هواپیماهایی با بدنه‌ نانوکامپوزیتی

 

(عکس تزئینی است)

به گزارش خبرگزاری فارس، نانوپودر آلومینا ـ زیرکونیا با روش‌های متفاوتی همچون آسیاب خشک یا تر مخلوط پودرهای آلومینا و زیرکونیا، سل ـ ژل و روش‌های ماده اولیه مایع تهیه می‌شود. محققان دانشگاه تربیت مدرس از روش سل ـ ژل بهره گرفته‌اند. زیرا در روش‌های متداول مانند روش آسیاب خشک یا تر، حضور مخلوط ناهمگن ذرات و میکروساختار غیر یکنواخت اجتناب‌ناپذیر است.
همچنین روش سل ـ ژل نسبت به سایر روش‌های متداول مزیت‌هایی دارد که می‌توان به حصول نانوپودرهای کامپوزیتی همگن، کاهش درجه حرارت سینترینگ، افزایش ساختار دانه ریز و سادگی و صرفه اقتصادی اشاره کرد.
ایوب تعاونی گیلان مجری این طرح سیستم آلومینا ـ زیرکونیا را یکی از نانوکامپوزیت‌های سرامیکی سودمند دانست و گفت: این نانوکامپوزیت به دلیل خصوصیات مکانیکی عالی شامل استحکام، چقرمگی، مقاومت به خوردگی و پایداری گرمایی و شیمیایی، به طور گسترده‌ای در ساخت بدنه هواپیما، ابزارهای برشی، ادوات زرهی، قطعات با استحکام بالا، پره‌های توربین و قالب‌ها یا اجزای مصنوعی طبی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در سیستم آلومینا ـ زیرکونیا، ساختار و خصوصیات کامپوزیت نهایی به خصوصیات نانوپودر تهیه شده مانند همگنی، توزیع اندازه ذرات و خلوص آن بسیار وابسته است. از این رو، پژوهشگران روی کاهش اندازه ذرات پودر کامپوزیتی اولیه و نیز مورفولوژی دانه نهایی در ریزساختار متمرکز شده‌اند.
به گفته مهندس تعاونی، پژوهشی با هدف رسیدن به نانوپودری همگن با سایز نانو و سطح ویژه بالا که توانایی سینترینگ بسیار بالایی داشته و بتواند زیرکونیای موجود در نانوپودر را در فاز تتراگونال تثبیت کند و بدین وسیله خاصیت چقرمگی و استحکام بالای نانوکامپوزیت ساخته شده را افزایش دهد، انجام شده است.
در این پژوهش، نانوپودرهای آلومینا – زیرکونیا با درصدهای متفاوت زیرکونیا با استفاده از مواد اولیه آلکوکسیدی با روش سل - ژل سنتز شدند. در نهایت، ژل‌های خشک شده بدست آمده، تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند.
عضو هیئت علمی دانشگاه جامع علمی-کاربردی استان کرمانشاه توضیح داد: آنالیزهای BET نشان دادند که افزایش درصد زیرکونیا باعث کاهش سطح ویژه و افزایش سایز حفره‌ای ذرات می‌شود. همچنین با افزایش درصد زیرکونیا، گذار فازی آلومیناهای انتقالی به فاز پایدار آلفا - آلومینا به درجه حرارت‌های بالاتر انتقال پیدا می‌کند. همچنین آنالیز SEM حاکی از آن بود که نانوپودرهای به دست آمده تقریباً کروی شکل بوده و اندازه‌ای بین 75-15 نانومتر دارند.
جزئیات این پژوهش که به عنوان بخشی از پروژه کارشناسی ارشد ایوب تعاونی گیلان با راهنمایی احسان طاهری نساج و همکاری آخوندی در دانشگاه تربیت مدرس انجام شده، در مجله Journal of Non-Crystalline Solids (جلد 355، صفحات 316–311، سال 2009) منتشر شده است.