اشنایی باتاریخ وروش های تفسیرقران

اختصاصی از رزفایل اشنایی باتاریخ وروش های تفسیرقران دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

سوالات درس اشنایی باتاریخ وروش های تفسیرقران پیام نور درفترچه کامل نمونه سولاتاشنایی باتاریخ وروش های تفسیرقران

دانلود مقاله اشنایی با انواع حملات اینترنتی از نوع dos

اختصاصی از رزفایل دانلود مقاله اشنایی با انواع حملات اینترنتی از نوع dos دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 
برخی از مرم نگران این هستند که مورد هجوم حمله هایی قرار گیرند که مانع از سرویس دهی شبکه می شود.به این گونه حمله ها به اختصار حمله ی"داس"می گویند.برای مثال پایگاه های "سی ان ان"و یاهو و پایگاه های وب بزرگ دیگر در سال 2000 و 2001به تر تیب مورد حمله واقع شدند.اما چه کسانی باید از این نوع حمله ها نگران باشند؟آیا نفوذ گران این نوع حمله ها را نسبت به را یا نه های شخصی انجام می دهند؟آیا را یانه ای که مورد حمله واقع میشود میتواند سرویس گر یا کار گزار شبکه نباشد؟همیشه به خاطر داشته باشید که نفوذ گران می خواهند مورد توجه قرار گیرند.
آنها دوست دارند حس احترام دیگران را بر انگیزند.به همین خاطر معمولا به رایانه های شخصی و خانگی و یا سیستمهای کوچک بی نام و نشان و سرویس گر ها یا کار گزاران کوچک شبکه حمله نمی کنند.
این امکان وجود دارد که نفوذ گران از طریق رایا نه های مختلف و متعدد برای حمله عدم سرویس دهی موسوم به "داس"به یک کارگزار یا سرویس گر استفاده کنند.به طور معمول در این حمله ها بمب هایی به وسیله نفوذران در رایا نه های مختلف در سراسر دنیا پخش می شوند. با استفاده از سیستمهای رایانه ای به این شکل اصطلا حا سیستمهای کو کی (زامبی)مانند آدم کوکی گفته می شود.در یک روز مناسب نفوذ گر با هر یک از این سیستمها ارتباط برقرار کرده وفرمان حمله را به آن کار گزاز یا سرویس گر صادر میکند.به این ترتیب حمله "داس"به کارگزار یا سرویس گر مورد نظر آغاز میشود.موجی از پیام های در خواست مانند سیل به کار گزاریا سرویس گر مورد نظر از طرف را یانه های مختلف جهان روانه می شود.در این حالت رد یابی نفوذ گران خیلی مشکل است زیرا رایا نه هایی که اینگونه درخواست ها را به کار گزار مر بو طه ارسال می کنند کاملا بی تقصیرند.برای مثال یکی از گروه های نفوذ گرمعروف در یکی از حمله هایی که به یکی از کارگزاران بزرگ انجام داده بودنداعلام کرده بودند که از سیستم های رایا نه ای بزرگ و پر قدرت دانشگاه سانتاباربارا در کالیفرنیا بوده استفاده کردند.
آشنایی با حملات اینترنتی از نوع DOS (بخش اول)
صد داریم تا طی چند مقاله با نوعی از حمله به نام DoS آشنا شویم که مخفف عبارتDenial-of-Service یا عدم پذیرش سرویس است. این نوع حمله باعث از کارافتادن یا مشغول شدن بیش از اندازه کامپیوتر می شود تا حدی که غیرقابل استفاده می شود. در بیشتر موارد، حفره های امنیتی محل انجام این حملات است و لذا نصب آخرین وصله های امنیتی از حمله جلوگیری خواهند کرد. شایان گفتن است که علاوه بر اینکه کامپیوتر شما هدف یک حمله DoS قرار می گیرد، ممکن است که در حمله DoS علیه یک سیستم دیگر نیز شرکت داده شود. نفوذگران با ایجاد ترافیک بی مورد و بی استفاده باعث می شوند که حجم زیادی از منابع سرویس دهنده و پهنای باند شبکه مصرف یا به نوعی درگیر رسیدگی به این تقاضاهای بی مورد شود و این تقاضا تا جایی که دستگاه سرویس دهنده را به زانو در آورد ادامه پیدا می کند. نیت اولیه و تأثیر حملات DoS جلوگیری از استفاده صحیح از منابع کامپیوتری و شبکه ای و از بین بردن این منابع است.
علیرغم تلاش و منابعی که برای ایمن سازی علیه نفوذ و خرابکاری مصروف گشته است، سیستم های متصل به اینترنت با تهدیدی واقعی و مداوم به نام حملات DoS مواجه هستند. این امر بدلیل دو مشخصه اساسی اینترنت است:
• منابع تشکیل دهنده اینترنت به نوعی محدود و مصرف شدنی هستند.
زیرساختار سیستم ها و شبکه های بهم متصل که اینترنت را می سازند، کاملاً از منابع محدود تشکیل شده است. پهنای باند، قدرت پردازش و ظرفیت های ذخیره سازی، همگی محدود و هدف های معمول حملات DoS هستند. مهاجمان با انجام این حملات سعی می کنند با مصرف کردن مقدار قابل توجهی از منابع در دسترس، باعث قطع میزانی از سرویس ها شوند. وفور منابعی که بدرستی طراحی و استفاده شده اند ممکن است عاملی برای کاهش میزان تاثیر یک حمله DoS باشد، اما شیوه ها و ابزار امروزی حمله حتی در کارکرد فراوان ترین منابع نیز اختلال ایجاد می کند.
• امنیت اینترنت تا حد زیادی وابسته به تمام عوامل است.
حملات DoS معمولاً از یک یا چند نقطه که از دید سیستم یا شبکه قربانی عامل بیرونی هستند، صورت می گیرند. در بسیاری موارد، نقطه آغاز حمله شامل یک یا چند سیستم است که از طریق سوءاستفاده های امنیتی در اختیار یک نفوذگر قرار گرفته اند و لذا حملات از سیستم یا سیستم های خود نفوذگر صورت نمی گیرد. بنابراین، دفاع برعلیه نفوذ نه تنها به حفاظت از اموال مرتبط با اینترنت کمک می کند، بلکه به جلوگیری از استفاده از این اموال برای حمله به سایر شبکه ها و سیستم ها نیز کمک می کند. پس بدون توجه به اینکه سیستم هایتان به چه میزان محافظت می شوند، قرار گرفتن در معرض بسیاری از انواع حمله و مشخصاً DoS ، به وضعیت امنیتی در سایر قسمت های اینترنت بستگی زیادی دارد.
مقابله با حملات DoS تنها یک بحث عملی نیست. محدودکردن میزان تقاضا، فیلترکردن بسته ها و دستکاری پارامترهای نرم افزاری در بعضی موارد می تواند به محدودکردن اثر حملات DoS کمک کند، اما بشرطی که حمله DoS در حال مصرف کردن تمام منابع موجود نباشد. در بسیاری موارد، تنها می توان یک دفاع واکنشی داشت و این در صورتی است که منبع یا منابع حمله مشخص شوند. استفاده از جعل آدرس IP در طول حمله و ظهور روش های حمله توزیع شده و ابزارهای موجود یک چالش همیشگی را در مقابل کسانی که باید به حملات DoS پاسخ دهند، قرار داده است.
تکنولوژی حملات DoS اولیه شامل ابزار ساده ای بود که بسته ها را تولید و از «یک منبع به یک مقصد» ارسال می کرد. با گذشت زمان، ابزارها تا حد اجرای حملات از «یک منبع به چندین هدف»، «از چندین منبع به هدف های تنها» و «چندین منبع به چندین هدف»، پیشرفت کرده اند.
امروزه بیشترین حملات گزارش شده به CERT/CC مبنی بر ارسال تعداد بسیار زیادی بسته به یک مقصد است که باعث ایجاد نقاط انتهایی بسیار زیاد و مصرف پهنای باند شبکه می شود. از چنین حملاتی معمولاً به عنوان حملات طغیان بسته (Packet flooding) یاد می شود. اما در مورد «حمله به چندین هدف» گزارش کمتری دریافت شده است.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  17  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلودمقاله اشنایی با شبکه های عصبی

اختصاصی از رزفایل دانلودمقاله اشنایی با شبکه های عصبی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

1-1 انسان و کامپیوتر
انسان ها از کامپیوترها باهوش ترند. چرا چنین گفته می‌شود؟
درست است که بعضی از اعمالی را که ما به سختی انجام می دهیم یک کامپیوتر به سرعت و به راحتی انجام می دهد ،مانند جمع چندصد عدد ، اما این مطلب باعث نمی شود که ما یک کامپیوتر را باهوشتر از انسان بدانیم چون این سیستم هرگز قادر نمی باشد که اعمالی را که نیاز یه استدلال دارد و یا حل آنها از طریق شهودی و حدس و گمان می باشد را به طور مطلوب انجام دهد. شاید بهتر است بگوییم آن‌هاموجودات منطقی ای هستند و تنها اعمال منطقی را به خوبی انجام می دهند.
مسئله دیگر شاید این باشد که یک کامپیوتر می تواند بعضی کارها را که ما در مدت زمان قابل ملاحظه ای انجام می دهیم را در زمان بسیار کوتاه تری انجام می دهد.ویا بعضی از اطلاعات را پس از گذشت ماه ها ویا سالها به خاطر می آورد .
به همین دلیل از کامپیوتر ها انتظار داریم در زمینه های دیگر نیز چنین رفتاری را از خود نشان دهند و چون نمی توانند تمام انتظارات ما را بر آورده کنند ما مایوس می شویم.در واقع این هدفی است که دست اندرکاران هوش مصنوعی دنبال می کنند اما هنوز پس از گذشت 30 سال تحقیقات گسترده نمی توانند این ادعا را داشته باشند که به چنین کامپیوتری دست پیدا کرده اند.
هدف هوش مصنوعی را می توان در این جمله خلاصه کرد که می خواهد در نهایت به کامپیوترهایی دست یابد که اغلب در فیلم های سینمایی مشاهده می شود، ماشین‌های بسیار توانمند تر از انسان – هدفی که بسیار از دنیای واقعی به دوراست . دنیایی که اغلب به خاطراشتباهات فاحش کامپیوترها هزینه‌های بسیار زیادی را متحمل می شود .
اگر به داخل یک کامپیوتر نگاه کنیم چیزی جز تعدادی تراشه های الکترونیکی ، مدارها ،مقاومتها و سایر قطعات الکترونیکی نخواهیم دید. اما اگر به درون مغز نگاه کنیم ، به هیچ صورت چنین ساختاری را مشاهده نخواهیم کرد. بررسی اولیه ما چیزی جزمجموعه ای گره خورده از ماده‌ای خاکستری رنگ نشان نمی دهد. بررسی بیش‌تر و روشن‌ می کند که مغز از اجزایی ریز تشکیل شده است . لیکن این اجزاء به شیوه‌ای بی نهایت پیچیده‌، مرتب شده‌اند و هز جزء به هزاران جزء دیگر متصل است. شاید این تفاوت در شیوه ساختار ، علت اصلی اختلاف بین مغز و کامپیوتر است. کامپیوترها طوری طراحی شده‌ اند که یک عمل را بعد از عمل دیگر باسرعت بسیار زیاد انجام دهند . لیکن مغز ما با تعداد اجزای بیش‌تر اما با سرعتی بسیار کم‌تر کار می‌کند . در حالی که سرعت عملیات در کامپیوتر‌ها به میلیون‌ها محاسبه در ثانیه بالغ می شود، سرعت عملیات در مغز تقریباً بیش‌تر از ده بار در ثانیه نمی‌باشد. لیکن مغز در یک لحظه با تعداد زیادی اجزاء به طور هم زمان کار می کند، کاری که از عهده کامپیوتر بر نمی‌آید . کامپیوتر ماشینی سریع اما پیاپی کار است در حالی که مغز شدیداً ساختاری موازی دارد. کامپیوترها می توانند عملیاتی را که با ساختار آن‌ها سازگاری دارند به خوبی انجام دهند. برای مثال شمارش و جمع‌کردن اعمالی پیاپی است که یکی بعد از دیگری انجام می شود . لیکن دیدن و شنیدن، اعمالی شدیداً موازی‌اند که در آن‌ها داده‌های متضاد و متفاوت هر کدام باعث اثرات و ظهور خاطرات متفاوتی در مغز می شوند وتنها از طریق ترکیب مجموعه این عوامل متعدد است که مغز می‌تواند چنین اعمال شگفتی را انجام دهد .
نتیجه‌ای که می توان گرفت این است که مسائل مورد نظر ما شدیداً خاصیت موازی دارند. این مسائل نیازمند پردازش حجم زیادی از اطلاعات متفاوت هستند که باید در تقابل با یکدیگر به حل مسأله بیانجامد.
نتیجه مهم آن که سرعت عامل مهمی نیست . آنچه مهم است موازی بودن است و مغز به خوبی برای این کار مهیا شده است . شیوه برخورد روش محاسباتی شبکه‌های عصبی، تسخیر اصول راهبردی است که زیر بنای فرآیند مغز برای پاسخ‌گویی به این سؤالات و به کارگیری آن‌ها در سیستم‌های کامپیوتری است .
در مدل‌سازی سیستم‌های اصلی مغز، باید راه کاری را بیابیم که بیش‌تر با ساختار موازی مغز سازگاری داشته باشد نه با ساختار پی‌درپی آن .
به هر صورت ساختار طبیعتاً موازی سیستم های شبکه های عصبی آن ها را مناسب به کارگیری در ماشین های موازی می کند. که می تواند مزایای بیش تری از نظر سرعت و قابلیت اطمینان داشته باشد.
یکی از بارزترین ویژگی‌های مغز توان فراگیری آن می باشد. مغز می‌تواند به خود آموزش دهد . یادگیری از طریق مثال همان شیوه‌ای است که توسط آن اطفال زبان را فرا می‌گیرند . نوشتن، خوردن و آشامیدن را می آموزند و مجموعه معیارها و نکات اخلاقی را کسب می کنند . چنین تحولی درسیستم‌های کامپیوتری متعارف مشاهده نمی شود . کامپیوترها معمولاً از برنامه‌های از پیش نوشته شده‌ای پیروی می کنند که قدم به قدم دستورات مشخصی را در کلیه مراحل عملیاتی به آن ها می دهند هر مرحله از کار بایدبه وضوح شرح داده شود. روشن است که انسان این گونه عمل نمی کند.زیرا برای نوشتن چنین برنامه ای باید ساعت ها وقت صرف کنیم و با دقت موضوع خود را به صورت بر نامه قابل فهم کامپیوتر بنویسیم .که این کار مشکلات خود را دارا می باشد.حال آیا بهتر نیست که به جای برنامه های کامپیوتری ،کامپیوتر را رها کنیم که خود از طریق مشاهده مثال ها آن کار را فرا گیرد؟ البته امکان دارد که این کامپیوتر نیز در ابتدا دارای BUG باشد وگاه اشتباه کند ،لیکن به تدریج به اشتباه خود پی خواهد برد و آنها را تکرار نخواهد کرد.
1ـ2ـ ساختار مغز
مغز انسان از واحدهای کو چکی به نام نرون تشکیل شده است.می‌دانیم که مغز تقریباً دارای 1010 واحد پایه به نام نرون است و هر نرون تقریباً به 104 نرون دیگر اتصال دارد.
نرون عنصر اصلی مغز است و به تنهایی مانند یک واحد پردازش منطقی عمل می کند . نرون‌ها دو نوع هستند . نرون‌های داخلی مغز که در فاصله‌های حدود 100 میکرون به یکدیگر متصل اند و نرون‌های خارجی که قسمت‌های مختلف مغز را به یکدیگر و مغز را به ماهیچه‌ها و اعضای حسی را به مغز متصل می‌کنند . نحوه عملیات نرون بسیار پیچیده است و هنوز در سطح میکروسکوپی چندان شناخته شده نیست، هر نرون بسیار پیچیده است و هنوز در سطح میکروسکوپی چندان شناخته شده نیست ، هر چند قوانین پایه آن نسبتاً روشن است .هر نرون ورودی‌های متعددی را پذیراست که با یکدیگر به طریقی جمع می‌شوند . اگر در یک لحظه ورودی‌های فعال نرون به حد کفایت برسد نرون نیز فعال شده و آتش می‌کند . در غیر این صورت نرون به صورت غیر فعال وآرام باقی می ماند. نمایشی از ویژگی های عمده نرون در شکل 1-1 آمده است. بدنه نرون سوما نامیده می شود . به سوما رشته‌های نامنظم طولانی متصل است که به آنها دندریت می‌‌گویند . قطر این رشته‌ها اغلب از یک میکرون نازک‌تر است و اشکال شاخه‌ای پیچیده‌ای دارند.
دندریت‌ها نقش اتصالاتی را دارند که ورودی ها را به نرون ها می رساند . این سلول ها می توانند

شکل 1-1 مشخصات اصلی یک نرون بیولوژیک.
عملیاتی پیچیده‌تر از عملیات جمع ساده را بر ورودی های خود انجام دهند، لیکن عمل جمع ساده را می‌توان به عنوان تقریب قابل قبولی از عملیات واقعی نرون به حساب آورد.
یکی از عناصر عصبی متصل به هسته نرون آکسون نامیده می شود. این عنصر بر خلاف دندریت از نظر الکتریکی فعال است و به عنوان خروجی نرون عمل می‌کند.‌اکسون‌ها همیشه‌ در روی خروجی سلول‌ها مشاهده می شوند . لیکن اغلب در ارتباط‌های بین نرونی غایب‌اند. اکسون وسیله‌ای غیر خطی است که در هنگام تجاوز پتانسیل ساکن داخل هسته از حد معینی پالس ولتاژی را به میزان یک هزارم ثانیه، به نام پتانسیل فعالیت، تولید می کند . این پتانسیل فعالیت در واقع یک سری از پرش های سریع ولتاژ است. شکل 1-2 این حالت « همه یا هیچ » را نشان می هد.

شکل 1-2 ورودی های نرون باید از آستانه معینی تجاوز کندتا نرون بتواند کنش کند.

رشته اکسون در نقطه تماس معینی به نام سینا پس قطع می شود و در این مکان به دندریت سلول دیگر وصل می گردد. در واقع این تماس به صورت اتصال مستقیم نیست بلکه از طریق ماده شیمیایی موقتی صورت می‌گیرد . سیناپس پس از آن که پتانسیل آن از طریق پتانسیل های فعالیت دریافتی از طریق آکسون به اندازه کافی افزایش یافته از خود ماده شیمیایی به نام منتقل کننده عصبی ترشح می‌کنند.
منتقل کننده عصبی ترشح شده درشکاف بین اکسون و دندریت پخش می شود و باعث می گردد که دروازه‌های موجود در دندریت‌ها فعال شده و باز شود و بدین صورت شارژ شده وارد دندریت شوند . این جریان یون است که باعث می‌شود پتانسیل دندریت افزایش یافته و باعث یک پالس ولتاژ در دندریت شود که پس از آن منتقل شده و وارد بدن نرون دیگر می شود .
یک نرون خود به تنهایی می‌تواند دارای ورودی های سیناپسی متعددی در روی دندریت‌های خود باشد و ممکن است باخروجی های سیناپسی متعددی به دندریت‌های نرون‌های دیگر وصل شود.
1-2-1 یادگیری در سیستم‌های بیولوژیک
تصور می شود یادگیری هنگامی صورت می‌گیرد که شدت اتصال یک سلول و سلول دیگر در محل سیناپس‌ها اصلاح می گردد. شکل 1-3 ویژگی‌های مهم سیناپس را با جزئیات بیش تر نشان می دهد. به نظر می‌رسد که این مقصود از طریق ایجاد سهولت بیش‌تر در میزان آزاد شدن ناقل شیمیایی حاصل می گردد. این حالت باعث می شود که دروازه‌های بیش‌تری روی دندریت‌های سمت مقابل باز شود و به این صورت باعث افزایش میزان اتصال دو سلول شود . تغییر میزان اتصال نرون‌ها به صورتی که باعث تقویت تماس‌های مطلوب شود از مشخصه‌های مهم در مدل‌های شبکه‌های عصبی است .

شکل 1-3 اجزائ مختلف یک سیناپس

1-3 تفاوت ها
همچنین دیدم که ساختار مغز به گونه‌ای است انجام این فعالیت‌ها را به آسانی امکان‌پذیر می سازد و در عوض در زمینه‌های دیگر کارآیی مغز را محدود می کند. روند تکامل مغز متأثر از فعالیت هایی بوده که اهمیت بیش تری داشته است، از آن‌جایی که توانایی دین و شنیدن صدا در انسان از توانایی جمع کردن دقیق اعداد اهمیت بیش‌تری داشته و این امر باعث تکامل این جنبه مغز شده است. مغز دارای ساختاری شدیداً موازی که در آن تعداد زیادی واحدهای محاسباتی ساده به صورت مشترک انجام فعالیت را به عهده دارند، به جای این که تمام بار فعالیت را بر دوش یک واحد سریع قرار دهند، این تقسیم کار پیامدهای مثبت دیگری نیز دارد، چون تعداد زیادی نرون در یک زمان درگیر فعالیت هستند سهم هر یک از نرون‌ها چندان حائز اهمیت نیست . بنابراین اگر یکی راه خطا رود نتیجه آن تأثیر چندانی بر دیگران نخواهد داشت . این نحوه توزیع کار که اصطلاحاً پردازش توزیع شده نامیده می شود، دارای این خاصیت است که لغزش های احتمالی در جای جای سیستم پردازی تا اندازه‌ای قابل چشم‌پوشی می باشد. در واقع مغز با توجه به توانایی یادگیری می تواند نقصان همیشگی یکی از نرون‌های خود را با وارد کردن نرون‌های دیگر جبران کند. توان انجام فعالیت در حالی که فقط تعدادی از نرون‌ها به درستی کار می کنند را در محافل محاسباتی تحمل خطا می‌گویند، زیرا که سیستم، مثلاً مغز ، می‌تواند بدون ایجاد خروجی های بی معنی خطاها را تحمل کند . این یکی از ویژگی‌های بارز مغز است ، کامپیوترها در ساختار بسیار متفاوت اند .

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   96 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله اشنایی با نانوکامپوزیت ها

اختصاصی از رزفایل دانلود مقاله اشنایی با نانوکامپوزیت ها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه
سال 1959 سالی تاریخی برای علم و تکنولوژی است. در این سال فناوری مهندسی مولکولی (نانوتکنولوژی) اولین بار توسط ریچارد فاینمن ، برنده جایزه نوبل فیزیک که ملقب به پدر علم نانوتکنولوژی است مطرح شد. وی بیان کرد فضای زیادی در پایین وجود دارد . همین جمله پایه علم نانوتکنولوژی شد. در حقیقت او این نکته را مطرح ساخت که اصول علم فیزیک چیزی جز امکان ساختن اتم به اتم اشیاء بیان نمی کنند. او پیشنهاد کرد که می توان اتم های مجزا را دستکاری کرد و مواد و ساختارهای کوچکی را تولید نمود که خواص متفاوتی دارند.
در دهه 50 و 60 میلادی فعالیت های زیادی روی ذرات فلزی کوچک در حال انجام بود. در آن زمان این فعالیت ها را نانوتکنولوژی نمی نامیدند. تولید سیلیکون متخلخل در سال 1965 و یا کار روی تولید ذرات نانومتری فلزات قلیایی به وسیله تبخیر فلز سدیم ، پتاسیم و چگالش سریع آن ها، از جمله این فعالیت ها بود. سیال های مغناطیسی نیز در دهه 60 توسعه یافتند. این مواد شامل نانوذرات مغناطیسی هستند که در یک مایع توزیع شده اند.

1-2) نانوتکنولوژی چیست؟
پیشوند نانو در اصل یک کلمه یونانی است. معادل لاتین این کلمه، Dwarf است که به معنی کوتوله و قد کوتاه است. این پیشوند در علم مقیاس ها به معنی یک میلیاردم است.
بنابراین این یک نانومتر، یک میلیاردم متر است. این مقیاس را با ذکر مثال هایی عینی، بهتر می توان حس کرد. یک تار موی انسان بطور متوسط قطری حدود 50000 نانومتر دارد. کوچکترین اشیای قابل دید توسط چشم غیرمسلح اندازه ای حدود 10000 نانومتر دارند.
به بیان ساده تر علم نانو مطالعه اصول اولیه مولکول ها و ساختارهای با ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر است. این ساختارها را نانوساختار می نامیم. نانوتکنولوژی، کاربرد این ساختارها در دستگاه¬های با اندازه نانومتری است.
تعریف دیگری که می توان از نانوتکنولوژی ارائه نمود این است که نانوتکنولوژی شکل جدیدی از ساخت مواد بوسیله کنترل و دستکاری واحدهای ساختمانی آن ها در مقیاس نانو است. می توان گفت نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاه¬ها و سیستم ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و پدیده های نوظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند.
یکی از ویژگی های مهم نانوتکنولوژی، جنبه چندرشته ای بودن آن است. مفهوم چند رشته ای در نانوتکنولوژی بدان معناست که نیروی کاری نانوتکنولوژی باید دارای بینش وسیعی از مفاهیم زیست شناسی، فیزیک، شیمی، اصول مهندسی طراحی، کنترل فرآیند و محصولات باشد. برای درک مفاهیم پایه ای و تدوین قوانین در مقیاس نانو تقریباً به تمامی علوم نیاز است. اصل چند رشته ای بودن نانوتکنولوژی بیانگر این حقیقت است که این علم رشته جدیدی نیست بلکه رویکردی جدیدی در تمام رشته هاست و تمام عرصه های مختلف علم و فناوری را در برمی گیرد. آنچه باعث ظهورنانوتکنولوژی شده، نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد است. این موضوع یکی از مهمترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانو است. در مقیاس نانو، اشیاء شروع به تغییر رفتاری می کنند و رفتار سطوح بر رفتار توده ای ماده غلبه می کند.
در این مقیاس برخی روابط فیزیکی که برای مواد معمولی کاربرد دارند، نقض می شوند. در حقیقت در این مقیاس، قوانین فیزیک کوانتوم وارد صحنه می شوند و امکان کنترل خواص ذاتی ماده از جمله دمای ذوب، خواص مغناطیسی، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد، بدون تغییر در ترکیب شیمیایی ماده وجود خواهد داشت.

1-3) عناصر پایه در فناوری نانو
تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می گیرند. البته تنها کوچک بودن اندازه مدنظر نیست، بلکه زمانی که اندازه مواد در این مقیاس قرار می گیرد، خصوصیات ذاتی آنها از جمله رنگ، استحکام، مقاومت به خوردگی و ... تغییر می یابد.
در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری های دیگر به صورت قابل ارزیابی بیان نماییم، می توانیم وجود عناصر پایه را به عنوان یک معیار ذکر کنیم. عناصر پایه در حقیقت همان عناصر نانومقیاسی هستند که خواص آنها در حالت نانومقیاس با خواص شان در مقیاس بزرگتر فرق می کند.
اولین و مهمترین عنصر پایه، نانو ذره است. منظور از نانوذره، همانگونه که از نام آن مشخص است، ذراتی با ابعاد نانومتری در هر سه بعد می باشد. نانوذرات می توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سرامیکی و ... .
دومین عنصر پایه، نانوکپسول است. همان طور که از اسم آن مشخص است، کپسول هایی هستند که قطر نانومتری دارند و می توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و کپسوله کرد.
عنصر پایۀ بعدی نانو لوله کربنی است. این عنصر پایه در سال 1991 در شرکت NEC کشف شد و در حقیقت لوله هایی از گرافیت می باشند. اگر صفحات گرافیت را پیچیده و به شکل لوله در بیاوریم، به نانو لوله های کربنی می رسیم. این نانو لوله ها دارای اشکال و اندازه های مختلفی هستند و می توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند. این لوله ها خواص بسیاری جالبی دارند که منجر به ایحاد کاربردهای جالب توجهی از آنها می شود.
عناصر پایه گوناگون و متنوع دیگری نیز وجود دارند، مانند مواد نانو بلوری توده ای، مواد نانوحفره ای، نانوالیاف ها، نانو سیم ها، فولرین ها و ... . در قسمت های بعدی، با توجه به کاربردی که این عناصر پایه در ساخت نانوکامپوزیت ها دارند، به توضیح برخی از آنها خواهیم پرداخت.

1-3-1) روش های ساخت عناصر پایه
به طور کلی عناصر پایه با دو رویکرد «بالا به پایین» و «پایین به بالا» قابل ساخت می باشند. در رویکرد بالا به پایین برای تولید محصول، یک ماده توده ای را، شکل دهی و اصلاح می کنند. در حقیقت دراین روش، یک ماده بزرگ را بر می داریم و با کاهش ابعاد و شکل دهی آن، به یک محصول با ابعاد نانو می رسیم. به عبارت دیگر، اگر اندازه یک ماده توده ای را به طور متناوب کاهش دهیم تا به یک ماده با ابعاد نانومتری برسیم، از رویکرد بالا به پایین استفاده کرده ایم. این کار اغلب و نه همیشه، شامل حذف بعضی از مواد به شکل ضایعات است. مثل ماشین کاری یک بخش فلزی از یک موتور یا نانو ساختاری کردن فلزات به طریق تغییر شکل دهی که شامل ضایعات نیست. از دیگر روشهای ساخت این نوع از مواد، می توان به لیتوگرافی، فرآوری مکانیکی، فرآوری حرارتی و ریسندگی اشاره کرد.
رویکرد پایین به بالا درست عکس رویکرد بالا به پایین می باشد. دراین رویکرد محصول از کنار هم قرار دادن مواد ساده تر بوجود می آید، مانند ساخت یک موتور از قطعات آن، در حقیقت کاری که در اینجا انجام میشود، کنار هم قراردادن اتم ها و مولکولها (که ابعاد کوچکتر از مقیاس نانو دارند) برای ساخت یک محصول نانومتری است. تصور کنید قادریم اتم ها و مولکول ها را به طور واقعی ببینیم و آنها را به طور دلخواه کنار هم قرار دهیم تا شکل مورد نظر حاصل شود. معمولاً روش های پایین به بالا ضایعاتی ندارند.
رسوبی دهی فاز گاز، رسوب دهی از فاز مایع، الگو برداری از نانو ساختارها، قوس الکتریکی، خودآرایی در محلول و ...، برخی از روشهای ساخت مواد با رویکرد پایین به بالا هستند.

1-4) نانوذرات
نانو ذرات رایج ترین عناصر در علم و فناوری نانو بوده و خواص جالب توجه آنها باعث گردیده است کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع شمیایی، پزشکی و دارویی، الکترونیک و کشاورزی داشته باشند.
طبق تعریف یک نانو ذره به ذره ای گفته ای می شود که ابعادی بین 1 تا 100 نانو متر داشته باشد. نانوذرات از طیف وسیعی از مواد ساخته می شوند. متداولترین و پرکارترین آنها، نانوذرات سرامیکی هستند. با توجه به تعریف نانوذرات ممکن است این ذهنیت بوجود آید که این ذرات با چنین ابعادی در هوا معلق خواهد ماند. اما در واقع چنین نیست و نیروهای الکترواستاتیکی بین این ذرات، آنها را در کنار هم قرار می دهد.
نانوذرات در اندازه های پایین نانو خوشه به حساب می آیند. همچنین نانوکره ها، نانو میله ها، و نانو فنجان ها تنها اشکالی از نانوذرات در نظر گرفته می شوند. نانو بلورها و نقاط کوانتومی نیمه هادی زیر مجموعه نانوذرات هستند.
چنین نانوذراتی در زمینه های مختلف الکترونیکی و الکتریکی و بیودارویی به عنوان حامل دارو و عوامل تصویر برداری کاربرد دارند.
تعیین مشخصات نانوذرات برای کنترل سنتز، خواص و کاربرد آنها ضروری است. مشخصات این ترکیبات با استفاده از روش های گوناگون نظیر آنالیز میکروسکوپ الکترونی، AFM طیف سنجی فوتوالکترونی، x-ray و FT-IR سنجیده می شود.

نانوذرات زمینه های کاربردی زیادی دارند که مهم ترین آنها عبارتند از:
1- مواد کامپوزیت 7- باتری ها و پیل های سوختی
2- کامپوزیت های ساختاری 8- روان کننده ها
3- کاتالیزور 9- پزشکی و داروسازی
4- بسته بندی 10- محافظت کننده ها
5- روکش ها 11- آنالیززیستی و تشخیص پزشکی
6- افزودنی های سوخت و مواد منفجره 12- ساینده ها

1-4-1) خواص نانوذرات
با توجه به تعریفی که از نانو ذرات ارائه کردیم، یکی از سؤال های مهم در تولید مواد نانو این است که آرایش هندسی و پایداری اتم ها با تغییر اندازه ذرات چه تغییری می کند؟
اولین اثر کاهش اندازه ذرات، افزایش سطح است. افزایش نسبت سطح به حجم نانوذرات باعث می شود که اتم های واقع در سطح، اثر بسیاری بیشتری نسبت به اتم های درون حجم ذرات، بر خواص فیزیکی ذرات داشته باشند. این ویژگی، واکنش پذیری نانوذرات را به شدت افزایش می دهد که با استفاده از آن می توان کارآیی کاتالیزورهای شیمیایی را به نحو موثری بهبود بخشید و یا در تولید کامپوزیت ها با استفاده از این ذرات پیوندهای شمیایی مستحکم تری بین ماده زمینه و ذرات برقرار شده و استحکام کامپیوزیت به شدت افزایش می یابد. همچنین این ویژگی در خواص ترمودینامیکی ماده (مثل نقطه ذوب) نیز تاثیر گذار است.
تغییر در فاصله بین اتم های ذرات و هندسه ذرات روی خواص الکترونیکی ماده هم تاثیرگذاراست که پی بردن به چگونگی این تغییرات و میزان آنها کاری مشکل است. اما پیچیده ترین تاثیر اندازه ذرات، تاثیر برخواص مغناطیسی ماده است، ممکن است این تصور بوجود آید که وقتی به اندازه های کوچکتر می رویم، به عنوان مثال در مورد نانوذرات، حوزه های مغناطیسی مشخصی دیده نمی شود. بنابراین تصورمی شود که در این مواد سیستم های ساده تری وجود خواهند داشت. اما در حقیقت چیزی برعکس این موضوع وجود دارد.
ذرات مغناطیسی کوچک و حتی جامدات غیرمغناطیسی با اندازه دانه کوچک، نوع جدیدی از خواص مغناطیسی را نشان می دهند. این خواص متأثر از خاصیت کوانتومی اندازه ذرات است. در جدول-1 خلاصه ای از رفتار مغناطیس مشاهده شده در فلزات به شکل ذرات ریز را در مقایسه با همان فلزات بصورت توده ای نشان می دهد.

فلز توده ای نانوذرات
K, Na
Fe, Co, Ni
Gd, Tb
Rh
پارامغناطیس
فرومغناطیس
فرومغناطیس
پارامغناطیس فرومغناطیس
سوپرمغناطیس
سوپرمغناطیس
فرومغناطیس

1-4-2) روش های تولید نانوذرات
برای تولید نانوذرات روش های بسیاری متنوعی وجود دارد. این روش ها اساساً به سه دسته تقسیم می شوند:
چگالش از یک بخار، سنتز شمیایی و فرآیندهای حالت جامد نظیر آسیاب کردن.
روش چگالش از بخار که شامل تبخیر فلز جامد سپس چگالش سریع آن برای تشکیل خوشه های نانومتری است که به صورت پودر ته نشین می شوند. روش تبخیر در خلاء بر روی مایعات روان (VERL) ، ذوب در محیط فوق سرد و روش سیم انفجاری جزء روش های چگالش از بخار محسوب می شوند.
روش سنتز شیمیایی شامل رشد نانوذرات در محیط مایع حاوی انواع واکنشگرها است. روش سل ژل نمونه چنین روشی است، در روش های شمیایی اندازه نهایی ذره را می توان با توقف فرآیند هنگامی که اندازه مطلوب به دست آمد یا با انتخاب مواد شمیایی تشکیل دهنده ذرات پایدار و توقف رشد در یک اندازه خاص کنترل نمود. این روش ها معمولاً کم هزینه و پر حجم هستند، اما آلودگی حاصل از آنها می تواند یک مشکل باشد.
از روش فرآیندهای جامد (آسیاب یا پودر کردن) می توان برا ایجاد نانوذرات استفاده نمود. ازاین روش می توان برای تولید نانوذرات از موادی استفاده نمود که در دو روش قبلی به آسانی تولید نمی شوند. در این روش خواص نانوذرات حاصل، تحت تاثیر نوع ماده آسیاب کننده، زمان آسیاب و محیط اتمسفری آن قرار می گیرد.

1-4-3) متداولترین نانوذرات
نانوذرات در حال حاضر از طیف وسیعی از مواد ساخته می شوند، معمولی ترین آنها نانوذرات سرامیکی، فلزی و پلیمری و نانوذرات نیمه رسانا هستند.
نانوذرات نیمه رسانا که به آنها نقاط کوانتومی هم می گویند، نانو ساختارهایی سه بعدی هستند که در مصارف اپتیکی کاربرد زیادی دارند. این نقاط کوانتومی نیمه هادی با تحریک الکتریکی یا توسط گستره وسیعی از طول موج ها در فرکانس های کاملاً مشخص به فلورسانس می پردازند، به این شکل که فرکانسی از نور را جذب کرده و در فرکانسی مشخص- که تابع اندازه آنهاست- به نشر نور می پردازند. این ذرات همچنین می توانند بر حسب ولتاژ اعمال شده، به انعکاس، انکسار یا جذب نور بپردازند. این ویژگی کاربردهایی در موارد فتوکرومیک و الکتروکرمیک (موادی که ترتیب بر اثر اعمال نوریا الکتریسته تغییر رنگ می دهند) و پیل های خورشیدی خواهد داشت. از دیگر کاربردهای آنها می توان به لیزرهای دارای طول موج های بسیار دقیق و کامپیوترهای کوانتومی اشاره کرد.
نانوذرات سرامیکی، متداولترین هستند که به سرامیک های اکسید فلزی، نظیراکسیدهای تیتانیوم، روی، آلومینیوم و آهن و نانوذرات سیلیکاتی که عموماً به شکل ذرات نانومقیاس خاک رس هستند، تقسیم می شوند. این مواد به علت داشتن نسبت سطح به حجم مناسب به عنوان کاتالیزور در زمینه هایی نظیر باتری ها، پیل های سوختی و انواع فرآیندهای صنعتی قابل استفاده هستند.
یکی از مهمترین کاربردهای این ذرات در کامپوزیت هاست. استفاده ا این نانوذرات در مواد کامپوزیتی می تواند استحکام آنها را افزایش یا وزن آنها را کاهش دهد، مقاومت شمیایی یا حرارتی آنها را زیاد کند، خصوصیات جدیدی نظیر هدایت الکتریکی را به آنها بیفزاید و فعل و انفعال آنها با نور یا دیگر تشعشعات را تغییر دهد. یکی از خواص کامپوزیت های نانو ذره ای سرامیکی در صنعت بسته بندی، کاهش نفوذ پذیری گازهاست. همچنین مقاومت در برابر آتش و مواد شمیایی نیز افزایش یافته و بازیافت این مواد نیز آسانتر می شود.
نانوذرات فلزی نیز دسته دیگری از این ذرات هستند که از فلزات مختلف بدست آمده و خواص جالبی را از خود نشان می دهند.ک این نانوذرات فلزی نیز در کامپوزیت ها به کار می روند، به خصوص کامپوزیتهایی که زمینه پلیمری دارند. این نانوکامپوزیت ها، به دلیل ممانعت خوبی که در مقابل تداخل الکترومغناطیسی به وجود می آورند، می توانند در رایانه و تجهیزات الکترونیکی به کار رود. نانوکامپوزیت های نانوذره ای فلزی قابلیت ها ویژه ای در هدایت گرمایی و الکتریکی دارند که کارآیی آنها را افزایش می دهد.

1-4-4) کاربردهای نانوذرات
همان طور که اشاره شد یکی از خواص نانوذرات نسبت سطح به حجم بالای این مواد است. با استفاده از این خاصیت می توان کاتالیزورهای قدرتمندی را در ابعاد نانومتری تولید نمود.
بکارگیری نانوذرات در تولید مواد دیگر می تواند استحکام آن ها را افزایش دهد و یا وزن آن ها را کم کند، مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را بالا ببرد، و واکنش آن ها را در برابر نور و تشعشعات دیگر تغییر دهد. پس اولین کاربردی که برای نانوذرات می توان متصور شد، استفاده از این مواد در تولید نانوکامپوزیت هاست که در فصل بعدی به طور کامل به آنها خواهیم پرداخت.
از نانوذرات همچنین در ساخت انواع ساینده ها، زنگ ها، لایه های محافظتی جدید و بسیار مقاوم برای شیشه ها و عینک ها (ضدجوش و نشکن)، کاشی ها و در حفاظ های الکترومغناطیسی شیشه های اتومبیل و در و پنجره استفاده می شود. پوشش های ضد نوشته برای دیوارها و پوشش های سرامیکی برای افزایش استحکام سلول های خورشیدی نیز با استفاده از نانوذرات تولید شده اند.

فصل دوم

آشنایی با نانوکامپوزیت ها

2-1) مقدمه
مواد و توسعۀ آنها از پایه های تمدن بشربه شمار می روند. به طوری که دوره های تاریخی را با مواد نامگذاری کرده اند مثل عصرسنگ، عصر برنز، عصر آهن و... . عصر جدید با شناخت یک ماده جدید به وجود نمی آید، بلکه با بهینه کردن و ترکیب چند ماده می توان پا در عصر نوین گذاشت. در کاربردهای مهندسی، اغلب تلفیق خواص مورد نیاز است. به عنوان مثال در صنایع هوا و فضا، کاربردهای زیر آبی، حمل و نقل و امثال آنها، به موادی نیاز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سایشی خوبی داشته باشند و... .
از آنجا که نمی توان ماده ای یافت که همه خواص مورد نظر را داشته باشد، باید به دنبال چاره ای دیگر بود. کلید این مشکل استفاده از کامپوزیتهاست. کامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هر کدام از اجزاء بهتراست. ضمن آنکه اجزای مختلف، کارآیی یکدیگررا بهبود می بخشد.
دانشمندان علوم فیزیک، مواد و سایر علوم به این نتیجه رسیده اند که اگر بتوان مواد را در مقیاس های کوچک تری تهیه کرد، پیوندهایی که این ماده با فازهای اطراف خود برقرار می کند، به مراتب قویتر از مقیاسهای بزرگتر است. در همین راستا بود که نانوکامپوزیت ها تولید شدند که در این نوع مواد کامپوزیتی حداقل یکی از فازهای تشکیل دهنده ماده مرکب در ابعاد نانومتری قرار دارد. امروزه نانوکامپوزیت ها به دلیل خواص فوق العاده ای که از خود نشان می دهند به سرعت در حال گسترش هستند و از آن به عنوان " تحول بزرگ در مقیاس کوچک" نام می برند.

2-2 ) نانوکامپوزیت چیست؟
کامپوزیت همان طور که از نام آن پیداست از فعل to compose به معنای ترکیب کردن گرفته شده و کامپوزیت ( composite ) یعنی مرکب. مواد کامپوزیتی به موادی گفته می شوند که از ترکیب چند ماده به وجود آمده اند که هر یک از اجزاء تشکیل دهندۀ آن دارای خواص مختلفی هستند که ترکیب آنها با هم، سبب بهبود خواص ماده کامپوزیتی می شود.
با توجه به تعریف بالا کامپوزیتها از دو قسمت تشکیل شده اند: قسمت زمینه و قسمت تقویت کننده که به زمینه اضافه می شود تا دسته ای از خواص آن را بهبود بخشد. در تصویر-1 حالتهای مختلف قرارگیری فاز تقویت کننده در ماده زمینه دیده می شود.

اولین وظیفه زمینه احاطه ماده تقویت کننده است. به طوری که نگذارد ماده تقویت کننده پراکنده شود. وظیفه دوم، محافظت از ماده تقویت کننده در برابر عوامل شیمیایی است؛ و وظیفه سوم این است که چون مواد زمینه را نرم انتخاب می کنند، وقتی نیرو به ماده کامپوزیت وارد می شود، توسط زمینه به ماده تقویت کننده انتقال داده شود تا ماده تقویت کننده نیرو را تحمل کند.
تقویت کننده های موادی هستند که به صورت تکه تکه در یک زمینه پیوسته واردمی شوند تا خواص ماده زمینه را بهتر کنند، تقویت کننده ها می توانند به صورت یک صفحه، یک رشته (نخ) ، یا یک ذره (پودر) واردحجم زمینه شوند. (تصویر-2).

نانوکامپوزیت ، همان کامپوزیت در مقیاس نانومتر (9-10) است. نانوکامپوزیت ها در دو فاز تشکیل می شوند. در فاز اول ساختار بلوری در ابعاد نانو ساخته می شود که زمینه یا ماتریس کامپوزیت به شمار می رود.
در فاز دوم ذراتی در مقیاس نانو به عنوان تقویت کننده برای استحکام، مقاومت، هدایت الکتریکی و ... به فاز اول یا ماتریس اضافه می شود.

2-2-1) طبقه بندی نانوکامپوزیت ها
انواع نانوکامپوزیت ها را می توان بر اساس ماده زمینه آن ها به شرح زیر طبقه بندی کرد:
نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
نانوکامپوزیت های زمینه سرامیکی
نانوکامپوزیت های زمینه فلزی
نانوکامپوزیت های زمینه بین فلزی
در بین نانوکامپوزیت ها، بیشترین توجه به نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری معطوف است. کامپوزیت های پلیمری به علت خواصی مانند استحکام، سفتی و پایداری حرارتی و ابعادی چندین سال است که در ساخت هواپیماها به کار می روند. با رشد نانوتکنولوژی، کامپوزیت های پلیمری بیش از پیش به کار گرفته خواهند شد. کامپوزیت هایی که بستر فلزی دارند، کم وزن و سبک اند و به علت استحکام و سختی بالا، کاربردهای وسیعی در صنایع خودرو و هوا-فضا پیدا کرده اند. در ادامه بحث به شرح کامل هر یک ازا ین نوع مواد خواهیم پرداخت.
اما دسته بندی دیگری که برای نانوکامپوزیت ها وجود دارد، دسته بندی ابعادی نانوکامپوزیت هاست. در نانوکامپوزیت ها با توجه به آنکه فاز نانومتری چند بعدش در مقیاس نانومتر قرار دارد. به سه دسته تقسیم می شوند.
1- نانوکامپوزیت های هم بعد
2- نانوکامپوزیت های دوبعدی
3- نانوکامپوزیت های تک بعد
در نانوکامپوزیت های هم بعد، فاز یا فازهای نانومتری در هر سه بعد در مقیاس نانو قرار دارند. برای این دسته مواد میتوان به سیلیکای کروی تولید شده در فرآیند سل- ژل اشاره کرد.
نانوکامپوزیت های دو بعدی فاز نانومتری آنها در دو بعد آن در مقیاس نانو قرار دارد که لوله های نانو متری کربن یا ویسکرها مثالی برای این دسته می باشند. فاز نانومتری تقویت کننده در نانوکامپوزیت های تک بعدی تنها در یکی از ابعاد دارای مقیاس نانو است. این خانواده از نانوکامپوزیت ها تحت عنوان نانوکامپوزیت های پلیمر- کریستالهای لایه ای شناخته می شوند. در طبیعت از این نوع کریستالهای لایه ای شکل به وفور یافت می شود. امروزه نانوکامپوزیت های سیلیکاتی لایه ای به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار می گیرند که علت آن را می توان سهولت دسترسی به خارک رس و همچنین خصوصیت نفوذپذیری آن نام برد.

2-3) نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
همان طور که گفتیم در بین نانوکامپوزیت ها، نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری بیشترین کاربرد و استفاده را دارند و در درجه اول اهمیت قرار دارند. سیلیکات های لایه ای تا به امروز بیشترین کاربرد را در ساخت نانوکامپوزیت ها داشته اند. اخیراً به شدت از نانو لوله های کربنی در ساخت این نانوکامپوزیت ها استفاده می شود.
با توجه به خواص متنوع نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری، دلایل زیادی رامی توان برای گسترش نانوکامپوزیت های پلیمری نام برد. اولین دلیل، خواص بی نظیر مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی آن هاست. نانوکامپوزیت های پلیمری عموماً دارای استحکام بالا، وزن کم، پایداری حرارتی بالا، رسانایی الکتریکی بالا و مقاومت شیمیایی بالایی هستند. با اضافه کردن درصد کمی از مواد نانو به یک پلیمر خالص، استحکام کششی، استحکام تسلیم و مدول یانگ افزایش چشمگیری می یابد. به عنوان مثال با افزودن تنها 04/0 درصد حجمی میکا (یک نوع سیلیکات) با ابعاد 50 نانومتر به اپوکسی مدول یانگ این ماده 58 درصد افزایش خواهد یافت.
همچنین با اضافه کردن 8/4 درصد حجمی میکای نانومتری به پلی¬آمیدها میزان نفوذ پذیری آب در آن ها 50 درصد کاهش می یابد. تحقیقات انجام گرفته در دهه اخیر نشان می دهد که استحکام کششی و مدول کششی کامپوزیت های زمینه پلیمری با پر کنندۀ نانو سیلیکات لایه ای دو برابر می شود، بدون آنکه چقرمگی آنها دچار تغییر گردد. به عنوان مثال تعداد زیادی از پلیمرها نظیر نایلون، اولفین و نیز رزین هایی مانند اپوکسی ، اورتان، سیلوگزان با افزودن 2% حجمی سیلیکات لایه ای به خواص فوق رسیده اند.
دلیل دوم توسعه نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری و افزایش تحقیقات دراین زمینه، کشف نانولوله ها کربنی در سال 1991 میلادی است. استحکام و خواص الکتریکی نانولوله های کربنی به طور قابل ملاحظه ای با نانولایه های گرافیت و دیگر مواد پرکننده تفاوت دارد. این دسته از کامپوزیت ها به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند به طور گسترده ای در صنایع خودرو، هوا- فضا و بسته بندی مواد غذایی گسترش یافته اند. چنانچه در صنعت خودرو به دلیل افزایش قیمت سوخت و پیمامدهای اقتصادی ناشی از آن، تقاضا برای استفاده از موادی نظیر نانوکامپوزیت ها پلیمری که هم سبکی لازم و هم استحکامی در حد فلزات دارند، افزایش یافته است.
از دیگر کاربردهای نانوکامپوزیت های پلیمری پوشش های مقاوم به سایش، پوشش های مقاوم به خوردگی، پلاستیک های رسانا، حسگرها، آسترهای مقاوم در دمای بالا و غشاهای جداسازی گازها و سیالات نفتی می باشند.
نکته مهم دیگر این است که ارزش نانوکامپوزیت های پلیمری فقط به خاطر بهبود خواص مکانیکی نمی باشد. در کامپوزیت ها کارآیی موردنیاز، هزینه و قابلیت فرآوری از موضوعات بسیاری مهم می باشد. نانوکامپوزیت های پلیمری بر این محدودیت ها غلبه کرده است.
با توجه به گسترده بودن پلیمرها و رزین ها و همچنین نانو مواد تقویت کننده و کاربردهای فراوان آنها موضوع نانوکامپوزیت های پلیمری بسیاری گسترده می باشد و زمینه های بسیاری برای توسعه آنها وجود دارد.

2-3-1) روش های تولید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
به طور کلی سه روش برای تولید نانوکامپوزیت های پلیمری وجود دارد. این روشها شامل مخلوط سازی مستقیم ، فرآوری محلولی و پلیمریزاسیون درجا هستند در ادامه این سه روش مورد بررسی قرار می گیرد.

الف – مخلوط سازی مستقیم
در این روش سوسپانسیونی از مواد نانو به محلول پلیمری اضافه می شود. در ادامه پس از ایجاد اختلاط و اطمینان از توزیع یکنواخت مواد پر کننده در پلیمر و سازگاری آن با زمینه, مخلوط حاصله توسط یک پرس هیدرولیک در یک قالب اکسترود می شود و در نهایت صفحات نازک نانو کامپوزیت بدست می آیند.
محدودیت این روش میزان فاز تقویت کننده یا همان مواد پر کننده است. به عنوان مثال برای تولید نانوکامپوزیت سیلیکا/پلی پروپیلن حداکثر میزان نانوذرات سیلیکا 20 درصد وزنی می تواند باشد. البته به نظر می رسد آگلومره شدن ذرات نیز از دیگر محدودیت های این روش باشد.

ب- فرآوری محلولی
با استفاده از این روش می توان بر بعضی از محدودیت های روش مخلوط سازی مستقیم غلبه کرد، ضمن آنکه می توان میزان آگلومراسیون و کلوخه ای شدن نانوذرات در ماده پلیمری را کاهش داد. در این روش به دو صورت می توان نانوکامپوزیت های پلیمری را تولید کرد. اگر ماده زمینه پلیمری و مواد نانو تقویت کنندۀ آن در یکدیگر قابل حل شدن باشند، محلول حاصل را می توان در یک قالب ریخته گری کرده و نانوکامپوزیت تولید نمود در غیر این صورت مخلوط مواد نانو کامپوزیت در یک حلال حل شده و در نهایت با تبخیر حلال، نانوکامپوزیت مورد نظر بدست می آید.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  116  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله اشنایی با رشته مهندسی صنایع

اختصاصی از رزفایل دانلود مقاله اشنایی با رشته مهندسی صنایع دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 مهندسی، شامل کاربرد روشهای تجزیه و تحلیل اصول فیزیکی برای تبدیل موادخام و سایر منابع به فرمی که رضایت و احتیاجات آدمی را تامین کند، میباشد.
با پیشرفت علم و تکنولوژی و تعامل این دو با هم، تخصصها و گرایشهای مختلف مهندسی بوجود آمدهاند. در این ارتباط مهندسی صنایع رشته نسبتاً جدید است که ضمن برخورداری از مفهوم کلی مهندسی، حوزههای کاری فراتری را در مقایسه با سایر رشتهها مورد توجه قرار میدهد. نوشته حاضر سعی دارد مطالبی را جهت آشنایی با مهندسی صنایع در قالب سر فصلهای ذیل ارائه نماید.
مهندسی صنایع چیست؟
تاریخچه مهندسی صنایع.
اهمیت مهندسی صنایع.
اصول فکری و دیدگاهها در مهندسی صنایع.
زمینههای فعالیت مهندسی صنایع.
* مهندسی صنایع چیست؟
مهندسی صنایع عبارت از کاربرد اصول و تکنیکهایی به منظور بهبود، طراحی و نصب سیستمهایی شامل انسان، مواد، اطلاعات، انرژی و تجهیزات برای فراهم آوردن امکان تولید کالاها و ارائه خدمات بشکل کارا و مطلوب میباشد.
برای بررسی، ارزیابی و کاربرد این سیستمها، دانش و مهارتهای علوم ریاضی، علوم فیزیکی و علوم اجتماعی به همراه فنون و تکنیکهای طراحی مهندسی مورد نیاز است. فعالیتهای مهندسی صنایع همانند پلی است که ارتباط بین اهداف مدیریت و عملکرد عملیاتی سازمان را ایجاد مینماید.
مهندسان صنایع بیشتر درگیر افزایش بهرهوری در مدیریت منابع انسانی، روشها و تکنولوژی هستند و حال آنکه سایر رشتههای مهندسی بیشتر درگیر ماهیت فنی فرایندها و فراوردهها میباشند. در واقع مهندسی صنایع تنها رشته مهندسی است که عامل انسان یکی از مولفههای اصلی سیستمهای مورد مطالعه آن را تشکیل میدهد. در نتیجه مهندسان صنایع در تیمهای میان رشتهای برای امور برنامهریزی، نصب و کنترل و بهبود فعالیتهای موسسات به خدمت گرفته میشوند. این فعالیتها ممکن است فعالیتهای تولید، نوآوری در محصولات، ارائه خدمات، حمل و نقل و جریان اطلاعات سازمانی را شامل شود. با توجه به مطالب فوق، مهندسان صنایع بستر لازم برای تعامل تخصصهای مختلف و کار گروهی را به بهترین وجه ایجاد نموده و در نتیجه امور طرح، برنامهریزی، اجرا و نظارت بر عملکرد نظامهای تولیدی خدماتی بشکل منسجمتر انجام میشود و در نهایت انسجام امور به بهبود مستمر در جهت سهولت کارها، راحتی کارکنان، کاهش هزینهها، ارتقا کیفیت و جلب رضایت مشتریان منجر میشود.
* تاریخچه مهندسی صنایع
اولین جرقههای پیدایش مهندسی صنایع بعنوان یک تخصص با آغاز انقلاب صنعتی در ابتدای قرن 19 زده شد. انقلاب صنعتی که با ظهور اختراعات جدید خصوصاً در صنعت نساجی و اختراع ماشینبخار آغاز شد، باعث بکارگیری نیروی انسانی بیشتر و افول صنایع کوچک دستی شد. با گسترش کارخانجات، نیاز به مدیریت و تفکر مدیریتی بیش از پیش احساس شد. افراد بسیاری در جهت ارتقا کیفیت محصولات تلاش کردند. آدام اسمیت، پدر علم اقتصاد پیشنهاد تقسیم کار را داد. وی بیان کرد که میتوان با تقسیم کار در کارخانه پیچسازی نتیجه کار را به مقدار زیادی بهبود بخشید. بهموازات اختراعات و نوآوری در فرایندها، روشهای حسابداری و هزینهیابی گسترش یافتند. روشهای تحلیل علمی، آزمایشات و اثباتهای علمی در طراحی و ساخت ابزارآلات و ماشینها بکار گرفته شد و در نتیجه، اثرگذاری این تحولات در تفکر سازمانی مدیریت موجب شد مدیریت علمی به عنوان یک نگرش و روش حرفهای مطرح شود. اولین تلاش برای علمی شدن مدیریت از آمریکا شروع شد. در سال 1881 فردریک تیلور پدر مدیریت علمی، اندیشههای خود را توسعه داد. فرانک گیلبرت و همسرش لیلیان در جهت مطالعه کار با بررسی حرکات توانستند ابزار جدیدی را ابداع کنند. همچنین آنان به مسائل روانشناسی و انگیزههای انسانی توجه نمودند. عملکرد پرداخت پاداش و نتایج قابل قبول آن توسط امرسان ایجاد و توسعه یافت. مجموعه فعالیتهای تیلور و هم عصرانش برای فرموله کردن اصول اساسی به عنوان روشهای علمی مدیریت متمرکز شده بود که این فعالیتها بهزودی تحت عنوان مدیریت علمی شناخته شد.
کار این افراد توسط انجمن مهندسین مکانیک آمریکا ارج نهاده شد و عرصه برای فعالیت تیلور و همفکرانش توسط این انجمن ایجاد شد. در سال 1912 انجمنی برای ارتقا و رشد مدیریت بنا نهاده شد که در سال 1915 انجمن تیلور نام گرفت. این انجمن از سال 1934 با عنوان انجمن مهندسی صنایع فعالیت خود را ادامه داد. در این دوران مدیران علمی دارای تحصیلات مهندسی بودند و بسیاری خود را مهندس صنایع قلمداد میکردند و گروهی نیز در حیطه مدیریت به عنوان مشاوران مدیریت مطرح بودند. بتدریج مواد درسی و مدرک مهندسی صنایع و برنامههای مربوطه مورد توجه قرار گرفت و در نهایت دانشکدههای مهندسی صنایع ایجاد و توسعه یافتند.
* اهمیت مهندسی صنایع
مرور توانمندیها و خدمات مهندسی صنایع نقش و اهمیت مهندسی صنایع را بوضوح بیان میکند. امروزه حیات اقتصادی سازمانها و موسسات تولیدی و خدمات در بازار رقابتی شدید جهانی به استفاده بهینه از منابع در دسترس وابسته است. عموماً منابع در دسترس شامل مواد، منابع انسانی، ماشینآلات (شامل تجهیزات، لوازم جانبی، امکانات مورد نیاز شامل فضا و انرژی و ...)، منابع اطلاعاتی و منابع مالی طبقهبندی میشوند. ایجاد و نگهداری منابع یاد شده هزینههایی را برای سازمان بهدنبال دارد. هزینه تمام شده واحد محصول هر موسسه متأثر از نحوه به کارگیری این منابع است. هر شرکت تولیدی یا خدماتی که بتواند هزینههای خود را به حداقل ممکن برساند و به بیانی دیگر توانایی استفاده بهینه از منابع را در تمام ارکان سازمانی خود ایجاد نماید یا حاشیه سود بیشتری به دست خواهد آورد و یا قادر خواهد بود که قیمتهای فروش خود را با حفظ حاشیه سود قبلی، کاهش دهد. این بدان معنی است که قدرت رقابتی موسسه مذکور در بازار افزایش مییابد. با توجه به تحولات اقتصاد جهانی قدرت رقابتی شرط اساسی موفقیت در کسب و کار نوین محسوب میشود. در کنار این مسائل، توجه به نوآوریها و ارتقا کیفی محصولات و خدمات که از طریق تلاش برای یافتن طرحهای بهبود یافته و همچنین تحول در فرآیند کسب و کار نیز بقا و رشد موسسات را در پی خواهد داشت. با توجه به مراتب فوق اگر ضرورتها و نیازمندیهای رسیدن به امور مذکور را با تکنیکهای مهندسی صنایع تطبیق دهیم مشاهده میشود که مهندسی صنایع ابزار لازم برای حصول اهداف سازمانی را بطور فراگیر و سیستماتیک فراهم میآورد و این نشانگر نقش و اهمیت بالای مهندسی صنایع بعنوان موتور محرک حرکت سازمانهای امروزی است.
* اصول فکری و دیدگاهها در مهندسی صنایع
اساس مهندسی در هر گرایشی طراحی مبنی بر اندازهگیری، محاسبه و تحلیل با استفاده از علوم ریاضی و تجربی شکل میگیرد. در نتیجه حرفه مهندسی کاملاً دید فنی و ماشینی دارد که موجب محدودیت دیدگاه در ابعاد خاص شده و برخی موضوعات مانند یافتن بهترین روشهای مدیریتی و ارتباطات انسانی در دیدگاه محض مهندسی نادیده گرفته میشود. مهندسی صنایع با در برداشتن نگرش سیستماتیک و فراگیر ارتباط تخصصهای مختلف و نهاد مدیریت سازمان را ایجاد نموده و امور برنامهریزی، سازماندهی، هدایت و نظارت بر امور اجرایی با هماهنگی بیشتری دنبال میگردد. این نگرش استمرار همان سیر تفکر تیلور و هم عصران وی میباشد که با تلاش تک تک آنان مجموعه اصول و نگرشهای مدیریت علمی موجودیت یافت. مدیریت علمی همان نگرش سنتی مهندسی صنایع است. با پیشرفت مدیریت علمی، مهندسی صنایع با تفکری بر مبنای علوم ریاضی، فیزیکی، اجتماعی و اقتصادی در عرصه صنعت و خدمات ظهور کرد که به معنی ایجاد یک تفکر فراگیر و سیستماتیک بود. نگاه مهندسی صنایع به مسائل از زوایا و دیدگاههای مختلف همانند توجه به خروجی و محصول سیستم، توجه به مشتری ویا نگرش به بهرهوری سازمان قابل طرح و پیگیری میباشد که بر مبنای اصول فکری تقریباً یکسانی دنبال میگردد. اکنون باید دید که اصول فکری مهندسی صنایع بر چه عواملی استوار است. در این راستا بطور خلاصه اصول فکری مهندسی صنایع ذیلاً ارائه شده است.
1- خلاقیت
فعالیت اصلی هر مهندس صنایع ارائه طرح برای بهبود سیستمهای جاری و یا ارائه طرح جدید میباشد که به همین منظور قویاً نیاز به خلاقیت و نوعآوری جهت ارائه طرحهای نو و بدیع میباشد. در واقع با توجه به گستردگی مسائل، مهندسی صنایع همانند اقیانوسی از فنون و علوم مختلف به عمق نیم متر با برخورداری از زمینه خلاقیت و ابتکار به مهندسین صنایع این امکان را میدهد که در جهت حرفه کاربردی مورد نظر به تعمیق دانش خود پرداخته و فرصتی فراهم میشود تا ایدههای جدید و خلاق در زمینههای مربوطه مطرح گردد.
2- تفکر فراگیر
نگرش سیستماتیک و فراگیر برجستهترین خصوصیت مهندسی صنایع است و اطلاق مهندسی صنایع و سیستمها به این رشته بی ارتباط با این نگرش نیست. نگرش فراگیر موجب میشود مسائل از کل به جز و تعامل اجزا با هم مورد بررسی دقیق قرار گرفته و مدل کاملی از سیستمهای مورد نظر تهیه و مسائل مورد نظر آن به بهترین شکل طرح و بررسی میگردد.
3- رهبری گروه
هر سیستمی که طرح میشود اگر بدرستی اجرا نشود منتج به نتیجه نخواهد شد بلکه حسن اجرا سیستم طراحی شده یک ضرورت مهم تلقی میشود. لذا آشنایی با کلیت سیستم مورد نظر و نقش اجزا در کارکرد صحیح آن این امکان را فراهم میآورد که هدایت و رهبری گروه کاری مجری سیستم با انگیزه بیشتری دنبال گردد و در واقع علاوه بر طراحی سیستم مورد نظر، مهندسی صنایع سیستمهای پیادهسازی و اجرا را نیز پیریزی نموده و نقش رهبری گروههای کاری را موثرتر دنبال مینماید.
4- مدیریت زمان
انجام کار بدون توجه به ظرف زمانی و تحویل به موقع خروجی مورد نظر سیستم، ارزش زیادی نمیتواند داشته باشد. امروزه اهمیت زمان و فرصتهای آن با توجه به عرصه تنگاتنگ رقابت اقتصادی برای همگان واضح و بدیهی است. در این خصوص مهندسی صنایع با درک موضوع تکنیکهایی را بکار میگیرد که عامل زمان اجرای اجزای کاری را در تمامی فرایندها مورد توجه و مدیریت قرار میدهد.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   10صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید