوتيوب . أما الخواص الكهربائية فعند تحليلها ودراستها كانت النتائج مثيرة جدا؛ حيث إ ن النانوتيوب يمكن أ ن يكو ن موصال جيدا جدا ً ً ًّ ًّ للكهرباء، ويمكن أ ن يكو ن شبه موصل ) ،(Semi-conductorوهذا باختالف طريقة الحصول عليه، وترتيب الذرات داخل الهيكل الذري. ولهذا بدأ المستثمرو ن في وادي السيليكو ن يبحثو ن عن آفاق جديدة لستعمال النانوتكنولوجيا. و طرق جديدة لتحضيره تعمل علي الثبات النسبي في خواص المادة المحضرة حتى يتسن استخدامها تجاريا. الطرق الميكانيكية المستخدمة في تحضير المادة المركبة ل تصل بها للبعاد الصغيرة جدا, و الطرق الكيمائية تعد طرق معقدة و مكلفة للغاية يصعب معها إنتاج كميات صناعية من المواد النانومترية. و تقنية تحضير المواد النانو مترية باستخدام الليزر يمكن وصفها بأنها تقنية معقدة عديدة المخاطر ومن أهم أوجه القصور بها صعوبة تمرير حزمة الشعة في قناة يقل عرضها عن طول موجة الضوء لغرض الحصول على التركيز الالزم لطاقة أشعة الليزر مما يجعل عملية تحضيرها من أحجام و كتل صغيرة في غاية الصعوبة. السوائل المستخدمة في تحضير المواد النانومترية بالليزر تتسبب في العديد من المشكالت حيث تتسبب في انحراف شعاع الليزر عن مساره نتيجة لختالف الكثافة الضوئية بين السائل و الهواء الجوي مما يحدث اختالفا بين زاوية سقوط شعاع الليزر و زاوية ارتطام شعاع الليزر بالمادة المحضرة و يجعل التحكم في شعاع الليزر صعبا. كما أ ن السوائل المختلفة تحتاج لعمليات كيماوية و فيزيائية عديدة للتخلص منها مما يعقد العملية علي المستوي الصناعي بالضافة لصعوبة الحصول علي مادة نانومترية عالية النقاوة. مما يجعل الكثير من هذه الطرق غير مناسبا للتطبيقات البيولوجية خاصة عالج السرطا ن و جراحات المفاصل و العظام الفاقد في المادة النانومترية المحضرة بالليزر يعد كبيرا نسبيا و لذلك لتعلق عددا كبيرا من المادة النانومترية بالسائل و تطاير كمية كبيرة من المادة المحضرة عند تنقيتها.
- 6. 1* الليزر المستخدم في تذرية المواد النانومترية من سطح المعد ن أو البالستيك أو السبيكة أو مركب عضوي أو غير عضوي. ويكو ن في مدي الشعة فوق البنفسجية علي القل أو أقل منها في الطول الموجي 2* حساس السرعة المتصل بموتور لقياس سرعة حركة المادة أمام شعاع الليزر والتحكم في معدل التذرية 3* المجال المغناطيسي موزع علي قاعدة المخروط والموضح تفصيال شكل 2 4* وحدة تجميع المادة المحضرة 5* مخروط السحب و الفصل المتصل بمخلخل هواء لتجميع المادة المحضرة و فصلها للبعاد المطلوبة 6* الغالف السيراميك الذي يشكل الجدار الخارجي للوحدة المستعملة في التجميع من مادة غبر موصلة 7* طبقة البالستيك المضادة للكهروستاتيكية لمنع التصاق الحبيبات بجدرا ن الوحدة ودفعها في اتجاه مخروط السحب. 8* موضع خروج شعاع الليزر إلي غرفة التحكم في شدته و تركيزه لمقابلة العينة المحضرة 9* غرفة التحكم في تركيز شعاع الليزر من حيث الشدة و التجاه ))الجزاء الضوئية والمرشحات(( 01* غرفة التذرية حيث يتم التقاء العينة بشعاع الليزر 11* غرفة حركة العينة المزودة بأجزاء ميكانيكية لحركة العينة الفقية والرأسية وتجاويف لتثبيت العينة بغرض التحكم في زاوية سقوط الشعاع الموجه نحو المادة المراد تذريتها للمحافظة علي البؤرة دائما مسلطة علي العينة وضما ن استمرار عملية التذرية بنفس المعدل. 21* غرفة التجميع المزودة بمجالت مغناطيسية والتي تتجمع فيها المواد بعد تذريتها بتأثير المجال المغناطيسي 31* المناخل المثقبة بالليزر ذات البعاد المتناهية لتصنيف المواد طبقا لبعادها 41* أماكن وضع العينة في مواجهة شعاع الليزر علي زوايا وأوضاع مختلفة
- 7. توزيع المجالت المغناطيسية علي قاعدة مخروط السحب طريقة توزيع المغنطيسات في الفراغ يثليثي العبعاد و عبزوايا تشمل 063 ° وجميع المغناطيسات موزعة عبزوايا متباينة عبحيث يكون اتجاه المجال المغناطيسي لجميع مغناطيسات يتجه لنقطة واحدة هي رأس مخروط السحب و يكون توزيع المغنطيسات مراعيا لوجود مغناطيس علوي اتجاه مجاله في منطقة انعدام الفيض المغناطيسي الناتجة عن المغنطيسات الرخرى. توزيع المجال المغناطيسي في حجرة التذرية ومخروط السحب منظر عام )الجزء الموجود دارخل حجرة التذرية Nوالجزء الموجود رخارجها ( Mويتغير الشكل الهندسي حيث تتجه قاعدة المخروط لعلي وتكون شبه كروية عبينما يتجه رأس المخروط تدريجيا لسفل التجاهات علي الرسم والتجاه Xهو اتجاه شعاع الليزر و التجاه Yهو اتجاه مخروط السحب )اتجاه تجمع الجزيئات( و اتجاهات حركة العينة ) المادة المراد تذريتها هو "Xو "Yو التجاه (Y
- 8. طريقة الستغالل *إحداث تطور يفوق التصور في مجال خفض حجم أجهزة الكومبيوتر و الجهزة اللكترونية ورفع طاقتها. *يدخل النانو في تكوين المواد المركبة ) (composite materialللرفع من كفاءتها في توصيل الكهرباء والحرارة وإكساب الجسيمات البالستيك خواص فريدة كالقدرة على مقاومة الحرارة واللهب والبرودة، فضال عن زيادة صالبته. *تغيير خواص البالستيك والزيوت والنسجة لتصبح مقاومة للحرارة وزيادة قوتها ومرونتها. *صناعة ألياف توصل الكهرباء ويمكنها تغيير شكلها من المستدير إلى المثلث والمربع *تصنيع خاليا لتخزين الوقود الهيدروجيني الذي يستخدم في المركبات الفضائية. *استخدام التقنية النانوية لصانعي شتى المنتجات من التغليف الصناعي إلى مستحضرات التجميل و المساحيق المستخدمة في حقن الخاليا وذلك علي النحو التالي:- تطوير أدوات جراحية قادرة على مكافحة المراض على مستوى الخلية الدمية صناعة العضاء البديلة للعظام و المفاصل إيجاد عالج لمرض السرطا ن و غيره من المراض التي تحتاج للتعامل مع خلية مفردة دو ن تعريض الخاليا السليمة للعقاقير الضارة. استخدام ألياف دقيقة معدلة، بحيث تعمل كالمرشح، تسمح بدخول الهواء وتمنع دخول الغازات السامة والجراثيم الناتجة عن السلحة الكيماوية والحيوية، ويعتبر هذا الزي الواقي الذي يتوقع دخوله مجال الخدمة خالل سنتين من أول استخدامات التكنولوجيا النانوية في مجال الزياء وتصنيع المالبس. صناعة المواد المغناطيسية و المغناطيس ذو الخواص المميزة و الحجام الدقيقة. صناعة الجزاء الضوئية المستخدمة في البصريات الالخطيه. صناعة مواد الطالء و المواد المستخدمة في ترميم و إصال ح العيوب و الشروخ الدقيقة. مجالت البيولوجيا الجزيئية و الهندسة الوراثية و تطبيقاته
- 9. الجديد في موضوع التختراع استخدام المجال ت المغناطيسية لدحداث عملية التنافر و تجميع المادة المحضرة. استخدام أشعة الليزر في وسط مفرغ مما يجعل نظام تجميع المادة المحضرة ذاتيا. الستغناء عن استخدام الكيماويا ت والمذيبا ت العضوية. العتماد علي تخاصية عدم تأثر أشعة الليزر بالمجال ت الكهربية و المغناطيسية مع أن القوة الناتجة عن هذه المجال ت تؤثر علي الحبيبا ت المحضرة مع التحكم في شدة المجال المغناطيسي مقدارا و اتجاها. الطريقة السابقة تصلح لكافة أنواع المواد) المعادن البلستيك السيراميك( و ذلك عن طريق التحكم في العوامل المؤثرة علي شعاع الليزر)الطول الموجي – الشدة- الطاقة-القدرة- الزمن( و كذلك التحكم في المجال المغناطيسي )التيار – الشدة – التجاه-قوة التنافر(. استخدام نظام ميكانيكي عن طريق المناضد الهزازة و تخلخلة الهواء في سحب المادة النانومترية و تجميعها و فصلها بحسب الحجم بدقة نسبية مناسبة(. إمكانية تحضير المواد النانومترية بطريقة اقتصادية تختصر الخطوا ت المتعددة و المواد الباهظة التكلفة لطريقة بسيطة نوعا تصلح لتحضير كميا ت صناعية بتكلفة مناسبة و جودة عالية مقارنة بالطرق التخرى. الطلء المضاد للكهربية الستاتيكية و المبطن لجدار الودحدة لمنع التصاق الحبيبا ت النانومترية الناتجة عن التذرية بالجدار وتسهيل تجميعها. الحركة الخطية و اللولبية للمادة الصلبة المستخدمة في تحضير النانو للتحكم في شعاع الليزر وزاوية سقوطه ومن ثما تجانس المادة النانومترية المحضرة.
- 10. عناصر الحماية العنصر الول وحدة تحضير المواد النانومترية بتذرية المواد ذات الكتل الكبيرة بالليزر مع استخدام المجالت المغناطيسية و يتم التحكم في حجم الحبيبات ومعدل التذرية عن طريق التحكم في شعاع الليزر و المجال المغناطيسي و ذلك من خلل تصميم الوحدة الذي يشمل:- المجال ت المغناطيسية لدحداث عملية التنافر و تجميع المادة المحضرة. أشعة الليزر في وسط مفرغ مما يجعل نظام تجميع المادة المحضرة ذاتيا. نظام تخلخلة الهواء لتجميع و سحب المادة النانومترية المحضرة. نظام ميكانيكي عن طريق المناضد الهزازة و تخلخلة الهواء في سحب المادة النانومترية و تجميعها و فصلها بحسب الحجم بدقة نسبية مناسبة(. التثقيب بالليزر في تجهيز المناتخل الموجودة في المناضد الهزازة لفرز المادة النانومترية تبعا للحجم. تنعيم السطح الداتخلي للودحدة وجعله مقاوما للكهرباء الستاتيكية لمنع التصاق المادة النانومترية المحضرة. الحركة الخطية و الدورانيه للمادة الصلبة المستخدمة في تحضير النانو للتحكم في شعاع الليزر وزاوية سقوطه ومعدل التذرية .
- 11. العنصر الثاني طبقا لما ورد في العنصر الول يتم تزويد الودحدة بمجال ت كهربية عبارة عن سلك كهربي يتم توجيه التيار فيه من دحيث الشدة و التجاه وعدد تخطوط الفيض المغناطيسي المقطوع بحيث يكون اتجاه تنافر الحبيبا ت المحضرة مع المجال المغناطيسي راسيا لسفل مما يدفع الحبيبا ت للسقوط و التجمع و يمنعها من التطاير. ويتحقق ذلك عن طريق التحكم في اتجاه المجال المغناطيسي عن طريق التحكم في اتجاه التيار الكهربي. بحيث يكون اتجاه المجال علي شكل دحلقة فير كاملة الستدارة من أسفل )اتجاه مركز المخروط( و تكون اتجاها ت التنافر موزعة غبر الحلقة بزوايا مختلفة تتجه جميعها لنقطة وادحدة عند منتصف قاعدة مخروط السحب. العنصر الثالث طبقا لما ورد في العنصر الول يتم استخدام أشعة الليزر في عملية التذرية ) تحويل المادة من الحالة الصلبة إلي الحالة الغازية مباشرة( وذلك عن طريق تركيز طاقة عالية لشعاع الليزر أكثر من 001ميجاوا ت في مسادحة متناهية في الصغر علي أن تتم العملية في زمن لحظي و يتم ذلك بتركيز شعاع الليزر بواسطة الجزاء الضوئية وجعل زاوية سقوطه مناسبة لمتصاص القدر الكبر من الطاقة في زمن قليل. العنصر الرابع طبقا لما ورد في العنصر الول يتم التحكم في الهواء الموجود في الغرفة عن طريق تخلخلته تمام لمنع مقاومة جزيئا ت الهواء لحركة المادة النانومترية المحضرة و لمنع الفاقد الناتج عن تعلقها بذرا ت الهواء, و قد يملئ هواء الغرفة بغاز تخامل يتم سحبه تدريجيا أثناء العملية علي أن يكون معدل سحب الغاز أكبر من معدل التذرية لمساعدة المادة النانومترية علي التجمع تحت تأثير المجال المغناطيسي تخاصة و أنها ل تلقي مقاومة دحيث أن وزنها يعتبر مهمل.
- 12. العنصر الخامس طبقا لما ورد في العنصر الول يتم تجهيز الودحدة بمجموعة من المناضد الهزازة مثبتة علي شكل مخروط و تتحرك دحركة اهتزازية مع تأثير قوة السحب و المجال المغناطيسي مما يعمل علي فصل المادة النانومترية طبقا لحجم الحبيبا ت من تخلل مستويا ت المخروط المتدرجة من دحيث قطر الثقوب. العنصر السادس طبقا لما ورد في العنصر الول يمكن الحصول علي الثقوب في المناتخل المستخدمة في المستويا ت المتدرجة لمخروط السحب و التي يتراوح أقطارها من 001 ميكرون و إلي 5.0 ميكرون بواسطة ثقب الشريحة الرقيقة المصنوعة من الفيبر بواسطة أشعة الليزر دحتى يمكن الوصول للقطار صغيرة الحجم بدقة. العنصر السابع طبقا لما ورد في العنصر الول السطح الداتخلي لودحدة المعالجة يجب أن يكون شديد النعومة بحيث تصل درجة نعومته لقل من دحجم الحبيبا ت النانومترية المحضرة لمنع التصاق الحبيبا ت بجدار الودحدة مما قد يمنع سقوطها تحت تأثير المجال المغناطيسي.
- 13. العنصر الثامن طبقا لما لورد في العنصر اللول الجدار الداخلي للوحدة يجب أن يكون مضادا للكهرباء التستاتيكية لو مزلودا بحبيبات من الجرافيت موصلة بمصدر ارضي لتسريب الشحنات المتكونة لعدة أتسباب:- *منع لوجود قوة مضادة للمجال المغناطيسي * جعل الجدار مضاد للتصاق الحبيبات ألو التقليل من حركتها في المجال. العنصر التاتسع طبقا لما لورد في العنصر اللول المادة الصلبة التي يتم تذريتها يتم تثبيتها داخل جسم الوحدة بحيث يسمح لها بالحركة الخطية التي يتم التحكم فيها عن بعد من خارج جسم الوحدة بواتسطة حساتسات خاصة كما يمكن تثبيتها في تجالويف خاصة داخل الوحدة لتغيير زلوايا تسقوط شعاع الليزر عليها لو التحكم فيه.
- 14. الحمد ل رب العالمين