فلزات نانوساختار و کاربرد آنها

فولاد یکی از پرمصرف ترین و مهم ترین مصالح ساختمانی است که از احیاء سنگ آهن به همراه کک و اکسیژن در کوره های بلندی که درجه حرارت بسیار بالایی دارند شکل می گیرد. این ماده که دارای مشخصات منحصر بفرد است سالهاست در صنعت ساخت و ساز مورد استفاده قرار گرفته است.

فولاد نوعی آلیاژ از آهن و کربن است که میزان کربن آن کمتر از 2 درصد است. از ویژگی های فولاد می توان به مواردی نظیر مقاومت بالا, قابلیت خمش پذیری, چکش خواری, جوش پذیری, سختی دینامیکی و استاتیکی, ضریب ارتجاعی بالا, همگن بودن, امکان استفاده از ضایعات و … اشاره نمود. این ویژگی ها و قابلیت ها باعث شده فولاد به عنوان یک مصالح مقاوم در ساختمان سازی مورد استفاده قرار گیرد.

امروزه با استفاده از فناوری نانو می توان مقاومت و کارکرد مصالح را بالا برد. فناوری نانو نقش بسزایی در صنایع ساخت و ساز ایفا می کند. افزودن نانوذرات مس به فولاد باعث کاهش ناهمواری های سطحی فولاد شده و ترک خوردگی هایی که از خستگی فولاد ناشی می شود را محدود می کند.

یکی از مسائلی که منجر به ترک خوردن و شکست فولاد در سازه هایی مانند پل و برج می شود خستگی آن است, اما نانوذرات با محدود نمودن تعداد تنش های فولاد, ترک های ناشی از خستگی را کاهش می دهد. استفاده از فناوری نانو در فولاد سازی ایمنی فولاد را بالا می برد و نیاز به نظارت و استفاده بهتر از مواد را در سازه هایی که احتمال خستگی در آنها وجود دارد را کاهش می دهد.

فلزات نانوساختار دارای ذراتی با اندازه نانومتری هستند که همین امر سختی فلز را بالا می برد. این نوع فلزات دارای ویژگی هایی نظیر مقاومت و استحکام بسیار بالا, ضد زنگ و ضد اثر انگشت بودن هستند. نانوذرات مس یک ساختار پایه ای در فولاد نانو در نظر گرفته می شود که مرزهای اجزاء فولاد را شکل داده و تغییر در این ساختار, فولادی پایدار, جوش پذیر و مقاوم در برابر خوردگی ایجاد می کند.

فناوری نانو به منظور افزایش عملکرد مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد. این مواد خواصی جدیدتر و متفاوت تر برای مصالح ایجاد می کنند و باعث متمایز شدن آنها از مواد معمولی می شوند. اصولاً موادی که با نانوذرات تقویت می شوند عملکردی چند منظوره دارند و برای کاربردهای گوناگون می توان از آنها استفاده نمود.

ظهور مواد نانوساختار در صنعت ساخت و ساز تحولی عظیم در این حوزه ایجاد کرده و خواص مصالح تا حد مطلوب و قابل توجهی تقویت شده است. فولاد که به عنوان مهم ترین مصالح ساختمانی محسوب می شود, نقش قابل توجهی در صنعت ساخت و ساز ایفا می کند, به همین دلیل خواصی مانند قابلیت جوش پذیری, استحکام بالا, مقاومت در برابر خوردگی از جمله ویژگی هایی هستند که اهمیت بسیاری در طراحی و ساخت دارند.

کاربرد فلزات نانوذرات

فلزات نانوساختار در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارند و از آنها در ساخت قطعاتی مانند سرمته های حفاری, تیغه بلدوزرها, اسکلت های فلزی ساختمان و پل و … استفاده می شود. علاوه بر آن از فلزات نانوساختار در تولید وسایل نقلیه, قطعات موتور هواپیما, تجهیزات پزشکی نظیر اعضاء مصنوعی, چوب های اسکی و … نیز استفاده می شود.