خلاصه :
نانوتکنولوژی در زمینه‌های گوناگون علم وارد شده است و در صنایع مختلف نیز محصولاتی بر پایه نانوتکنولوژی ایجاد شده است. در این میان افزودنی هایی که به روغن موتور اضافه می شوند نیز تحت تاثیر نانوتکنولوژی قرار گرفته و محصولاتی بر پایه نانوتکنولوژی در این عرصه وارد بازار گشته که خصوصیات بسیاری برای آنها ذکر شده است. به طور خلاصه خصوصیاتی که برای این افزودنی ها ذکر شده است عبارتند از: کاهش ضریب اصطکاک، کاهش مقدار ساییدگی در اجزاء موتور، ترمیم سطوح درگیر و بهبود خواص سطحی، افزایش بازده موتور در اثر افزایش فشار در سیلندر، کاهش مصرف سوخت در اثر کاهش اصطکاک، افزایش طول عمر موتور، کاهش مصرف روغن موتور، کاهش هزینه تعمیرات و نگهداری و چندین مورد دیگر که در ادامه هر مورد به تفصیل بررسی خواهد شد.

با توجه به اندازه گزارش به صورت pdf قابل دریافت است

خلاصه :
در مهندسی نانو، چگونگی نشست هر لایه اتم باید کنترل شود، چون درستی ساختار هر لایه اتم شدیداً وابسته به جزئیات ترتیب اتم های سطحی است که روی آن نشسته اند، بنابراین باید بتوان ترتیب اتم ها یا ساختار سطح را دید، بدین منظور نیاز به گروه جداگانه ای از دستگاه های تشخیص دهنده داریم که بتوان به وسیله آنها ترتیب دوبعدی اتم ها را در خارجی ترین لایه اتم های ماده و حتی ساختار توده ای سه بعدی اتم ها را تشخیص داد. میکروسکوپ های کاوشگر (1SPM) از این دسته دستگاه های تشخیص دهنده می باشند. SPMها اغلب در هوا یا مایع و بدون آماده سازی نمونه یا با حداقل آماده سازی نمونه به کار می روند. میکروسکوپ نیروی اتمی (2AFM) و میکروسکوپ تونل زننده (3STM) در گروه SPM قرار می گیرند. هر SPM از یک پروب تیز برای اسکن سطح نمونه به صورت نقطه به نقطه و خط به خط استفاده می کنند تا نقشه ای از سطح ایجاد کند. ساده ترین نقشه ای که SPM به وجود می آورد نقشه سه بعدی سطح است. در این مقاله جزئیات بیشتری در این دو مورد بیان خواهد شد.

"این مقاله در مجله فرایند خزر انجمن مهند سی شیمی (سال هفتم- بهار 1383) دانشکده فنی و مهندسی دانشکاه مازندران به چاپ رسیده است"

1 - مقدمه:

نانوتکنولوژی زمینه هیجان انگیزی از علم وتکنولوژی است که می تواند شانس بزرگ و بی سابقه ای را در افق دید ما قرار دهد؛ توانایی چیدن و دوباره سازی ساختارهای ملکولی. نانوتکنولوژی تاثیر زیادی بر هرانچه که می سازیم می گذارد.ساختن هر چیز به غیر از مرتب کردن اتم ها نیست، اگر بتوانیم اتم ها را با دقت بیشتر، هزینه کمتر وانعطاف بیشتر در کنار هم قرار دهیم آنگاه تمام محصولاتی را که در دنیای کنونی تولید می کنیم ، تغییر اساسی خواهند کرد. بعنوان مثال می توان دستگاهها و وسایل جراحی را در اندازه و دقت ملکولی تولید کرد بطوری که قادر باشند وارد سلول شوند، جایی که بیشتر بیماریها از آنجا منشاء می گیرند.

پایه این زمینه هیجان انگیز یک حقیقت بسیار ساده است: اتمها می توانند در بی نهایت حالت مختلف چیده شوند، درحال حاضر ما فقط در صد بسیار کوچکی از آنچه که احتمال دارد را می توانیم بسازیم.

اگر بتوانیم 100 اتم را در یک نانومتر مکعب قرار دهیم و هر اتم بتواند جزئی از صد قسمت باشدآنگاه در حدود 100 100 راه متفاوت برای چیدن اتم ها در یک نانومتر مکعب خواهیم داشت.یک میکرون مکعب چنین احتمالی را به 100 100000000000 گسترش می دهد.

نانوتکنولوژی راه حلهای جدیدی برای تغییر شکل سیستم های طبیعی ارائه می کند و می تواند زمینه وسیع تکنولوژیکی برای کاربرد در بعضی حوزه ها مانند فرآیندهای بیوزیستی در صنعت و پزشکی ملکولی (مثلاً برای تشخیص و معالجه بیماری ها،پیوند اعضای بدن ، جراحی نانومقیاس، ساخت دارو وانتقال دارو به هدف ) ، رسیدگی به تاثیرات محیط زیستی نانوساختارها(مانند غلبه بر آلودگیهای زیست محیطی توسط نانو فیلترها ) ، بهبود سیستم های کشاورزی وغذایی(مانند افزایش محصولات کشاورزی ، محصولات جدید غذایی ، نگهداری غذا) ، محصولات جدید شیمیایی و پتروشیمیایی (مانند ساخت کریستالهای جدید، نانو پلیمرها) را فراهم کند.

در مهندسی نانو،چگونگی نشست هر لایه اتم باید کنترل شود، چون درستی ساختار هر لایه اتم شدیداً وابسته به جزئیات ترتیب اتم های سطحی است که روی آن نشسته اند. بنابراین باید بتوان ترتیب اتم ها یا ساختار سطح را دید. بدین منظور نیاز به گروه جداگانه ای از دستگاههای تشخیص دهنده داریم که بتوان به وسیله آنها ترتیب دو بعدی اتم ها را در خارجی ترین لایه اتم های ماده وحتی ساختار توده ای سه بعدی اتم ها را تشخیص داد.میکروسکوپهای کاوشگر ( SPM 1 ) از این دسته دستگاههای تشخیص دهنده می باشند. SPM عبارتی کلی برای کلیه تکنیکهایی است که ماده را در مقیاس میکرونی تا کمتر از آنگستروم اسکن می کنند. برخلاف میکروسکوپهای الکترونی که به خلاء وآماده سازی نمونه احتیاج دارند، SPM ها اغلب در هوا یا مایع وبدون آماده سازی نمونه یا با حداقل آماده سازی نمونه به کار می روند.

میکروسکوپ نیروی اتمی( AFM 2 ) ومیکروسکوپ تونل زننده ( STM 3 ) در گروه SPM قرار می گیرند.هر SPM از یک پروب تیز برای اسکن سطح نمونه به صورت نقطه به نقطه و خط به خط استفاده می کند تا نقشه ای از سطح ایجاد کند. ساده ترین نقشه ای که SPM به وجود می آورد نقشه سه بعدی سطح است.

2- میکروسکوپ نیروی اتمی

میکروسکوپ نیروی اتمی یکی از دهها میکروسکوپ بررسی کننده دقیق است که توسط کوات 4 و باینینگ 5 در سال 1986 ساخته شد.این نوع میکروسکوپها با اندازه گیری خواص موضعی مثل ارتفاع، جذب نور یا مغناطیسس با پروب 6 یا نوک 7 بسیار نزدیک به نمونه کار می کنند.

فاصله کم نمونه- پروب (به منظور وضوح 8 دستگاه)امکان اندازه گیری را روی کل یک سطح کوچک هموار می سازد وعکسهای حاصل روی یک صفحه نمایشگر نمایان می شوند. برخلاف میکروسکوپهای سنتی سیستم های پروب - اسکن 9 از لنز استفاده نمی کنند. AFM (شکل 1) براساس اندازه گیری میزان جذب یا دفع نیروها بین نمونه و تیپ کار می کند.

در حالت «تماس دفعی » دستگاه به آرامی تیپ موجود در انتهای فنر فلزی یا دیرک را با نمونه تماس می دهد،همچنان که دسته اسکن کننده 10 نوک را روی نمونه می کشد ، یک نوع دستگاه آشکارساز 11 انحراف عمودی دیرک را اندازه می گیرند، که به این ترتیب ارتفاع موضعی نمونه مشخص می شود. بنابراین در حالت تماس ، AFM نیروهای بین نمونه و نوک را اندازه می گیرد.

در حالت غیر تماسی ، AFM عکسهای موضعی را با استفاده از اندازه گیری نیروهای جذب دریافت می کند در حالیکه نوک با نمونه تماس ندارد.در این حالت عکسبرداری از نمونه در زیر آب امکان پذیر نیست.

AFM می تواند به وضوح pm 10 برسد و برخلاف میکروسکوپهای نوری هم در آب و هم در هوا قدرت عکسبرداری دارد.

به طور کلی AFM ها از اصول ضبط صوت پیروی می کنند، البته ظرافتهایی دارند که آنها را قادر می سازد قدرت تشخیصی در حد اتمی داشته باشند، که این ظرافتها عبارتند از:

• آشکار ساز حساس

• دیرک های انعطاف پذیر

• نوک های تیز

• توانایی بالای تجزیه مکان نوک –نمونه

• پس خور نیرو

شکل 1: مفهوم AFM وپایه نوری 12 . (چپ ) دیرک نمونه را لمس می کند،(راست) پایه نوری ؛ اسکنر

لوله ای قطر nm 24 را اندازه می گیرد، طول دیرک m m 100 است.

2-1 انواع نوک های AFM

با استفاده از روشهای میکرولیتوگرافی می توان نوک های ارزان و کاملاً موثر ساخت.

شکل 2: سه نوع نوک متداول( a ) نوک معمولی ( b ) نوک سوپر ( c ) اولترا لور

معمولاً نوکها با شعاع انتهایی شان توصیف می گردند.عموماً در تاثیر متقابل نمونه ونوک ، شعاع انتهایی قدرت وضوح AFM را محدود می کند. بنابراین در حال حاضر توسعه نوکهای تیزتر از اولویتهای اصلی است.

سه نوع نوک متداول وجود دارد:

• نوک معمولی (شکل a 2) با m m 3 بلندی و شعاع انتهایی nm 30.

• نوک اشعه الکترونی ته نشین شده 13 یا سوپر تیپ ( شکل b 2 ) اصلاح شده نوک های معمولی است که با ته نشست القا شده پرتو الکترونی 14 مواد حاوی کربن توسط فرو بردن مستقیم نوک معمولی به درون اشعه الکترونی میکروسکوپ پیمایشگر الکترونی حاصل می شود. به خصوص اگر ابندا دیرک ها با روغن فنری پوشیده شود، این نوع نوک حاصل خواهد شد.اگر طیف مثبت اشعه الکترونی بر روی زاویه راس به مدت چند دقیقه متوقف شود، نسبت جانبی 15 بالاتری دارد.

نوک سوپر بلند وباریک است و برای بررسی حفره ها و شکافها مناسب است.در بعضی موارد شعاع انتهایی آن بیشتر از یک نوک معمولی است.

• اولترا لور 16 ( c 2 ) است که توسط فرآیند اصلاح شده میکرولیتوگرافی ساخته می شود، این نوع نوک نسبت جانبی نسبتاً بالایی دارد وشعاع انتهایی آن به هنگام لزوم حدوداً nm 10 است.

2-2 پس خور نیرو در AFM

حضور حلقه پس خور یکی از ظریفترین تفاوتهای بین AFM ودستگاههای اندازه گیری سوزنی قدیمی تر مثل ضبط صوت است. AFM نه تنها نیروی وارد بر نمونه را اندازه می گیرد، بلکه آنرا تنظیم می کند. بنابراین می توان با صرف نیروهای بسیار کم تصاویر را به دست آورد.

شکل 3: حلقه پس خور 17 AFM . یک شبکه جبرانی انحراف دیرک را نشان می دهدو آنرا با میزان کردن نمونه (یا دیرک) ثابت نگه می دارد.

حلقه پس خور (شکل 3) شامل یک اسکنر لوله ای است که ارتفاع کامل نمونه را کنترل می کند و یک دیرک و پایه نوری که ارتفاع موضعی نمونه را اندازه می گیرند. حلقه پس خور با تنظیم ولتاژ به کار گرفته شده در اسکنر تلاش می کند انحراف دیرک را ثابت نگه دارد. حلقه پس خور با فرکانس 10 kHz به یک دقیقه زمان برای تصویر براداری نیاز دارد. یک نکته جالب توجه این است که حلقه پس خور می تواند انحراف دیرک را سریعتر اصلاح کند، به این ترتیب AFM سریعتر می تواند تصویر برداری کند. بنابراین یک حلقه پس خور که درست بنا شده باشد، برای عملکرد میکروسکوپ ضروری است.

2-3 روش های تصویر برداری در AFM

تقریباً تمام AFM ها وضعیت هر نمونه را به دو روش استاندارد اندازه می گیرند: با اندازه گیری ثابت پس خور خروجی (" Z ") یا انحراف دیرک (" خطا " ) ( شکل 3 ). مجموع این دو سیگنال همواره توپوگرافی واقعی را نشان می دهد، اما با استفاده از حلقه پس خور کاملاً تنظیم شده ، از سیگنال خطا می توان چشم پوشی کرد.البته AFM روش دیگری غیر از این دو روش برای تصویر برداری دارد.

پایه نوری AFM می تواند اصطکاک بین نوک ونمونه را اندازه گیری کند. اگر اسکنر نمونه را عمود بر محور دیرک حرکت دهد ( شکل 4) اصطکاک بین نوک ونمونه با عث می شود که دیرک پیچ بخورد.

یک حسگر نوری که در دو بعد حساس مکانی است می تواند حرکت چپ – راست منتج شده از اشعه لیزر انعکاس یافته از حرکت بالا –پایین ایجاد شده توسط تغییرات توپوگرافیکی را تشخیص دهد.

شکل 4: عکسبرداری توپوگرافیک از انحراف بالابه پایین دیرک استفاده می کند، در حالیکه عکسبرداری اصطکاکی از انحراف پیچشی 18 استفاده می کند .

بنابراین AFM می تواند اصطکاک نوک- نمونه را هنگام عکسبرداری از توپوگرافی نمونه اندازه گیری کند.در کنار اندازه گیری خواص نمونه ، اصطکاک ( نیروی افقی یا انحراف افقی ) می تواند اطلاعات مفیدی در مورد تاثیر متقابل نوک- نمونه بدهد.

شکل 5 عکسی از اتمهای گرافیت است که در آن اصطکاک وتوپوگرافی با هم نشان داده شده اند.هر برآمدگی یک اتم کربن را نشان می دهد.همچنان که نوک از راست به چپ حرکت می کند، با برخورد به هر اتم به پشت آن می چسبد.اسکنر به حرکت ادامه می دهد ونیروهای افقی 19 ساخته می شوند تا زمانی که نوک از اتم عبور کند و به پشت اتم بعدی بچسبد.این رفتار « چسبیدن – عبور کردن» چین خوردگی موجی شکل را در تصویر اصطکاک ایجاد می کند.( شکل 8 )

شکل 5: تصویر nm 5/2 * 5/2 همزمان توپوگرافی و اصطکاک highly oriental pyrolytic graphite(HOPG) . برآمدگی ها چین خوردگی توپوگرافی اتمی وانعکاس های رنگی نیروی افقی روی نوک را نشان می دهد. جهت تصویر برداری از راست به چپ است.

شکل 6: نمودار تقاطعی داده های اصطکاکی از شکل 5

2-4 اندازه گیری الاستیسیته

AFM می تواند نرمی یک نمونه را با فشار دادن پایه بر هر نقطه نمونه در هنگام تصویربرداری اندازه گیری کند.اسکنر با تغییر نوسان (معمولاً از 1 تا nm 10) بوسیله یک مقدار از پیش تعیین شده نمونه را بالا می برد یا دیرک را پایین می آورد.میزان انحراف دیرک بستگی به نرمی نمونه دارد،نمونه سخت تر باعث انحراف بیشتر دیرک می شود (شکل 7).

شکل 7: AFM می تواند الاستیسیته نمونه را با فروبردن نوک درون نمونه واندازه گیری انحراف دیرک تصویر کند

شکل 8 عکسی از Bovin serum albumin(BSA) که یک پروتئین می باشد را روی سیلیکون نشان می دهد. به جرات می توان گفت که هر کدام از برآمدگی ها که در تصویر توپوگرافی ظاهر شده ، مربوط به یک ملکول BSA است. تصویر الاستیسیته نشان می دهد که هر برآمدگی نسبت به سوبسترای سیلیکون نرمتر است و همان چیزی است که از ملکولهای پروتئین انتظار می رود.

شکل 8: عکس شبیه سازی شده ازتوپوگرافی (چپ )و الاستیسیته (راست ) از BSA روی سیلیکون

2-5 AFM در مهندسی شیمی وبیوتکنولوژی :

توانایی AFM برای تصویربرداری در وضوح اتمی به همراه توانایی آن برای عکسبرداری از انواع متفاوت نمونه ها در شرایط گوناگون ، باعث علاقه مندی زیادی برای استفاده از آن برای مطالعه ساختارهای شیمیایی و بیولوژیکی شده است .اندازه گیری مکانیک بین ملکولی یک ملکول پروتئین،ساپروملکولهای شیمیایی، ملکول های پلیمری یا نانوذرات نرم با AFM انجام شده است. تصاویر زیادی نیز از DNA وسلولهای زنده گرفته شده است. همچنین از AFM برای بدست آوردن استحکام پیوند بین ملکولی یک جفت ملکول در محلولهای فیزیولوژیکی استفاده شده است.

متاسفانه AFM نمی تواند از تمام نمونه ها در مقیاس اتمی عکسبرداری کند.شعاع انتهایی نوک های دردسترس وضوح اتمی را به نمونه های تخت 20 ومتناوب مثل گرافیت نسبتا محدود می کنند. به علاوه به دلیل نرمی ساختارهای بیولوژیکی ، تاثیر متقابل نوک –نمونه ،تمایل به از شکل اندختن یا تخریب آنها در بعضی از موارد دارد.

برای مثال شکل (9) نشان می دهد که چگونه نیروهای به کار گرفته شده روی فیبر کلاژن تمایل به جداسازی آنها از روی سوبسترا در یک دوره زمانی دارد، که این باعث از شکل افتادن بیشتر نمونه می شود.

شکل 9: عکسهای 50،1و 100 برابر شده از فیبرهای کلاژن کوچک. تصویربرداری تکراری از یک ناحیه نشان می دهد فیبرها از سوبسترای شیشه ای جدا شده اند، که باعث تغییر شکل در جهت تصویربرداری می شود، از چپ به راست و از بالا به پایین

3- میکروسکوپ تونل زنده

میکروسکوپ تونل زن (STM) از ترتیب اتمهای سطح با استفاده از امواج حس شده در دانسیته الکترونی سطح که از مکان اتمهای سطح ناشی می شود، عکس می گیرد(شکل 10). با استفاده از این تکنیک میکروسکوپی می توان سطوح رسانای الکتریکی را تا مقیاس اتمی مورد بررسی قرارداد. STM امکان جدیدی برای تشخیص اینکه چگونه شرایط فرآیند آماده سازی می تواند روی جزئیات اتمی سطح ماثر باشد، فراهم می کند.

شکل 10: دیاگرام شماتیکی از میکروسکوپ تونل زن

در STM نمونه به وسیله یک نوک فلزی بسیار نازک اسکن می شود.نوک به شکل مکانیکی به اسکنر متصل است،اسکنر یک دستگاه تعیین کننده موضع XYZ است که توسط مواد پیزوالکتریک کار می کند.

نمونه اندکی بار مثبت یا منفی دارد، بنابراین اگر نوک با نمونه تماس یابد، یک جریان کوچک،« جریان تونل زن » جاری می شود. با کمک جریان تونل زن،الکترونیک پس خور فاصله نوک ونمونه ثابت نگه داشته می شود.اگر جریان تونل زن از میزان فعلی اش بیشتر شود، فاصله بین نوک ونمونه افزایش می یابد واگر از این مقدار کمتر شود، پس خور فاصله را کم می کند.نوک خط به خط سطح نمونه را پیروی از توپوگرافی نمونه اسکن می کند.

3-1 جریان تونل زن

دلیل توانایی بسیار زیا د STM در مقیاس اتمی ، خواص فیزیکی جریان تونل زن است.

شکل 11: تماس تونلی نوک –نمونه و شکل توانی مربوت به آن

وقتی جریان تونل زن جاری می شود، از فاصله اندکی که نوک را از نمونه جدا می کند، عبور می نماید.این مورد در فیزیک کلاسیک امکان پذیر نیست اما با به کارگیری روشهای بهتر مکانیک کوانتوم قابل توجیه می باشد.جریان تونل زن به شکل توانی با افزایش فاصله ( d ) کاهش می یابد (شکل 11).

K,k ثابت اند I= K×U×e -(k×d) ;

تغییر بسیار کم در فاصله نوک –نمونه باعث تغییرات زیادی در جریان تونل زن می شود، بنابراین فاصله نوک-نمونه باید بسیار دقیق اندازه گیری شود.

جریان تونل زن، توسط خارجی ترین اتم واقع در قسمت بیرونی نوک ایجاد می شود،اتمهای نزدیکتر به این اتم مقدارکمی جریان ایجاد می کنند،بنابراین سطح تنها به وسیله یک اتم اسکن می شود.جریان تونل زن با کنده کاری یا کشیدن یک سیم نازک فلزی به راحتی به دست می آید. برای درک بهتر این موضوع مثال زیر را در نظر بگیرید:

یک تپه مخروطی از ماسه را روی زمین تصور کنید، اگر به دقت آنرا بررسی کنید،آنگاه خواهید دید که یک دانه ماسه خارجی ترین قسمت قله را تشکیل می دهد، اکنون جای تپه را با نوک عوض کنید با توجه به این نکته که جریان تونل زن با فاصله به شکل توانی کاهش می یابد ،جریان تونل زن جاری می شودو سطح نمونه با خارجی ترین اتم اسکن می شود.

4- نتیجه گیری:

تاثیرنانوتکنولوژی بر زندگی بشر بسیار فراتر از آن چیزی است که در نگاه اول به نظر می رسد. با یک بررسی اجمالی در می یابیم که فناوری های نوین همگرا هستند ودر نهایت همگی آنها از آنچه که در طبیعت برای میلیونها سال انجام شده سرمشق می گیرند. نانوتکنولوژی می تواند تغییرات اساسی در زمینه تولید مواد، ذخیره انرژی ،ذخایر غذایی و... ایجاد کند.همچنین می تواند سیستم های دارویی- پزشکی ، کشاورزی، شیمیایی و پتروشیمیایی را به خوبی تغییر دهد. اما هر علم وتکنولوژی جدیدی به ابزار وتجهیزاتی برای رسیدن به اهداف خاص آن شاخه از علم نیاز دارد. بی تردید تکنیکهای تصویر برداری از ابزار اولیه و بسیار مهم نانوتکنولوژی می باشند که در این مقاله بطور اجمالی بخشهای از آن مورد بررسی قرار گرفته است. پیش بینی می شود که از نانوتکنولوژی نیزهمانند سایر فناوری ها استفاده نامطلوب گردد. به منظور جلوگیری از توسعه نانوتکنولوژی در جهت اهداف نظامی عاقلانه به نظر می رسد که بر ارزش آن درمهندسی، پزشکی ، محیط زیست وکشاورزی تا کید شود.

1 دانشگاه مازندران- دانشکده فنی و مهندسی- بخش مهندسی شیمی- آزمایشگاه تحقیقاتی نانوذرات

دانشگاه تربیت مدرس تهران- دانشکده فنی و مهندسی- بخش مهندسی شیمی- گروه بیوتکنولوژی 2

آدرس تماس: *

دکتر محسن جهانشاهی- دانشگاه مازندران- دانشکده فنی و مهندسی- بخش مهندسی شیمی- آزمایشگاه تحقیقاتی نانوذرات-

بابل- صندوق پستی: 484

تلفن تماس: 01113234204/ 09113111076

فاکس: 01113234201

پست الکترونیکی:

MJahan@tech.umz.ac.ir

mmohse@yahoo.com

نانوتکنولوژی در خدمت پیشرفت صنعت نفت

سعید بشاش

فناوری نانو می­تواند اثرات قابل توجهی در صنعت نفت داشته باشد، در مطلب زیر بعد از اشاره به برخی از این تأثیرات، تعدادی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت نفت بویژه در بحث آلودگی محیط زیست و نیز سنسورهای نانو به طور مختصر معرفی گردیده است:

مقدمه

هنگامی که ریچارد اسملی ( Richard Smally ) برندة جایزة نوبل، بالک مینسترفلورسنس را در سال 1985 در دانشگاه رایس کشف نمود،‌ انتظار اندکی داشت که تحقیق او بتواند صنعت نفت را متأثر سازد. سازمان انرژی آمریکا ( DOE ) سرمایه‌گذاری خود را در قسمت فناوری نانو با 62 درصد افزایش داد تا مطالعات لازم در زمینة‌ موادی با نام‌های باکی‌بال‌ها ( Bulky Balls ) و باکی‌تیوب‌ها ( Bulky Tubes )‌ استوانه‌های کربنی که دارای قطر متر می‌باشند صورت گیرد. نانولوله‌های کربنی با وزنی در حدود وزن فولاد، صد برابر مستحکم ­ تر از آن بوده، دارای رسانش الکتریکی معادل با مس و رسانی گرمایی هم ارز با الماس می‌باشند. نانوفیلترها می‌توانند به جداسازی مواد در میدان‌های نفتی کمک کنند و کاتالیست‌های نانو می‌توانند تأثیر چندین میلیارد دلاری در فرآیند پالایش به‌دنبال داشته باشند. از سایر مزایای نانولوله‌های کربنی می‌توان به کاربرد آن‌ها در تکنولوژی اطلاعات (‌ IT ) نظیر ساخت پوشش‌های مقاوم در مقابل تداخل‌های الکترومغناطیسی، صفحه‌های نمایش مسطح، مواد مرکب جدید و تجهیزات الکترونیکی با کارآیی زیاد اشاره نمود.

علم نانو یک تحول بزرگ در مقیاس بسیار کوچک

بسیاری از محققان و سیاستمداران جهان معتقدند که علم نانو می‌تواند تحولات اساسی در صنعت جهانی ایجاد نماید صنعت نفت نیز از پیشرفت این تکنولوژی بهره‌مند خواهد گشت.

علم نانو می‌تواند به بهبود تولید نفت و گاز با تسهیل جدایش نفت وگاز در داخل مخزن کمک نماید. این کار با درک بهتر فرآیندها در سطوح مولکولی امکانپذیر می‌باشد.

با توجه به اینکه نانو مربوط به ابعادی در حدود متر می‌باشد، نانوتکنولوژی به مفهوم ساخت مواد و ساختارهای جدید توسط مولکول‌ها و اتم‌ها در این مقیاس می‌باشد.

خوشبختانه کاربردهای عملی نانو در صنعت نفت جایگاه‌ ویژه‌ای دارند. نانوتکنولوژی دیدگاه‌های جدید جهت استخراج بهبودیافتة نفت فراهم کرده است. این تکنولوژی به جدایش موثرتر نفت و آب کمک می‌کند . با افزودن موادی در مقیاس نانو به مخزن می‌توان نفت بیشتری آزاد نمود. همچنین می‌توان با گسترش تکنیک‌های اندازه‌گیری توسط سنسورهای کوچک،‌ اطلاعات بهتری دربارة مخزن بدست آورد.

مواد نانو

صنعت نفت تقریباً در تمام فرآیندها احتیاج به موادی مستحکم و مطمئن دارد. با ساخت موادی در مقیاس نانو می‌توان تجهیزاتی سبکتر، مقاومتر و محکم‌تر از محصولات امروزی تولید نمود. شرکت نانوتکنولوژی GP در هنگ‌کنگ یکی از پیشگامان توسعة کربید سیلیکون، یک پودر سرامیکی در ابعاد نانو می‌باشد.

با استفاده از این پودرها می‌توان مواد بسیار سختی تولید نمود. این شرکت در حال حاضر مشغول مطالعه و تحقیق بر روی سایر مواد مرکب می‌باشد و معتقد است که می‌توان با نانوکریستال‌ها تجهیزات حفاری بادوامتر و مستحکم‌تری تولید کرد. همچنین متخصصان این شرکت یک سیال جدید حاوی ذرات و نانوپودرهای بسیار ریز تولید نموده‌اند که به‌طور قابل توجهی سرعت حفاری را بهبود می‌بخشد. این مخلوط آسیب‌های وارده به دیوارة مخزن در چاه را حذف نموده و قابلیت استخراج نفت را افزایش می‌بخشد.

آلودگی

آلودگی توسط مواد شیمیایی و یا گازهای آلاینده یک مبحث بسیار دشوار در تولید نفت و گاز می‌باشد. نتایج بدست‌آمده از تحقیقات دانشمندان حاکی از آن است که نانوتکنولوژی می‌تواند تا حد مطلوبی به کاهش آلودگی کمک کند. در حال حاضر فیلترها و ذراتی با ساختار نانو در حال توسعه می‌باشند که می‌توانند ترکیبات آلی را از بخار نفت جدا سازند. این نمونه‌ها علیرغم اینکه اندازه‌ای در حدود چند نانومتر دارند، دارای سطح بیرونی وسیعی بوده و قادر به کنترل نوع سیال گذرنده از خود می‌باشند. همچنین کاتالیست‌هایی با ساختار نانو جهت تسهیل در جداسازی سولفید هیدروژن، آب، مونوکسیدکربن، و دی‌اکسید کربن از گاز‌طبیعی در صنعت نفت بکار گرفته می‌شوند. در حال حاضر مطالعاتی بر روی نمونه‌هایی از خاک رس در ابعاد نانو و جهت ترکیب با پلیمرهایی صورت می‌پذیرد که بتوانند هیدروکربن‌ها را جذب نمایند. بنابراین می‌توان باقیمانده‌های نفت را از گل حفاری جدا نمود.

سنسورهای هیدروژن خود تمیز کننده

خواص فوتوکاتالیستی نانوتیوب‌های تیتانیا در مقایسه با هر فرمی از تیتانیا بارزتر می‌باشد، بطوری‌که آلودگی‌های ایجادشده تحت تابش اشعة ماوراء بنفش به‌طور قابل توجهی از بین می‌روند. تا اینکه سنسورها بتوانند حساسیت اصلی خود نسبت به هیدروژن را حفظ نماید. تحقیقات انجام‌گرفته در این زمینه حاکی از آن است که نانوتیوب‌های تیتانیا دارای یک مقاومت الکتریکی برگشت‌پذیر می‌باشند، بطوری‌که اگر هزار قطعه از آن‌ها در مقابل یک میلیون‌ اتم هیدروژن قرار بگیرند، مقاومت الکتریکی آن در حدود یکصد میلیون درصد افزایش می‌یابد.

سنسورهای هیدروژن بطور گسترده‌ای در صنایع شیمیایی، نفت و نیمه‌رساناها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آنها جهت شناسایی انواع خاصی از باکتری‌های عفونت‌زا استفاده می‌گردد. به‌ هر حال محیط‌هایی نظیر تأسیسات و پالایشگاه‌های نفتی که سنسورهای هیدروژن از کاربردهای ویژه‌ای برخوردار می‌باشند، می‌توانند بسیار آلوده و کثیف باشند این سنسورهای هیدروژن نانوتیوب‌های تیتانیا هستند که توسط یک لایة غیرپیوسته‌ای از پالادیم پوشانده شده‌اند. محققان این سنسورها را به مواد مختلفی نظیر اسید استریک ( یک نوع اسید چرب )‌، دود سیگار و روغن‌های مختلفی آلوده نمودند و سپس مشاهده کردند که تمام این آلوده‌کننده‌ها در اثر خاصیت فوتوکاتالیستی نانوتیوب‌ها از بین می‌روند. حد نهایی آلودگی‌ها زمانی بود که دانشمندان این سنسورها را در روغن‌های مختلفی غوطه‌ور ساخته و سنسورها توانستند خواص خود را بازیابند. محققان سنسورها را در دمای اتاق به مقدار هزار قطعه در مقابل یک میلیون ‌اتم هیدروژن در معرض این گاز قرار دادند و مشاهده نمودند که در طرح‌های اولیة سنسور مقاومت الکتریکی آن به میزان 175000 درصد تغییر می‌کند. سپس سنسورها را توسط لایه‌ای به ضخامت چندین میکرون از روغن موتور پوشاندند تا بطور کلی حساسیت آن‌ها نسبت به هیدروژن از بین برود. سپس این سنسورها را در هوای عادی به ‌مدت 10 ساعت در معرض نور ماوراء بنفش قرار دادند و پس از یک ساعت مشاهده نمودند که سنسورها مقدار قابل توجهی از حساسیت خود را بدست آورده‌ و پس از گذشت 10 ساعت تقریباً بطور کامل به وضعیت عادی خود بازگشتند.

علیرغم قابلیت بازگشتی بسیار مناسب این سنسورها نمی‌توانند پس از آلودگی به انواع خاصی از آلوده‌کننده‌ها حساسیت خود را باز یابند برای مثال روغن WQ -40 به علت دارابودن مقداری نمک خاصیت فوتوکاتالسیتی نانوتیوب‌ها را تا حد زیادی از بین می‌برد.

با افزودن مقدار اندکی از فلزات مختلف نظیر قلع، طلا، نقره، مس و نایوبیم، یک گروه متنوعی از سنسورهای شیمیایی بدست می‌آیند. این فلزات خاصیت فوتوکاتالیستی نانوتیوب‌های تیتانیا را تغییر می‌دهند. به هر حال سنسورها در یک محیط غیرقابل کنترل در دنیای واقعی توسط مواد گوناگونی نظیر بخار‌های آلی فرار، دودة کربن و بخارهای نفت و همچنین گرد و غبار آلوده می‌گردند. قابلیت خودپاک‌کنندگی این سنسورها طول عمر آن‌ها را افزایش و از همه مهمتر خطای آنها را کاهش می‌دهد.

سنسورهای جدید در خدمت بهبود استخراج نفت

براساس آخرین اطلاعات چاپ شده توسط سازمان انرژی آمریکا، استخراج نفت در حدود دو سوم از چاه‌های نفت آمریکا اقتصادی نمی‌باشد. با توجه به دما و فشار زیاد در محیط‌های سخت زیرزمینی، سنسورهای قدیمی الکتریکی و الکترونیکی و سایر لوازم اندازه‌گیری قابل اعتماد نمی‌باشند و در نتیجه شرکت‌های استخراج‌ کنندة‌ نفت در تهیة ‌اطلاعات لازم و حساس جهت استخراج کامل و مؤثر نفت از مخازن با برخی مشکلات مواجه می‌باشند.

در حال حاضر محققان در آزمایشگاه فوتونیک دانشگاه صنعتی ویرجینیا در حال توسعة یک‌سری سنسورهای قابل اعتماد و ارزان از فیبرهای نوری جهت اندازه‌گیری فشار، دما، جریان نفت و امواج آکوستیک در چاه‌های نفت می‌باشند. این سنسورها به‌علت مزایایی نظیر اندازة کوچک ،‌ایمنی در قبال تداخل الکترومغناطیسی ، قابلیت کارآیی در فشار و دمای بالا و همچنین محیط‌های دشوار، مورد توجه بسیار قرار گرفته‌اند. از همه مهم‌تر اینکه امکان جایگزینی و تعویض این سنسورها بدون دخالت در فرآیند تولید نفت و باهزینة‌ مناسب فراهم می‌باشد. در حال حاضر عمل جایگزینی و تعویض سنسورهای قدیمی در چاه‌های نفت میلیون‌ها دلار هزینه در پی دارد. سنسورهای جدید از نظر تولید بسیار مقرون ‌به صرفه بوده و اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری ارائه می‌دهند.

انتظار می‌رود که تکنولوژی این سنسورها تولید نفت را با ارائه اندازه‌گیری‌های دقیق و قابل اعتماد و کاهش ریسک‌های همراه با اکتشاف و حفاری نفت بهبود بخشد. همچنین سنسورهای جدید به‌علت برخی کاربردهای ویژه نظیر استخراج دریایی و افقی نفت، جایی که بکاربستن سنسورهای قدیمی در چنین شرایطی بسیار مشکل می‌باشد، از توجه ویژه‌ای برخوردارند.

منبع:

http://www.iee.org

خلاصه :
ایران از حیث جغرافیایی در منطقه‌ای قرار گرفته است که صاحب منابع عظیم نفت وگاز است. همین امر موجب شده است تا صنعت نفت اصلی‌ترین رکن در چرخه اقتصاد کشور باشد. با استفاده از فناوری نانو برای افزایش تولید صیانتی نفت و کاهش هزینه‌های تولید، می‌توان درآمد حاصل از این بخش را برای سرمایه گذاری‌های آتی که موجب تحولی در اقتصاد کشور می‌گردد، مورد استفاده قرار داد. اولین قدم در برنامه‌ریزی، بررسی جایگاه و وضعیت فعلی است. در این گزارش به بررسی پایان نامه ها، مقالات و سمینارهای برگزار شده در حوزه فناوری نانو پرداخته شده است. این گزارش بر مبنای جستجو به کمک کلمات کلیدی مورد استفاده در حوزه مهندسی نفت تهیه شده است. روند کلی فعالیت‌های انجام شده نشان می‌دهد که فناوری نانو در مهندسی نفت در ابتدای راه قرار داشته و نیازمند آشنایی محققان، استادان و متخصصان با فناوری نانو است که این کار جز با فعالیت‌های ترویجی امکان‌پذیر نیست.

متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت است( )

خلاصه :
نانوپوششهای بر پایه کربن خواص ویژهای نظیر سختی و مقاومت سایشی بالا، مقاومت شیمیایی و خواص سایشی خوب دارند. متغیرهایی که خواص این نانوپوششها را تحت تأثیر قرار میدهند عبارتند از:میزان اتم H، میزان مواد آلاییده مانند Si, F, N, B, O و نوع هیبرید پیوندهای کربن (پیوند SP, SP2, SP3). در این مقاله مروری، به سه نوع از این نانوپوششها پرداخته میشود:(الف) a-C:H: پوششهای کربن هیدروژن دار شده آمورف با مخلوطی از پیوندهای SP2 و SP3، مواد با پیوندهای SP3 زیاد (ta-C) و کربن با پیوند SP2، (ب) پوششهای نیترید کربن (CNx) و (ج) پوششهای کامپوزیتی کربنی آمورف/ فلز (a-C:Me). تمرکز این مقاله مروری بر خواص نانومکانیکی در بارپذیری پایین، نانوپوششهای a-C، a-C:H، CNx، ta-C و a-C:Me است. در چند سال اخیر برای پوششهای ta-C و a-C:Me دادههای جدیدی ارائه شده که در این مقاله مورد بحث قرار گرفته است.

متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت می باشد( )

خلاصه :
آخرین یافته‌ها پیرامون کاربردهای نانولوله‌های کربنی، در نشریه کاربردهای نانولوله‌های کربنی دسته‌بندی می‌شود. در این نشریه مقالات حدود 70 مجله مطرح از ناشران معتبری همچون RSC،ACS، Elsevier، IoP، AIP/APS در زمینه نانولوله‌های کربنی رصد و در قالب یک نشریه طبقه‌بندی می‌شوند. مطالب این نشریه در دو محور طبقه بندی شده که هر کدام چندین بخش را بر اساس ویژگی‌های ساختاری و شیمیایی در بر می‌گیرد. در مجموع، در نخستین شماره نشریه کاربردهای نانولوله‌های کربنی 191 مقاله در 22 بخش گردآوری و ارائه شده است.

خلاصه :
نانوساختارهای کربنی که معروفترین شکل آنها نانولوله‌ها، فولرینها و گرافن هستند به‌واسطه خواص جالب توجه و پتانسیل کاربردی بالا بسیار مورد توجه محققان و پژوهشگران قرار گرفته‌اند. در این ارائه ضمن معرفی انواع این ساختارها (نانولوله‌ها، باکی‌بالها، گرافن، الماس‌واره‌ها و ..) و روشهای تولید آنها به کاربردهای مختلف آنها در صنعت به‌خصوص صنایع نفت و گاز پرداخته شده است.

فایل ارائه ستاد

تاریخ	دریافت فایل	حجم فایل (MB)
مهر 1390		18.61

خلاصه :
در سال 1989 کشتی نفت کش اکسون والدز در آلاسکا به گل نشست و 38000 تن نفت خام به منطقه Prince William Pound نشت کرد. پدید? نشت نفت یکی از جدی ترین حوادث زیست محیطی بشمار میرود.

متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت می باشد()

خلاصه :
نانوجاذب‌ها ‌ذراتی نانومتری از مواد آلی یا غیرآلی هستند که تمایل بالایی به جذب مواد دارند. نانوجاذب‌ها ‌کاربردهایی در پاکسازی آب یا هوا دارند و میتوانند در خالص‌سازی آبهای زیرزمینی یا فرایند‌های تصفیه فاضلاب استفاده شوند. کربن فعال نمونه‌ای از بهترین جاذب‌ها‌ی معمول در کاربردهای زیست‌‌محیطی است. استفاده از این ماده قدیمی در چنین کاربردهایی از نظر هزینه به صرفه است و به همین دلیل برای تصفیه آب در صنعت آب آشامیدنی اروپا استفاده گستردهای از آن می‌شود. با این حال جاذب‌ها‌یی که به نانوساختار تبدیل شده‌اند، فرصتی را در اختیار قرار داده‌اند که بتوان حتی به سطح بالاتری از میزان جذب مواد معمول رسید، این نانوجاذب‌ها ‌ممکن است بتوانند برای هدف قرار دادن آلایندههای خاص طراحی شوند. مواد مختلفی که از پایه‌کربنی و اکسید فلزی هستند تحت بررسی قرار گرفته‌اند تا دسته گسترده‌تری از آلاینده‌ها را تحت تأثیر قرار دهند، با این همه خیلی از نانوجاذب‌ها‌ی دارای این ظرفیت، هنوز در حالت تحقیقاتی قرار دارند. کاربردهای خیلی کمی وارد بازار شده و نیاز است که هم مراحل انتقال از مقیاس آزمایشگاهی به تولید انبوه انجام شود و هم تست‌های ایمنی مناسب انجام شود. این گزارش فناوری‌های موجود را شرح می‌دهد و به تأثیر احتمالی آنها می‌پردازد و شماری از چالش‌های روبروی آنها در مسیر حرکت به سمت بازار را بیان می‌کند.

متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت می باشد()

فرآیند سُل- ژل (sol-gel) یک روش شیمیایی تر برای ساخت مواد (مثلاً از یک اکسید فلزی) می باشد، که از یک محلول شیمیایی (sol مخفف solution) و یا ذرات کلوئیدی (sol برای نانو ذرات) برای تولید یک شبکه کامل شده، استفاده می شود. پیش سازها و شروع کننده ها اکسیدهای فلزی و کلریدهای فلزی هستند که تحت واکنش های هیدرولیز شدن و تراکم پذیری (Poly condensation ) یک کلوئید را تشکیل می دهند که یک سیستم ترکیب شده از ذرات جامد پراکنده شده (با سایز یک نانومتر تا یک میکرون) در یک حلال می باشد. با پراکنده شدن ذرات جامد در حلال، سُل باز می شود و سپس به سمت تشکیل یک شبکه پیوسته معدنی حاوی یک فاز مایع (ژل) پیش می رود.
اکسیدهای فلزی از مهم ترین نانو ذراتی هستند که معمولاً در پوششها از آنها استفاده می شود و معروف ترین آنها عبارتند از : سیلیکا (2 SiO )، تیتان (2 TiO )، آلومینا ( Al2O3 )، زیرکونیوم (ZrO )، سریا (CeO2 )، زیرکونیا ( ZrO2 )،ّ Fe2O3 ، ّFe3O4 . (نانو ذرات موادی می باشند که اندازه آنها در محدوده 1 تا 100 نانومتر باشد و معمولاً به شکل پودر یا مایع دیسپرس شده می توانند برای تهیه انواع پوشش ها یا محصولات مختلف دیگر استفاده شوند.)
تشکیل یک اکسید فلزی ارتباط مراکز فلزی را با M-O-M)OXO ) یا پل های هیدروکسی (M-OH-M ) درگیر می کند، بنابراین پلیمرهای OXO فلزی یا هیدروکسی فلزی را در محل تولید می کند. فرآیند خشک شدن به انتقال فاز مایع از ژل با تشکیل مواد متخلخل کمک می کند، سپس یک عملیات حرارتی (firing ) ممکن است در جهت پیش بردن تراکم پذیری مرکب (Poly condensation ) و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی انجام شود.
مراحل فرآیند سیستم سل- ژل شامل مراحل زیر می باشد: (این مراحل کلی بدون در نظر گرفتن مواد شروع کننده می باشد)
1) مخلوط کردن
2) ژل شدن: تعریف تجربی یعنی زمانی که محلول جریان نمی پذیرد.
3) تشکیل ماده: بصورت فیلم نازک، لیف یا توده می باشد.
4) خشک کردن
5) تغلیظ و متراکم شدن






فواید فرآیند سل- ژل


1) سادگی روش
2) انعطاف پذیر بودن
3) دمای پایین واکنش
4) سرمایه گذاری کم


پیش ساز ژل می تواند رو یک سطح برای تشکیل فیلم (به عنوان مثال به روش فروبری یا چرخشی) ته نشن و اعمال شود و یا می تواند به صورت توده مناسب با شکل مورد نظر (به عنوان مثال برای به دست آوردن سرامیک های یک پارچه، شیشه ها، الیاف، پوسته ها یا ورقه ها و یا ژل های مجزا) باشد و یا به صورت ترکیب پودر (مثل کره های نانو و میکرو) استفاده شود. روش سل- ژل روش ارزانی می باشد و روشی است که به دلیل دمای پایین واکنش می توان کنترل مناسبی بر ترکیب شیمیایی محصولات داشت و این کنترل باعث می شود که مقادیر کوچک ترکیب شده در هم مانند رنگینه های آلی و فلزات خاکی نادر مطرح شوند و در نهایت در محصول نهایی دیسپرس پایان پذیرید.سل- ژل می تواند در فرآیند ساخت سرامیک ها به عنوان مواد در قالب استفاده شود یا به عنوان حد واسط فیلم های خیلی نازک اکسیدهای فلزی برای فرآیندهای مختلف استفاده شود. مواد ناشی از سیستم سل- ژل می تواند در کاربردهای متفاوت نوری (اپتیک)، الکترونیک، انرژی، سطح، سنسورهای بیو (Bio )، دارویی و تکنولوژی جداسازی (مثل کروماتوگرافی) به کار برده شود. تاریخچه استفاده از فرآیند سل- ژل به سال 1880 میلادی بر می گردد که هیدرولیز تترا اتیل اورتوسیلیکات (TEOS ) تحت حالت اسیدی باعث تشکیل SiO2 به شکل الیاف و ورقه های یکپارچه شد. رشد تحقیق و پژوهش سل- ژل در سال 1990 میلادی به حدی شد که در حدود بیشتر از 50000 مقاله در سرتاسر دنیا در مورد فرآیند آن به چاپ رسید.


کاربردها:
محققان از سیستم سل- ژل برای تولید سبک ترین مواد دنیا که زیر دستی که مانند سرامیک داشته باشد، استفاده می کنند. با استفاده از سل- ژل مواد بسیار زیادی را می توان تولید کرد. یکی از بیشترین کاربردهای سل- ژل در تهیه فیلم های نازک است که می تواند توسط روش پوشش دادن پرخشی یا غوطه وری بر روی سطح ایجاد شود. روش های دیگر شامل اسپری کردن، الکتروفورز، چاپ جوهری یا پوشش های رولی می باشد. پوشش های نوری، رنگ های حفاظتی و تزیینی و ترکیبات الکترو اپتیک می توانند روی شیشه، فلز و دیگر انواع سطوح با این روش استفاده شوند.
با ریختن در قالب و سپس خشک کردن و عملیات حرارتی سرامیک متراکم یا کارهای هنری شیشه ای با خواص جدید می تواند ایجاد شود که با روش های دیگر امکان انجام آن میسر نمی باشد. اجزای نوری میکروسکوپ و ترکیبات نوری فعال به خوبی یک سطح آینه ای داغ بزرگ، آینه ای سرد، لنزها و *****های نوری با هندسه نوری می تواند سریع و با قیمت ارزان با سیستم سل- ژل تهیه شود.
با یک ویسکوزیته سل تنظیم شده برای محدوده مناسب، هم الیاف نوری و هم الیاف سرامیکی سخت می توانند طوری تهیه شوند که برای سنسورهای فیبر نوری و عایق های حرارتی استفاده شوند.
پودر های سرامیکی بسیار نرم و یک پارچه می توانند توسط روش ته نشینی و رسوب تشکیل شوند. این پودرهای یک جزئی یا ترکیبات چند جزئی می توانند در اندازه ذرات زیر میکرومتر، برای کاربردهای دندان پزشکی و دارویی استفاده شوند. پودرهای ترکیبی به عنوان کود شیمیایی و سم استفاده می شوند. هم چنین ساینده های پودری که در عملکرد تکمیلی مختلف استفاده می شوند با فرآیند سل- ژل درست شده اند.
یکی از کاربردهای مهم این فرآیند، انجام سنتز زئولیت (سیلیکات آبدار) می باشد. عوامل دیگر (فلزات و اکسیدهای فلزی) می توانند به راحتی داخل محصول نهایی ترکیب شوند وسل سیلیکاتی تشکیل شده به این روش بسیار پایدار است. دیگر محصولات ساخته شده با این روش شامل پوسته غشایی سرامیکی مختلف برای میکرو*****اسیون، اولترا*****اسیون، نانو *****اسیون و اسمز معکوس می باشد. اگر مایع در یک ژل مرطوب، تحت حالت فوق بحرانی جا به جا شود، موادی با حفره های بزرگ ( بسیار متخلخل) و دانسیته به شدت پایین که Aerogel نامیده می شود. تشکیل می دهد. خشک شدن ژل توسط عملیات حرارتی با دمای میانگین پایین (25-100 درجه سانتی گراد) صورت می گیرد و ممکن است که مواد جامد متخلخل که Xerogel نامیده می شوند، به دست آید. در انتها، فرآیند سل- ژل درسال 1950 برای تولید پودرهای رادیواکتیو Uo2 و ThO2 برای سوخت هسته ای بدون تولید ذرات با اندازه های بزرگ گسترش یافته بود.

منبع: نشریه PET