کاربرد فناوری نانو در صنعت سفال و سرامیک (قسمت 1)
فناوری نانو چیست؟
نانو یک پیشوندِ اندازه به معنی یک بیلیونیوم یا ۹-۱۰ است و از واژه یونانی نانوس به معنای قدکوتاه گرفته شده است. نانوماده به ماده‌ای گفته می‌شود که حداقل یکی از ابعاد آن (طول، عرض و ارتفاع) در محدودۀ ۱-۱۰۰ نانومتر باشد یا از اجزای مؤثری با این اندازه تشکیل شده باشد.
فناوری نانو مطالعه پدیده‌ها و دستکاری مواد در مقیاس‌هایی در ابعاد اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی است که منجر به تغییر شدید خواص مواد در ابعاد نانو (نسبت به مواد در ابعاد بزرگ) می‌شود. به طور کلی این فناوری، فناوری طراحی، تولید و کاربرد نانوساختارها دانسته می‌شود.
چرا فناوری نانو؟
مواد در ابعاد نانو ویژگی‌های منحصر به فردی نشان می‌دهند که در ابعاد بزرگ و به صورت توده‌ای در آن‌ها دیده نمی‌شود.
خواص ویژه نوری، مکانیکی و الکتریکی نانومواد و واکنش‌پذیری بسیار زیادشان موجب شده است در حوزه‌های مختلفی از جمله پزشکی، محیط زیست، وسایل الکترونیکی و غیره از آن‌ها استفاده شود.
در صنعت سفال و سرامیک، هم در بدنه و هم در پوشش سطحی می‌شود از فناوری نانو استفاده کرد. استفاده از نانوذرات در بدنه موجب بهبود ساختار و مقاومت و در لعاب موجب تغییر خواص آن می‌شود.
در این مقاله به تأثیر استفاده از نانومواد بر بدنه‌ی سفال و سرامیک و در مقالات آینده به تأثیر آن بر پوشش سفال و سرامیک می‌پردازیم.
فناوری نانو در بدنه‌ی سفال
استفاده از نانومواد در ساخت بدنه سفال موجب تقویت خواص بدنه می‌شود؛ همچون: افزایش استحکام و دوام، کاهش چگالی و جذب آب، کاهش تخلخل، افزایش مقاومت مکانیکی و شیمیایی و افزایش انعطاف. این تقویت خواص عموماً با افزودن کم‌تر از پنج درصد وزنی نانومواد به بدنه تأمین می‌شود.
انواع مختلفی از نانوذرات در بدنه سفال و سرامیک استفاده می‌شود. زیرکونیا، آلومینا و SiO2 از مهم‌ترین این نانوذرات هستند.
نانواکسید زیرکونیا
نانواکسید آلومینا و زیرکونیا مقاومت شیمیایی و سختی سطح را افزایش می‌دهد.
نانواکسید آلومینا
افزودن نانوآلومینا به کاشی منجر به افزایش چگالی، کاهش درصد تخلخل و درصد جذب آب می‌شود. نانوآلومینا مقدار فاز سوزنی‌شکل را افزایش می‌دهد. می‌تواند به عنوان مراکز جوانه‌زنی فاز آنورتیت عمل کند و تشکیل این فاز راحت‌تر صورت می‌گیرد. فاز آنورتیت که بیشتر شود، استحکام خمشی کاشی دیوار بهبود می‌یابد.
با افزودن نانوفیبرهای آلومینیم اکسید به سرامیک، مقاومت سرامیک‌ها پس از پخت افزایش می‌باید، جذب آب کاهش و مقاومت به یخبندان افزایش می‌یابد.
با افزودن نانوذرات آلومینیم و سیلیسیم به کاشی‌های سرامیکی، افزایش چگالی، کاهش تخلخل و افزایش فاز مولایت و کاهش جذب آب دیده می‌شود.
نانواکسید سیلیس (SiO2)
افزودن نانوذرات سیلیس به کاشی موجب بهبود چگالش و کاهش تخلخل می‌شود. جذب آب بدنه را کاهش و مقاومت به سایش و مقاومت خمشی را افزایش می‌دهد. به دلیل سطح ویژه زیاد نانو سیلیس و آلومینا، استفاده از آن‌ها با مقادیر کم موجب بهبود خواص مکانیکی می‌شود. اگر سرباره در کاشی باشد، نانوذرات سیلیس و آلومینا با آهک آزاد سرباره واکنش می‌دهند و سلیکات کلسیم و آلومینات کلسیم تشکیل می‌شود که موجب فشرده‌شدن بدنه می‌شود و ترک‌های ریز بدنه را پر می‌کند و استحکام افزایش می‌یابد.
ادامه دارد...
آن چه خواندید، بخش کوچکی از مقاله «استفاده از فناوری نانو در سفال و سرامیک» بود. برای مشاهده منابع و کسب اطلاعات بیشتر، پی دی اف مقاله را با متن کامل به صورت رایگان در لینک زیر دانلود کنید:
https://www.navidclay.com/maghallat/elmi/
مطالعه بیشتر:
خاک رس چیست؟ آشنایی با انواع خاک رس و ویژگی های آن
لعاب سفال چیست؟ آشنایی با لعاب و انواع آن
مخروط در صنعت سفال و سرامیک چیست و چه کاربردی دارد؟
صفر تا صد تکنیک راکو در سفالگری + انواع سبک های راکو
مطلبی دیگر از این انتشارات
لعاب سفال چیست؟ آشنایی با لعاب و انواع آن
مطلبی دیگر از این انتشارات
راکوی مات مسی چیست؟
مطلبی دیگر از این انتشارات
آشنایی با لعاب نمکی و قلیایی و روش تهیه آن‌ها