خلاصه :
نانو فناوری جنبههای فراوانی دارد، در کل هر نوع فرآیندی که بر روی اتمها، مولکولها، نیمههادیها، جامدات و مایعات در مقیاس زیر صد نانومتر صورت بگیرد، نانو فناوری نام دارد. با اینکه ابعاد مقیاس نانو به مراتب کوچکتر از میلیمتر و میکرو است، ولی به دلیل نزدیک بودن ابعاد نانو به ابعاد طبیعت کارکردن در این مقیاس نیز راحتتر است. نانو تکنولوژی هم اکنون در حال متحول کردن زندگی بشر است و در صنایع تحول زیادی ایجاد نموده و پیش بینی می شود این روال با سرعت بیشتری طی سالهای آتی ادامه یابد . از جمله حوزه هایی که نانو تکنولوژی در آن وارد شده است ، صنایع بالادستی نفت است که مطابق تعریف از اکتشاف تا قبل از پالایشگاه را شامل می شود. در این مقاله استفاده از نانوذرات و نانوافزودنی¬ها در سیمان کاری چاههای نفت مورد بررسی قرار می¬گیرد.
مقدمه در حین حفاری چاهها ، به منظور پایدارسازی دیواره چاه و جلوگیری از ریزش دیواره ، در فواصل معین ،لوله هایی(لوله های جداری) درون چاه رانده میشوند و پشت آنها سیمان می شو د ولوله های جداری توسط سیمان به جدارة چاه می چسبند و محکم می شوند. این فرآیند به این صورت انجام می شود که ابتدا لوله های جداری به یکدیگر وصل میشوند و تا انتهای چاه رانده می شوند. سپس سیمان از ته چاه به پشت لوله های جداری (فضای بین لوله های جداری و دهانه چاه) پمپ می شود و تا سطح زمین بالا می آید. نهایتاً زمان لازم برای خشک شدن سیمان در نظر گرفته می شود تا لوله های جداری به دیواره چاه متصل شوند. از لحظة تزریق سیمان تا خشک شدن کامل آن، لوله های جداری توسط کابل به دکل متصلند. سیمانهای مورد استفاده میبایستی خواص بندش ،پمپ شوندگی، ویسکوزیته و سختی نهایی قابل کنترلی داشته باشند.شکلهای زیر مراحل سیمان کاری را نمایش میدهند. |
|
شکل 1. شماتیک فرایند سیمان کاری. |
کاربرد نانو مواد در سیمان کاری 1-کاربرد نانوذرات در سیمان کاری فرایندهای بالادستی نفت سیمان مورد استفاده در این فرآیند باید خصوصیات ویسکوزیته، استحکام و زمان گیرش مناسبی داشته باشد و با استفاده از نانوافزودنیها میتوان این خصوصیات را برآورده ساخت. نانوذرات با اضافه شدن به این سیمان به خاطر خواص میان خواص کوانتومی و خواص توده مواد، باعث به وجود آمدن خواص مناسب گردند. یکی از خصوصیات بارز این ذرات پس ازاضافه شدن هموژنیته یکسان تمام مخلوط می باشد که باعث هموژن شدن خواص سیمان میشود. شرکت Nano Product Corp. از نانوذرات سیلیکات کلسیم در سیمان استفاده نموده است و سیمان حاصل قابلیت کاربری در دماهای بالا را دارد ؛ لذا میتواند گزینه مناسبی برای چاههای عمیق نفتی و چاههای ژئوترمال، باشد.[1] 2-کاربرد نانوافزودنی ها در سیمان کاری محصول نانوافزودنی combiner w که از سیلیکای آمورف در ساختن آن استفاده شده است ، بواسطة دانه ریز بودن ذرات تشکیلدهندهاش، خواص ویژهای از لحاظ پایداری، کیفیت و قابلیت استفاده شدن، به سیمان چاهها میدهد. [2] همچنین دوغاب سیمان حاصل، کاملاً پایدار میشود و آب اضافی حذف میشود. با توجه به داشتن وزن مخصوص مناسب ، combiner w در دوغابهای سبک، بسیار عالی عمل میکند. در حفاری آبهای عمیق و بسیار عمیق که دمای سطح زمین پائین است، combiner w خواص مطلوبی من جمله تراکمپذیری اولیه و زمانبندش مناسب به سیمان میدهد.با توجه به اینکه زمانبندش سیمان حاصل کاهش مییابد، Weight on Cement کمتر شده و حفاری با سرعت بیشتری ادامه پیدا میکند. [2] |
خلاصه :
میتوان گفت علم کلوئیدها، علم خواص و فرآیند سیستمهای دیسپرژن و همگن میباشد. ذرههای کلوییدی در محلول کلوییدی در شرایط معین به یکدیگر میچسبند و ذرههای بزرگتر را تشکیل میدهند و تهنشین میشوند. به هم چسبیدن ذرههای کلوییدی و تشکیل ذرههای بزرگتر را آگلومراسیون گویند. گاهی ذرههای کلوییدی به یکدیگر میچسبند ولی رسوب حاصل نمیشود، بلکه فرآورده کلوییدی به تودهای نیمه جامد تبدیل میشود، در این حالت این پدیده را ژلهای شدن مینامند. از همین خاصیت برای تهیه ژل در فرآیندهایی نظیر سل-ژل استفاده میکنند. فرآیند سل-ژل نیز روشی جهت سنتز پودرها در مقیاس نانو و نانوساختارها میباشد.
متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت می باشد()
خلاصه :
نانوتکنولوژی به مواد و سیستمهایی مربوط میشود که ساختار و اجزای آن به دلیل ابعاد نانومتری، خواص، پدیدههای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی، رفتار جدیدی را نشان میدهند. مواد دارای اندازه ذره نانومقیاس در حوزهای بین اثرات کوانتومی اتمها و مولکولها و خواص توده قرار میگیرند. با توانایی ساخت و کنترل ساختار نانوذرات میتوان خواص حاصل را تغییر داده و خواص مطلوب را در مواد طراحی کرد. امروزه تاثیرگذاری نانوتکنولوژی بر همه صنایع همچنین صنعت نفت پوشیده نیست. در این مجال بررسی تاثیرگذاری نانوسنسورها برروی بخش لرزه نگاری در صنایع بالادستی نفت ارایه می شود.
مقدمه یکی از تکنیکهای رایج در اکتشاف نفت و گاز ، لرزه نگاری است .لرزه نگاری عبارتست از ایجاد انفجار در نقاط مختلف روی زمین و ثبت لرزههای ایجاد شده، ساختار کلی لایههای زمین و مخزن بدست آورده میشود. این فرآیند بر اساس تفاوت سرعت حرکت صوت در لایههای مختلف انجام میگیرد. لرزهنگاری به صورت یک بعدی، دو بعدی، و سه بعدی انجام میشود. از این طریق میتوان تشخیص داد که لایههای مختلف حاوی گاز، نفت یا آب هستند. لرزهنگاری چهاربعدی همان لرزهنگاری سهبعدی است که در زمانهای مختلف انجام میشود و از طریق آن میتوان نحوه پیشروی سیالات مختلف را تشخیص داد. |
شکل 1. نمونه ای از سنسورهای مورد استفاده در لرزه نگاری. |
کاربرد نانوسنسورها در این بخش به نظر میرسد با کاربرد نانوتکنولوژی در ایجاد سنسورهای جدید میتوان ثبت لرزهها را به صورت دقیقتر انجام داد زیرا امکان وارد کردن نانوسنسورها در لایههای مختلف زمین و ثبت لرزهها از موقعیتهای متنوعتر وجود دارد. در این بخش یک نوع سنسورهای صوتی مورد استفاده قرار میگیرد، که ژئوفون نام دارد. این سنسورها با ثبت اطلاعات به صورت صوتی و بازیابی آنها پس از عملیات لرزهنگاری مورد استفاده قرار میگیرند. نانوتکنولوژی میتواند علاوه بر پیشرفت فوق با نانوساختار کردن ژئوفونها به عملکرد سریع و ثبت اطلاعات صوتی دقیقتر منجر گردد. ونگ و مادو[1] نشان دادند که یکی از انواع سنسورهای میکرو الکترومکانیکی کربنی کارآیی مناسبی در گستره وسیعی از بیومواد و مواد شیمیایی دارد. با استفاده از روش تولید این سنسورها میتوان ساختارهای کربنی میکروالکترومکانیکی با "ضریب طول"[2] بزرگتر از10 تولید کرد. [1] باتکنیک تولید [3]C – MEMS میتوان گستره وسیعی از MEMS ها و NEMS [4] ها با "ضریب طول" بالا که قابلیت شارژ / دشارژ شدن توسط یون Li را دارند، تولید کرد. این سیستمها پتانسیل تولید آرایه باتریهایی از مواد هوشمند قابل سوئیچ را خواهند داشت. تکنیک تولید C – NEMS ها با استفاده از Nano Fabrication و با کنترل روش پیرولیز میباشد. نیاز به مینیاتوری کردن ساختارها، سرعتهای بالاتر، اتلاف حرارت بهتر، مصرف توان کمتر وسازگاری بیشتر بامحیط زیست در تولید این سنسورها باعث اقبال عمومی زیاد آنها شده است. آقای "جونگکیم"[5] از دانشگاه تگزاس در کنفرانس نانوتکنولوژی انجمن مهندسین برق آمریکا[6] تکنولوژی "شناوری مغناطیسی با دقت بالا "[7] را که در بسیاری از زمینههای تحقیقاتی نانوتکنولوژی و سایر تکنولوژیهایی که براساس اندازهگیری دقیق حرکات و نیروها کار میکنند، مورد بررسی قرار داده است. این تکنولوژیها شامل ساختن ساختارهای نانومقیاس، کاربری در مقیاس اتمی[8] ، سرهمبندی میکروقطعات و آشکارسازهای حرکات لرزهای میباشند. با توجه به کاربرد گسترده تکنولوژی مورد نظر در علوم و مهندسی نانو، کاربرد آن در فعالیتهای بالادستی نفت از جمله لرزهنگاری نیز محتمل است. [2] همچنین شرکتهای BP و Shell نیز برای کشف و استخراج میدانهای جدید نفت و گاز ازتکنولوژیهای نانو در تصویر برداری لرزهای و لرزهنگاری چهاربعدی استفاده میکنند. [3] شرکتTexas –Based Input / Output Inc. از MEMS برای تهیه دادههای لرزه نگاری چاههای نفت و گاز استفاده خواهد نمود. این ابزار، داده را بصورت دقیقتر و کمحجمتر از ژئوفونهای معمولی ثبت می کند. [4] |
خلاصه :
DNA نه تنها در کانون توجه زیست شناسی مولکولی پیشرفته قرار دارد، بلکه به عنوان قطعات یا بلوکهای ساختمانی برای تولید ابزارها و مواد جدید در مقیاس نانو نیز نقش مهم و رو به رشدی را ایفا میکند. در سالهای اخیر تعداد بیشماری از محققان علم نانو از ویژگیهای شناخت مولکولی و قابل برنامهریزی بودن DNA برای تولید نانوساختارهای خودآرا (self-assembly)، همچنین برای تحقق بخشیدن به ایده تولید ابزارهای مصنوعی شبهماشین استفاده کردهاند. ما در این مقاله بررسی مختصری در این زمینه انجام داده و درباره امکان کاربردهای نانوابزارهای مبتنی برDNA، چه به عنوان موتورهای نانومقیاس و محرکها، و چه به عنوان حسگرهای زیستی جدید با قابلیت پردازش اطلاعات درون ساختمانی، بحث میکنیم.
متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت می باشد( )
خلاصه :
الکتروریسندگی (ES) روشی برای تولید نانوالیاف از طریق اعمال میدان الکتریکی بر یک جت سیال پاشیده شده است. امروزه نانوالیاف پلیمری بدلیل کاربردهای فراوان بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این مواد دارای خواص مکانیکی، الکتریکی و بیولوژیکی بهبود یافته میباشند که میتوان آنرا متاثر از مساحت سطحی بالا و بهبود ساختار الیاف دانست. از جمله کاربردهای مختلف نانو الیاف می توان به کاربرد آنها در زمینههای فیلترهای غشایی، لباسهای محافظ، تجهیزات الکترونیکی و نوری، کاربردهای بیوپزشکی و کامپوزیتهای تقویتشده اشاره کرد.
متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت می باشد.()
خلاصه :
در این تحقیق حدود 89 روش آزمایشگاهی تعیین مشخصات مورد بررسی قرار گرفت. تعداد مقالات مرتبط با این آنالیزها حدود 73 درصد از کل مقالات فناوری نانو را شامل میگردد. در میان تمامی روشها آنالیزهای TEM، XRD و AFM بیشترین تعداد از مقالات رابه خود اختصاص دادند. ضمن آنکه آنالیزهای TEM، XRD و SEM دارای بیشترین میانگین آهنگ رشد و آنالیز SIMS دارای کمترین میانگین آهنگ رشد بوده اند. آنالیزهای مختلف بر اساس کاربرد به گروههای آنالیزگوناگون تقسیم شدند. گروه آنالیزهای میکروسکوپی با در اختیار داشتن بیشترین تعداد مقالات فناوری نانو در صدر گروههای تعیین مشخصات قرار گرفته و پس از آن به ترتیب گروههای آنالیزی ساختاری، پیوندی و عنصری قرار دارند.
فایل این مقاله به صورتpdf قابل مشاهده است( )
خلاصه :
بیش از ده سال است که از اثبات تئوری وجود نانولولههای نیترید بور میگذرد و پس از آن گزارشهای متعددی در مورد سنتز آنها ارائه شد. این مقاله مروری، آخرین پیشرفتهای سنتز نانولولههای نیترید بور را پوشش میدهد. در حال حاضر این لولهها میتوانند در مقادیر زیاد تولید شوند و برای تولید کامپوزیتها بهنظر میرسد که دانستن شیمی لولههای نیترید بور مهم باشد. از جنبه تئوری ما نشان دادیم که نانولولههای کربن- نیترید بور (BN-C) میتوانند کاربردهای مهمی در نانوالکترونیک داشته باشند. ما معتقدیم که نانولولههای نیترید بور (خالص و آلاییده) در جایی که نانولولههای کربنی، خیلی مؤثر عمل نمیکنند، میتوانند در تولید ابداعات استفاده شوند.
متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت می باشد( )
خلاصه :
نانوذرات نقره عمدتاً، بهدلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ویژهای که از خود نشان میدهند در مصارف الکترونیکی، نوری، دارویی و بهداشتی و کاتالیتیکی کاربرد فراوان دارند. بنابراین سنتز این ذرات از اهمیت بسزایی برخوردار است. در واقع نانوذرات نقره برای عوامل بیماریزا یک سم تلقی میشوند؛ در حالیکه برای بدن انسان، غذاها و بافتها بیضررند. در این گزارش مقایسه مختصری بین روشهای سنتز نانوذرات شامل روشهای سنتزفاز بخار، فتولیز، الکتروشیمی و کاهش شیمیایی مورد بررسی قرار گرفتهاست و روشی بسیار مناسب برای سنتز نانوذرات نقره بهوسیله موج مایکروویو در محیط الکلی پیشنهاد شدهاست. بهمنظور داشتن ذرات نقره در گستره نانومتر از پلی وینیل پیرولیدن (PVP) به عنوان پایدارکننده استفاده شدهاست. سرعت واکنش کاهش یونهای نقره با متانول بسیار پایین است؛ اما واکنش در مایکروویو در زمان بسیار کوتاهتری انجامپذیر است.
متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت می باشد( )
خلاصه :
پودرهای نانوکامپوزیت مس-آلومینا به روش آلیاژسازی مکانیکی در دمای اتاق درون یک آسیاب شافتی-گلولهای تولید شد. پودرهای مورد استفاده در این روش مس و آلومینیوم بودند که در مرحله ی اول در محیط خنثی توسط آسیاب، آلیاژسازی مکانیکی شدند و در مرحله ی بعد با فشار کم اکسیژن پودرهای آلیاژ شده اکسید شدند. در این مرحله کل آلومینیوم ومقداری از مس اکسید میشوند. در مرحله ی نهایی پودرها را در کوره ی احیا در دمای 820 درجه سانتیگراد قرلر داده تل پودرهای مس اکسید شده، احیا شوند. نتایج بررسیهای میکروسکوپ الکترونی روبشی و تفرق اشعه ی ایکس نشان از تولید پودرهای آلومینا در زمینهای از مس را نشان میدهد. این بررسیها وجود ذرات آلومینا در محدودهای از 20-200 نانومتر را به دنبال داشت.
متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت می باشد()
خلاصه :
محدودیتهای ذاتی ریخته گری و شکل دهی در بسیاری از کاربردهای مکانیکی یا ساختاری، طراح را به استفاده از بعضی فرآیندهای اتصال برای کامل کردن قسمتهای مختلف قطعه مجبور میکند. طراح ممکن است بخواهد در اتصالات از مواد اصلی با کاربرد مشابه استفاده کند و یا آنکه از مواد یا فناوریهای جدید به جای فناوریهای جاری استفاده کند. از جمله فناوریهای جدید در زمینه اتصال مواد به یکدیگر مباحث مربوط به ارتباط فناورینانو و جوشکاری مواد است. اخیراً محققان در صددند با بررسی امکان استفاده از نانومواد در فرآیندهای جوشکاری و همچنین جوشکاری مواد در مقیاس نانو، باب جدیدی در زمینه ارتباط فناورینانو با جوشکاری مواد به روی مشتاقان بگشایند. در این مقاله سعی شده است برخی از پژوهشهایی که در سطح دنیا در زمینه نانو و جوشکاری انجام شده است به صورت مختصر معرفی گردد.
متن این مقاله به صورت pdf قابل دریافت می باشد( )