پاسخ : شکل دادن فلزات در مهندسی مواد
شکل دادن بهفلزات در مقیاس نانونانوشکلدهی
نانوفناوری، با کنار هم قرار دادن اتم‌ها يا مولکول‌ها،محصولاتی با کیفیت‌های دلخواه به دست می‌دهد. اين اصلى‌ترين هدف فناوری و علومنانو است. اما مشکلات ــ يا به بيان بهتر، فاصلة ــ زیادی تا رسیدن به این هدفوجود دارد. در واقع، همواره می‌توان بهترین نظرات را ارائه کرد، اما وقتی به مرحلةعمل می‌رسیم، مشکلات رخ می‌نمایند. این مطلب شبیه به آن است که بگوییم انسان‌هاسوار بر مرکب خیال از کهکشان‌ها می‌گذرند و به بیگ‌بنگ هم می‌رسند، اما در عمل هنوزهیچ انسانی پا در یکی از سیارات دمِ دست منظومه شمسی نگذاشته است.
درست است کهفرايند صنعتى شدن و توليد انبوه محصولات در مقياس مايکرو، به خصوص به روششکل‌دهى فلزات، کُند بوده است، اما پژوهش‌هاى گسترده‌اى در سراسر جهان دراين مورد در حال انجام هستند. شايد در نگاه اول، پرداختن به شکل‌دهى فلزات‌در مقياس نانو، در حالی که هنوز این کار در مقیاس مایکرو توسعه نیافته است، کارى‌غيرممکن به نظر آيد، اما پیش از این گفتیم که به روش حکاکی و پرتودهى الکترونى‌وسايلى به ابعاد 200 نانومتر براى برجسته‌کارى ساخته شده‌اند. بر اساس تعاريفارائه‌شده برای فناوری نانو، محدودة این فناوری از نظر مقیاس 0.1 تا 100 نانومتر درنظر گرفته شده است. بنابراین، گام‌هاى بيشترى باید برداشت تا به محصولاتی درابعاد مورد نظر رسید.
شايد اساسى‌ترين نياز براى دستيابى به فناورى‌شکل‌دهى فلزات در مقياس نانو، دستيابى به نانوکامپيوتر و نانواسمبلر باشد. درصورت دستيابى به نانوکامپيوتر، مى‌توان مولکول‌ها را بر اساس یک الگوريتم‌مشخص برنامه‌ريزى کرد و توسط نانواسمبلر، آنها را طبق نمونة شبیه‌سازی‌شده کنارهم قرار داد تا محصول‌ِ ازپیش‌طراحی‌شده حاصل شود.
دانشمندان هنوزنتوانسته‌اند اين دو وسيلة ضروری را بسازند، اما راه ديگری هم برای این مشکلوجود دارد: به جاى کنار هم گذاشتن ذرات، ابعاد آنها را در یک فرايند ريزسازى‌آن‌قدر کاهش می‌دهیم تا محصول مورد نظر را تولید کنیم.
ارائه چارچوب عملکرد
در اين نوشتار چارچوب‌روشن و مشخصى را دربارة ملزومات دستيابى به نانوشکل‌دهی ارائه می‌دهیم. اینچارچوب شامل سطح‌بندى ايده‌ها، خواسته‌ها و اهداف است. سطح‌بندى، گام اول درنانوشکل‌دهی است. به اين معنا که در سطوح مختلف علمى، صنعتى، اقتصادى ومديريتى نياز به تعيين اهداف و افق‌هاى مشخصى وجود دارد.
1. سطح اول: پيشرفت علوم در حوزهنانو
لازم است برای شفاف شدن دنياى نانو نزد صنعتگران، دانشگاهيان،مديران و اقتصاددانان، مطالعات گسترده‌اى درحوزة علوم و فناوری‌های نانو صورت‌بگيرد. اين شفاف‌سازى در اثر مطالعات، پژوهش‌ها و آزمايش‌های گوناگون حاصلمی‌شود و احتياج به تأمين اهداف مشخص و روشنى دارد، مثل ترغیب مدیران،صنعتگران و سرمایه‌گذاران در حمایت از فناوری نانو، ايجاد قوانينی برای پيشبردفناورى نانو و برنامه‌ریزی طولانی‌مدت. اگرچه در اين سطح اغلب اهداف واولويت‌ها به فناورى نانو وابسته‌اند، اما همين سازوکارها در مورد شکل‌دهى‌فلزات نيز باید اعمال شوند و از بسترهاى ايجادشده در مورد فناورى نانو در جهت‌نانوشکل‌دهی نیز بهره‌گيرى شود.
2. سطح‌دوم: مطالعات در زمینة نانو شکل‌دهی
در سطح دوم باید ابتدا گروه‌هاییشکل بگیرند. اين گروه‌ها شامل استادان دانشگاه، صنعتگران و دانشجويانی هستندکه با کمک يکديگر روى موضوع نانوشکل‌دهی متمرکز می‌شوند. رشته‌هاى مختلف‌مهندسى، نظير مهندسى مکانيک، متالورژى، صنايع و شيمى باید در اين گروه‌هاحضور داشته باشند تا نانوشکل‌دهی از ابعاد مختلف آن بررسی شود. رشته‌هايى مانندکامپيوتر و فيزيک نيز لازم است این گروه را همراهى کنند.
صنايعى هم هستندکه می‌توانند از اين دستاوردها بهره‌هاى فراوانى ببرند، نظير صنايع‌هواپيماسازى، خودروسازى، پزشکى، مخابرات، دفاعى و صنایع مشابه. آنها نيزباید در اين گروه‌ها، اولويت‌هاى مورد نظرشان را ارائه کنند و به دانشجويان واستادان در جهت‌دهى مناسب، ارائة اهداف صنعتى و فضاى آزمايشگاهى يارى‌رسانند.
از سوي ديگر، در حوزة شکل‌دهى در مقياس نانو، لازم است تعاريف‌نوينی در مورد فرايندها، ابزارآلات، ماشين‌آلات و مواد صورت بگیرد. به بيان‌دیگر، مفاهيم و تعاريف رايج در شکل‌دهى سنتى، توان جهت‌دهى مناسب و افزايش‌شتاب مطالعاتى در اين حوزه را ندارند. يعنى لازم است بستر و زیرساخت جدیدیبرای فعالیت در این حوزه فراهم شود تا بتوان بر اساس آن، گام‌هاى بعدى رابرداشت. همان‌طور که با مفاهيم فيزيک کلاسيک يا نيوتنى نمى‌توان دنياى‌نسبيت را به طور کامل درک کرد، نانوشکل‌دهی را نيز نمى‌توان با تعاريف‌شکل‌دهىِ سنتى به نحو قابل توجهی پیش برد و توسعه داد.
براى اينکه مطالعات‌نظری در مورد نانوشکل‌دهی به شکل روش‌مند و منظم پي‌گيرى شوند، بايد سيستم‌شکل‌دهى نانو طراحى شود. اجزای این سیستم مانند اجزای حالت مایکرو هستند و در شکلزیر به طور خلاصه ارائه گردیده‌اند. در این نوبت فقط به اشاره‌ای در این زمینهاکتفا می‌کنیم. برای دسترسی به اطلاعات بیشتر در این زمینه می‌توانید به منابعی کهدر انتهای مقاله آمده است، مراجعه کنید.
اين سيستم به گروه‌هاى مطالعاتى‌کمک مى‌کند تا در مسيرهاى مشخصى حرکت کنند و شامل چهار بخش بنيادى زیراست:
1. مواد
2. ابزار
3. فرایند
4.ماشین‌آلات و تجهیزات
سیستم نانوشکل‌دهی و چالش های موجود در اجزای آن
3. سطح سوم: فعاليت‌هاى آزمايشگاهى و تحقيقاتى
برای رسیدن به اطلاعاتمناسبی که نقایص بررسی‌ها و محاسبات نظری را مشخص کنند، باید انواع آزمایش‌ها صورتبگیرد، مانند آزمايش‌های پايه‌اى در حوزة نانوشکل‌دهى، آزمايش بر روى‌نمونه‌هاى اوليه، آزمايش بر روى مواد مختلف و آزمايش‌های مرتبط بافناورى‌ها.
این فعالیت‌ها و پروژه‌های تحقیقاتی ملزومانی هم دارند، مثلدستگاه‌هاى دقيق و پيشرفتة آزمايشگاهى، ابزار دقيق اندازه‌گيرى،استانداردسازی، اتاق تميز، نيروى انسانى‌ِ آزمايشگاهى در حوزة نانو و منابع‌مالى.نمونه ای ازدقت مورد نیاز در وسایل اندازه گیری و دستگاه ها
4. سطح چهارم: جمع‌بندى نتايج نظری و داده‌هاى حاصل از مطالعات آزمايشگاهى
در اين بخش براى جمع‌بندى نتايج نظری و تجربی، لازم است پژوهش‌هاى مختلفی بر روی داده‌هاى تجربى و پيش‌بينى‌هاى تئوريک صورت بگیرند. در اين پژوهش‌ها نقایص پيش‌بينى‌هاى نظری مشخص می‌شوند و نتایج حاصل از آن، دقت گروه را در زمینة نانوشکل‌دهی افزایش می‌دهد و مسائلی را که فراموشی شده‌اند، آشکار می‌کند.
5. سطح پنجم: رويکرد صنعتى کردن مطالعات
در اين سطح، عوامل مختلفی وجود دارند که در فرایند صنعتی کردن یک فناوری ضروری‌‌اند، مثل سيستم‌هاى انتقال، ساخت ماشين‌آلات جديد، نحوة چیدمان ماشین‌آلات، نرخ تولید مناسب، کیفیت محصولات، سيستم‌هاى بسته‌بندى، استانداردسازى محصولات، نرم‌افزارهای صنعتی، نيروى انسانى ماهر و نیز توجه به شاخص‌هاى زيست محيطى، انرژى و هزينه‌ها.
جمع‌بندى
سعی ما در این مجموعه مقالات از ابتدا بر آن بود که با مفاهیم شکل‌دهی، مایکروشکل‌دهی و کلیات نانوشکل‌دهی آشنا شوید. امیدواریم با استفاده از منابعی که نشانی آنها در انتهای همین مقاله آمده است، و نیز جست‌وجو در منابع اینترنتی، بیش از پیش بر دانش خود بیفزایید.
دوست عزیز، به سایت علمی نخبگان جوان خوش آمدید
مشاهده این پیام به این معنی است که شما در سایت عضو نیستید، لطفا در صورت تمایل جهت عضویت در سایت علمی نخبگان جوان اینجا کلیک کنید.
توجه داشته باشید، در صورتی که عضو سایت نباشید نمی توانید از تمامی امکانات و خدمات سایت استفاده کنید.
پاسخ با نقل قول
علاقه مندی ها (Bookmarks)