در طول سالیان بسیاری، در اکثر سازمان­ها و شرکت­ها، تمامی تمرکز مدیریت، بر فعالیت­های تولیدی بوده و به موضوع نگهداری و تعمیرات (نت)[1]، به چشم یک سربار و مزاحم، نگریسته شده و این نگرش، باعث شده است که فعالیت­های نت، نادیده گرفته شود؛ امّا، در سال­های اخیر، سیاست­های سازمانی و نیازمندی­های کسب و کار، باعث شده تا مدیران، به موضوع نگهداری و تعمیرات، بیشتر توجه کنند. یکی از دلایل اصلی این توجه، آن است که هزینه­ های نت در سازمان­ها به یکی از هزینه­ های اصلی، تبدیل شده است. فراوانی بسیار زیاد هزینه­ های بخش نت در کارخانه­ها، این توان بالقوه را برای مدیریت ایجاد كرده است تا با توجه به مقوله نت، جلوی بسیاری از این هزینه­ها گرفته شود.

همچنین، مدیران، امروزه برای بقا در مواجهه با مسائل محیطی باید با پیچیدگی، تنوع و تغییرات روزافزون دست و پنجه نرم کنند. متدولوژی پویایی­های سیستم در نتیجه تلاش­ های انجام شده برای بررسی و رفع موضوعات پویا و مرتبط با سیاست­های بلند مدت که هم در بخش عمومی و هم بخش خصوصی رواج دارد؛ شکل گرفت. پویایی­های سیستم، متدولوژی مطالعه و مدیریت سیستم­های بازخوردی پیچیده مانند سیستم­های موجود در حوزه کسب و کار و سایر سیستم­های اجتماعی است [6].

در این پایان نامه ، یک سیستم نگهداری و تعمیرات به همراه اجزای آن، به طور جامع در راستای پایایی با روش پویایی سیستم، مدل­سازی شده و با بهره گرفتن از مطالعات شبیه­سازی، نتایج کنترلی آن با کمک نمودار کنترل CUSUM، مورد تجزیه و تحلیل قرار می­گیرد.

• تعریف موضوع

در عصر حاضر، یکی از بنیان­های اساسی در صنعت و تولید، بدون شک، تجهیزات و ماشین­آلات است. از طرفی، افزایش بهره­وری و کارآیی تولید و دستیابی به استانداردهای

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 جهانی، حفظ و نگهداری از سرمایه ­های ملی، رقابت در صحنه­های تولید و حضور فعال­تر در بازارهای داخلی و جهانی، بدون افزایش زمان قابلیت استفاده و بهره ­برداری از تجهیزات و ماشین­آلات و سیستم­های تولید و همچنین، کاهش هزینه­ های تعمیراتی و زمان از کارافتادگی میسر نخواهد بود. بنابراین، برخورداری از نظام نگهداری و تعمیرات مناسب از مباحث مهم هر صنعت است. تحقق و عمل به نت موجب تداوم خطوط تولید، كاهش هزینه‌ها، مصرف قطعات یدكی، انرژی و نیز افزایش عمر مفید ماشین‌آلات و كارایی‏ آنها خواهد شد. از علائم فقدان نت، كارایی‏ كم و سوددهی پایین است. نگهداری و تعمیرات مانند سایر تجارت‌ها و سازمان‌ها، نه تنها اهداف مناسب را برای سطوح مختلف اجرا بلکه، روش­های معمول را نیز برای دستیابی به این اهداف مشخص می‌كند [1].

امروزه، بسیاری از مسائل و مشکلات جوامع بشری و سیستم­های اقتصادی و اجتماعی ناشی از جزءنگری است. بر طبق تعریف، سیستم عبارت است از مجموعه ­ای از عناصر که بر روی یکدیگر تعامل دارند. مشکل از جایی شروع می­ شود که سیستم به عوامل اول تجزیه می­ شود و با تمرکز بر جزئیات، در پی حل مشکل سیستم برآمده می­ شود. غافل از این نکته، که سیستم تجزیه شده فقط مجموعه ­ای از عناصر تفکیک شده است و خاصیت سیستم اولیه را که همان تعامل اجزا است، ندارد. اینجاست که لزوم نگاه کل­گرایانه به سیستم مشخص می­ شود. تفکر سیستمی، مجموعه مطالبی در مورد روش تفکر بر مبنای درک روابط علّت و معلولی مابین پدیده های اطراف است. به کمک این تفکر، درک بسیاری از وقایع اطراف، ساده­تر و آگاهانه می­ شود. روش پویایی سیستم، از نوع مدل­های شبیه­سازی است كه در این مدل­ها، وضعیت فعلی سیستم با توجه به روندها و رفتارهای گذشته، مدل می­ شود تا درك بهتری از رفتار سیستم واقعی حاصل شود [6].

1-1- تعریف پلاستیک ها:

واژه پلاستیک دارای ریشه یونانی و مشتق از واژه  Plastikos به معنی “شکل‌دادن یا جای‌دادن درون قالب برای قالبگیری” می‌باشد. انجمن صنعت پلاستیک SPI یک توضیح بسیار دقیق‌تر و مشخص‌‌تر به صورت زیر را ارائه نموده است:

پلاستیکها گروهی از مواد بوده که به طور کامل یا در بخشی از ساختار شیمیایی خود شامل ترکیباتی از کربن با اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن و یا سایر عناصر آلی و معدنی می‌باشند. این مواد و در حالت نهایی خود، به حالت جامد تبدیل می‌شوند. در چند مرحله از فرایند ساخت و تولید خود نیز، شکل مایع به خود گرفته و درنتیجه قادر به تشکیل اجسامی سه‌بعدی در شکل‌های گوناگون می‌باشند. فرایند شکل‌دادن آنها با بهره گرفتن از حرارت و فشار می‌باشد.

در حقیقت پلاستیک‌ها موادی جامد و پایدار با منشاء نفت و گاز بوده که امروزه جایگزین بسیار مناسبی برای چوب و فلز و شیشه وسرامیک‌ها می‌باشند. پلاستیک‌ها بخشی از خانواده‌ای بزرگتر از مواد به نام پلیمرها هستند.

2-1- پلیمرها

ساختار پلیمرها متشکل از مولکول‌های بزرگی بوده که از به هم چسبیدن تعداد زیادی مولکول کوچکتر تشکیل یافته‌اند. این مولکول‌های کوچکتر را مونومر و عمل اتصال و پیوند آنها را پلیمر شدن یا جایگیری مونومرها monomer insertion می‌گویند.

 چنانچه واحدهای سازندۀ یک پلیمر (مونومر) از یک نوع باشند، آن را هموپلیمر (homopolymer) و اگر مونومرهای تشکیل دهندۀ یک پلیمر متفاوت باشند به آن کوپلیمر (copolymer) گفته می‌شود.

شکل 1-1 کهرباAmber) ). به شیره فسیل شده درخت گفته می‌شود که معمولاً به خاطر رنگ زیبایش دارای ارزش است. معمولاً ازاین ماده برای ساخت اشیاء تزئینی و جواهر استفاده می‌شود.

1-2-1- دسته بندی پلیمرها

در مهمترین تقسیم بندی پلیمرها به دو گروه تقسیم می‌شوند:

الف) پلیمرهای طبیعی: که حاصل فعل و انفعالات طبیعی هستند. مانند نشاسته، سلولز، کائوچوی طبیعی‌ (لاتکس)، پروتئین‌ها (مانند نخ ابریشم) و انواع صمغ‌ها و رزین‌های طبیعی مثل کهربا(شکل1-1)، سقز،کتیرا، مواد نفتی مثل قیر یا پلی‌ساکارید‌ها مثل قند.

ب)پلیمرهای مصنوعی (سنتزی): یعنی ترکیباتی که توسط انسان به وجود آمده است. مثل الاستومرها، پلاستیک و الیاف مصنوعی، پوشش‌ها و چسب‌ها و …

3-1- انواع پلاستیک ها

پلاستیك‌ها به دو گروه عمده گرماسخت یا ترموست (Thermoset) و گرمانرم یا ترموپلاست (Thermoplastic) تقسیم می‌شوند. پلاستیك‌های ترموست یا گرماسخت با واكنش شمیایی و عملیات حرارتی یا شیمیایی سخت شده، به شكل دائمی درآمده و نمی‌توان آنها را مجددا” نرم نمود. ترموست‌ها دارای سختی بالا، سفتی، مقاومت در برابر حرارت و حلال­های شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالایی هستند. ترموست‌ها بر خلاف ترموپلاست‌ها از لحاظ شیمیایی پایدار نبوده و فعالند و با گذشت زمان در آنها اتصالات عرضی ایجاد می‌شود. معمولا به ترموست ها مواد افزودنی از جمله : خاک اره، خاک رس، خاک چینی و الیاف پنبه اضافه می‌کنند. ترموست ها معمولا شکننده هستند اما لاستیک با آنکه یک ترموست می باشد به علت وجود اتصالات عرضی در مولکول های زنجیره ای که به آن “ولگانیزه” می‌گویند و عامل ایجاد اتصال آن گوگرد است؛ شکننده نبوده و توانایی حرکت داشته و کاملا ارتجاعی است. در حقیقت مهمترین خصوصیات آن قابلیت کشش، انعطاف پذیری و برگشت به حالت اولیه می‌باشد برای تهیۀ لاستیک مخلوطی از کائوچو (طبیعی یا مصنوعی) را با گوگرد حرارت داده تا گوگرد در محل اتصال‌های دو گانه با کائوچو ترکیب شده و خواص ویژه و بسیار مهمی را در کائوچو ایجاد می‌کند؛ مانند: مقاومت به حرارت، مقاومت در برابر عوامل جوی و شیمیایی و سایش و خاصیت ارتجاعی. همچنین علاوه بر گوگرد که مهمترین افزودنی است، نرم کننده (پارافین) و دانه های رنگین (پیگمنت) و تقویت کننده (دوده) و پرکننده ها مثل پودر تالک را هم به لاستیک اضافه می‌کنند.

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 پلاستیكهای ترموپلاست یا گرمانرم موادی بوده كه در هنگام سردسازی، سخت شده و با حرارت دادن دوباره می‌توان آنها را نرم و قالب‌گیری نمود.

4-1- اصلاح خواص در پلاستیک‌ها

 از قابلیت‌های دیگر پلاستیک‌ها این است که می توان خواص آنها را بهبود بخشید. این عمل با بهره گرفتن از افزودنی‌ها و انجام عملیات حرارتی امکان‌پذیر می‌باشد.

1-5-1- افزودنی ها

 به كمك مواد افزودنی، ‌عمر مواد و قطعات، افزایش یافته، ویژگی‌های فیزیكی و مكانیكی آنها اصلاح شده، فرایند آنها به میزان قابل توجه آسان گردیده، افت کیفیت آنها كنترل شده، و از آسیب‌پذیری مواد در برابر امواج گوناگون جلوگیری به عمل می‌آید. همچنین می‌توان به نسبت موارد مورد نیاز،‌ آنها را به الكتریسیته و حرارت، رسانا یا نارسانا نمود و آنها را از حملات میكروبیولوژیكی مصون داشت. این مواد عبارت از پایداركننده‌ها، پركننده‌ها، رنگدانه‌ها، مواد رهاكننده از قالب، مواد ضد میكروب، مواد اصلاح كننده ضربه پذیری، كمك فرایندها، مواد ضد الكتریسیته ساكن، مواد ضد آتش و دود، پراكسیدهای آلی، ضد اكسیدكننده‌ها، نرم كننده‌ها، مواد اسفنجی كننده، مواد فعال كننده سطحی، پایدار كننده‌ها بوده که هرکدام جهت ایجاد خصوصیات مطلوب به پلاستیکها اضافه می‌شود.

2-5-1- عملیات حرارتی

یکی دیگر از روش‌های بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی پلاستیک‌ها، استفاده از عملیات حرارتی می‌باشد. در عملیات قالب‌گیری، ماشینكاری، پرداخت‌كاری و دیگر عملیات تولیدی كه بر روی پلاستیك‌ها و كامپوزیت‌ها انجام می‌شود، تنش‌های داخلی در آنها به وجود می‌آید. استفاده از مواد شیمیایی(مثل چسب­ها) در این عملیات نیز باعث حساس شدن و ترك خوردن قطعات خواهد‌شد.

سرد شدن سریع قطعات پلاستیكی قالب‌گیری شده پس از خروج از قالب یا پس از انجام عملیات بازپخت (در تولید قطعات از مواد ترموست) نیز در آنها تنش‌های داخلی به وجود می‌آورد. زیرا پس از اتمام این عملیات هنوز واكنش‌های شیمیایی پلیمریزاسیون ادامه دارد. قطعات كامپوزیتی را معمولا” پس از فرم دادن، درون قالب با جیگ مخصوص قرار می‌دهند تا كلیه عملیات بازپخت بر روی آنها انجام شده و واكنش‌های شیمیایی درون آنها به اتمام برسد و با محیط هم دما شوند.

3-5-1- لزوم انجام عملیات حرارتی روی پلاستیک‌ها

برای رفع تنش‌های داخلی بوجودآمده در  قطعات پلاستیكی و كامپوزیتی، می‌توان از  عملیات حرارتی استفاده نمود. برای این منظور قطعه را با بهره گرفتن از یک سیکل زمانی و دمایی مشخص گرم و سپس سرد می‌نمایند. روند سرد کردن مواد نیز دارای اهمیت زیادی بوده و باید ماده را با یک سیکل مشخص به آرامی سرد نمود. قطعات ماشینكاری شده پلاستیكی و جوشکاری شده معمولا قبل از مونتاژ یا استفاده نهایی، نیاز به انجام عملیات حرارتی دارند زیرا در عملیات قالب‌گیری، ماشینكاری،پرداخت‌كاری و دیگر عملیات تولیدی نظیر جوشکاری هات‌پلیت كه بر روی پلاستیك‌ها و كامپوزیت‌ها انجام می‌شود، امکان ایجاد تنش‌های داخلی وجود دارد. سرد شدن سریع قطعات پلاستیكی قالب‌گیری شده پس از خروج از قالب یا پس از انجام عملیات بازپخت نیز در آنها تنش‌های داخلی به وجود می‌آورد، به این دلیل که پس از اتمام این عملیات هنوز واكنش‌های شیمیایی پلیمریزاسیون ادامه دارد. آنیلینگ علاوه بر بهبود خواص مکانیکی می‌تواند باعث بهبود خواص ظاهری قطعات یا الیاف نیز شود .

با کمک عملیات حرارتی می‌توان به خواص مکانیکی بهتر مثلا چقرمگی بیشتر و مقاومت به ضربه بالاتر دست یافت که البته سیکل عملیات وابسته به نوع ماده بوده و باید به طور دقیق انتخاب شود. زیرادر غیر این صورت امکان ایجاد نتیجه برعکس وجود دارد. انتخاب دمای بالا – بیش از چیزی که مورد نیاز است- باعث افت کیفیت پلاستیک بر اثر از هم پاشیده شدن ساختار آن و اکسیداسیون (دگر‌شوی) شده که معمولا” سیکل حرارتی بهینه برای رسیدن به این منظور توسط شرکت تولید‌کننده پلاستیک به صورت کاتالوگ عرضه شده که می‌توان از آن برای رسیدن به نتیجه بهتر استفاده کرد.  

شکل1-3 نیز کوره­های دیگری ساخت همین شرکت را نشان می­دهد که الف: از تابش فروسرخ برای آنیلینگ بطری­های پنج گالنی و ب: از هوای داغ برای آنیلینگ استفاده میکند و مخصوص بطری‌های آب از جنس پلی‌کربنات که با روش قالب‌گیری دمشی ساخته شده‌اند.

‌ای بر لوله ورتکس

لوله ورتکس[1] که بعضاً با نام‌هایی چون لوله ورتکس رنک–هیلش یا لوله رنک-هیلش شناخته می‌شود اختراع مبتکرانه ایست که ایده آن توسط دو دانشمند فرانسوی و آلمانی به نام‌های جورجس جوزف رنک[2] و ردلف هیلش[3] به طور مستقل در خلال سال‌های جنگ جهانی دوم در اروپا مطرح شد[1].

لوله ورتکس یک وسیله ساده مکانیکی است که فاقد قسمت‌های متحرک بوده و یکی از تجهیزات مورد استفاده در سیستم تبرید می‌باشد، که در آن یک سیال پرفشار از طریق نازل‌های ورودی وارد لوله ورتکس شده و به دو جریان با دمای کمتر، و بیشتر از دمای ورودی منشعب می‌شود، (بدون هیچ‌گونه واکنش شیمیایی یا دخالت منبع خارجی انرژی ) بدین صورت می‌توان دماهای تا 40- درجه سانتی‌گراد را ایجاد کرد. لوله ورتکس شامل بخش‌هایی از قبیل یک یا چند نازل ورودی یک محفظه ورتکس[4] یک اوریفیس در انتهای سرد[5] شیر کنترل در انتهای گرم[6] و یک لوله می‌باشد (شکل1-1). وقتی سیال پرفشار بصورت مماس توسط نازل‌های ورودی به محفظه ورتکس تزریق می‌شود، یک جریان چرخشی در محفظه ورتکس ایجاد می‌شود. وقتی چرخش جریان سیال به سمت مرکز محفظه ورتکس ادامه پیدا می‌کند، سیال منبسط و سرد می‌شود. در محفظه ورتکس بخشی از سیال به سمت خروجی گرم می‌چرخد و بخش دیگر سیال مستقیماً در خروجی سرد موجود است. بخشی از گاز موجود در لوله ورتکس به خاطر مؤلفه محوری سرعت بر می‌گردد و از انتهای گرم به انتهای سرد حرکت می‌کند. در خروجی گرم سیال با دمای بیشتری خارج می‌شود درحالی‌که در خروجی سرد، سیال دمای کمتری در مقایسه با دمای ورودی دارد[2]. لوله ورتکس در مقایسه با دیگر وسایل موجود در سیکل تبرید مزایایی دارد از قبیل: سادگی، فقدان اجزای متحرک، عدم حضور جریان الکتریسیته، عدم انجام هیچ‌گونه واکنش شیمیایی، نگهداری آسان، تأمین فوری هوای سرد، پایداری عملکرد (به خاطر استفاده از فولاد ضد زنگ و محیط کار تمیز) و تنظیم دما. همچنین وابستگی به گاز فشرده و بازده گرمایی پایین ممکن است برخی از کاربردهای آن را محدود کند.

2-1- برخی از کاربردهای لوله ورتکس

– سرمایش پاک

– نگهداری آسان –فقدان اجزای متحرک

– دمای پایدار خروجی

– سرمایش، بدون نیاز به الکتریسیته و مبرد

– قابل‌اطمینان، فشرده و سبک‌وزن

– قیمت ارزان

1-2-1- کاربردهای خنک ساز موضعی

برخی دیگر از کاربردهای خنک ساز موضعی شامل موارد زیر می‌شود:

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

– خنک کردن قالب‌های تزریق پلاستیک

– عملیات رطوبت زدایی گاز

– عملیات آب بندی حرارتی

– خنک کردن کابین کنترل محفظه‌های الکتریکی، که در شکل‌های (1-4) و (1-5) توضیح داده شده است.

– خنک‌سازی لنزهای دوربین‌های عکاسی که در شکل (1-6) نشان داده شده است.

2-2-1- کاربردهای گرما ساز موضعی

با بهره گرفتن از هوای گرم خروجی، برخی از کاربردهای گرمایش موضعی شامل موارد زیر می‌شود:

– تنظیمات چسب ها و لحیم ها

– خشک کردن جوهر روی برچسب‌ها و بطری‌ها

3-2-1- تجهیزات آزمایشگاهی لوله ورتکس

تجهیزات آزمایشگاهی برای استفاده در آزمایشگاه ترمودینامیک و مکانیک سیالات به صورت آزمایشگاهی موجود است که توسط شرکت P.A.Hilton Ltd واقع در بریتانیا تولید می‌شود، که یک نمونه از آن در شکل (1-7) مشاهده می‌شود.

4-2-1- تهویه مطبوع شخصی

لوله‌های ورتکس می‌توانند به صورت جلیقه هوا، همان طور که توسط شرکت ITW Vortec به فروش می‌رسند، به منظور توزیع هوای سرد یا گرم در قسمت بالاتنه بدن، مورد استفاده گیرند، که در شکل (1-8) نشان داده شده است.

3-1- نظریه های رایج در مورد لوله ورتکس

قدیمی‌ترین نظریه بکار رفته در مورد لوله ورتکس نخستین بار توسط هیلش پیشنهاد شد. وی پیشنهاد کرد که گرادیان‌های سرعت زاویه‌ای در راستای شعاعی منجر به ایجاد گشتاور اصطکاکی بین لایه‌های مختلف جریان در حال چرخش می‌شوند، که در نتیجه شاهد انتقال انرژی توسط کار برشی، از لایه‌های داخلی به سمت لایه‌های خارجی خواهیم بود. اگر چه این نظریه به صورت کامل حالت انتقال حرارت در داخل لوله را توصیف نمی‌کند.

به منظور تکمیل این نظریه، یک فرضیه از سوی آلبرن و همکاران [6-8] مطرح شد که حاکی از وجود یک میدان جریان ثانویه می‌باشد که در انتقال انرژی در داخل لوله ورتکس نقش دارد که در ادامه به تفصیل در مورد آن بحث خواهد شد.این فرضیه بیان می‌کند که یک میدان جریان سیال اولیه، شامل گردابه های داخلی و خارجی وجود دارد که طول لوله را پوشش می‌دهد، از سوی دیگر یک حلقه جریان ثانویه نیز وجود دارد که گرما را بین این دو جریان گردابی انتقال می‌دهد که به صورت مبرد در یک سیکل ترمودینامیکی باز عمل می‌کند. که در ادامه به ذکر جزئیات آن پرداخته خواهد شد.این نظریه همچنین توسط گائو و همکاران [9] نیز حمایت شد که بر اساس مشاهدات تجربی مطالعاتی در این زمینه به انجام رسانده بودند.

[1] Vortex Tube

[2] Georges Joseph Ranque

[3] Rudolf Hilsch

[4] Vortex Chamber

[5] Cold End Orifice

[6] Hot End Control Valve

ای بر نانوفناوری

فناوری نانو واژه­ای است کلی که به تمام فناوری­های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می­ شود. نانو، کلمه­ای یونانی است و به معنی کوتوله که در ریاضیات معادل ، یعنی یک میلیاردم است ودر فناوری نانو ابعادی در حدود 1 تا nm 100 را شامل می­ شود. علم و فناوری نانو، هنر وتوانایی به دست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانو و علم دستکاری و بازچینی اتم­ها برای ساخت مواد و ابزارها در مقیاس نانو متر است.  در این فناوری ساخت ابزار و اشیا در اندازه­ های اتمی است و ملکول به ملکول توسط رباتهای برنامه­ ریزی شده در مقیاس نانومتریک انجام می­ شود. در این فناوری خواص جدیدی از مواد متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک به کار برده می­ شود. نانو فناوری در واقع رویکرد جدیدی در تمام عرصه ­هاست ویک علم فرا رشته­ای است که تمام علوم را در بر می­گیرد و می­توان گفت نقطه اتصال علوم در آینده می­باشد. در بیان اهمیت این فناوری گفته می­ شود که بخشی از آینده نیست بلکه تمام آینده است.

استفاده از فناوری نانو ناخواسته به چند صد سال پیش بر می­گردد. جام لیکورگوس که در موزه بریتانیا در لندن نگهداری می­ شود یک نمونه استفاده از این فناوری در گذشته است که به قرن چهارم بعد از میلاد برمی­گردد. نکته جالب در این جام این است که تابش نور از بیرون به جام، آن را سبز رنگ کرده  و با تابش نور از درون آن به رنگ قرمز در می­آید. مطالعات میکروسکوپی پرده از راز این جام برداشته ومعلوم شده است که در درون شیشه این جام، ذرات نانو از جنس طلا و نقره قرار دارد و ذرات نانو، خواصی متفاوت از ذرات غیر نانو بروز دهند.

پیشرفت فناوری نانو با اختراع میکروسکوپهای الکترونی وارد فاز جدیدی شد. در سال 1931 دانشمند آلمانی ماکس­نات و ارنست روسک اولین نوع از این میکروسکوپ­ها را اختراع کردند. واروین مولر پروفسور فیزیک دانشگاه ایالت پن با اختراع میکروسکوپ الکترونی با زمینه یونی، اولین فرد در تاریخ بود که اتم­ها را به صورت منحصر به فرد و ترتیب آن­ها در یک سطح مشاهده نمود.

بعد از این سال فعالیت در عرصه نانو رشد چشمگیری را شروع کرد. در سال 1980 در مرکز تحقیقاتی IBM در سوییس تکنیکی ابداع شد که تصویر اتم را بزرگ می­کرد. در 1990 برای اولین بار دانشمندان اتم­ها را حرکت دادند و با اتم­ها اولین جمله را نوشتند. با فناوری نانو انسان اکنون می ­تواند جهان ماده را آن­طور که خودش می­خواهد بسازد. تنها کافی است مواد پایه­ای جهان ماده را یک بار دیگر اتم به اتم و ملکول به ملکول کنار هم بچیند.به قول هرست استومر برنده جایزه نوبل: “ظهور نانو تکنولوژی می ­تواند به بشر تسلط لازم برای کنترل بی­سابقه و کم­نظیر بر جهان ماده را بدهد.”

1-1-1- کاربرد فناوری نانو

برای فناوری نانو در بسیاری از زمینه­ها از جمله صنعت، پزشکی، کشاورزی، دوام­پذیری منابع، هوافضا، امنیت ملی، صنعت الکترونیک و غیره، کاربرد دارد.

فناوری نانو با دارا بودن ویژگی­های منحصربه­فرد خود، قابلیت ­های فراوانی در عرصه ­های مختلف ایجاد کرده­ که نمونه­هایی در زیر ذکر می­ شود.

ترکیب سه حوزه فناوری اطلاعات، نانو و زیست­شناسی ملکولی منجر به ایجاد رشته الکترونیک ملکولی شده که در آن با بهره گرفتن از ملکول DNA می­توان سیم­های پردازشگر بیولوژیکی تهیه کرد و از ژن­های مستقر بر DNA برای انتقال و ذخیره اطلاعات استفاده نمود.

در ساختارهای نانو، نظیر نانو ذره­ها و نانو لایه ­ها، نسبت سطح به حجم، بسیار بالا است. بنابراین اجزای ایده­آلی برای استفاده در مواد کامپوزیت، واکنش­های شیمیایی، انتقال دارو و ذخیره به شمار می­روند. کاتالیزورهای نانویی بازده واکنش­های شیمیایی و احتراق را افزایش و از طرفی مواد زائد و آلودگی را کاهش می­دهند. سرامیک­های نانو ساختاری از سرامیک­های ساخته­شده در مقیاس میکرون، سخت­تر و محکم­ترند. با بهره گرفتن از این فناوری می­توان داروها را به همان نقطه هدف در بدن رساند، بدون

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 آنکه دیگر اجزای بدن را درگیر کند. بنابراین اثر دارو بیشتر وعوارض ناشی از آن بسیار کاهش می­یابد. همچنین بیش از نیمی از داروها در مقیاس میکرون در آب قابل حل نیستند، در حالیکه این امر در مقیاس نانو امکان­ پذیر بوده و شانس یافتن داروهای جدید با کارآیی بیشتر وجود خواهد داشت.

2-1-1- تئوری های مختلف اثرات اندازه

یکی از مشکلات موجود در دنیای نانو، تغییر خواص ماده می­باشد. در واقع رفتارهایی که در مقیاس نانو مشاهده می­گردند، بر اساس رفتارهای مشاهده شده در ابعاد ماکرو قابل پیش ­بینی نیستند. تغییرات مهم رفتاری عمدتاَ ناشی از اثرات کوانتومی کاهش ابعاد (Quantnm Size Effect) و به علت نزدیکی اندازه ذرات به مقیاس طولی میانگین می­باشد. به عبارت دیگر نقص تئوری شکل­پذیری کلاسیک، عدم توانایی در تعیین اثر اندازه بر رفتار مکانیکی ساختارهابا مقیاس میکرون و زیر میکرون است. نقص size-free در تئوری الاستیسیته کلاسیک در درک پدیده ­های زیر میکرون لزوم ارائه تئوری­های سازگار در این بعد از ماده را نمایان می­سازد. نیاز به اعمال اثر اندازه در مدل­های ساختاری در مقیاس میکرو و نانو، موجب ظهور تعدادی از تئوری­های مختلف شده که عبارتند از:پیوستگی در رده­های بالاتر  با  در نظر گرفتن اثر اندازه شد .

تئوری­های غیر موضعی ارینگن، گرادیان کرنشی، تنش کوپل، تنش کوپل اصلاح شدهو تنش سطحی. در واقع اثر اندازه در این تئوری­ها به صورت ثوابت ظاهر می­شوند. برای مثال تئوری غیر موضعی ارینگن دارای دو ثابت aو می­باشد که به ترتیب طول اولیه پیوند و ثابت ماده هستند. این تئوری به طور گسترده برای بررسی اثر اندازه در ساختارهای نانولوله­ها استفاده می­ شود. تئوری گرادیان کرنشی دارای سه پارامتر مقیاس کوچک طول می­باشد که در روابط با  و  و  نشان می­دهند، در حالیکهتنش کوپل اصلاح شده دارای یک پارامتر مقیاس کوچک طول می­باشد و زیر مجموعه تئوری گرادیان کرنشی به حساب آورده می­ شود.بر اساس تئوری مذکور ذرات ماده بر اثر نیرو علاوه بر جا به ­جایی دارای چرخش حول خود نیز می­شوند که این در مواد مقیاس ماکرو مشاهده نمی­ شود.

2-1- تیر پیچیده شده

تیرهای پیچیده شده به دلیل اهمیت آنها در کاربردهای مهندسی، تحقیقات گسترده­ای را معطوف خود ساخته است. برخی از کاربردهای رایج آن در صنعت را می­توان به استفاده آنها در ملخ­های بالگرد و هواپیما، توربین­های باد، دندانه چرخ دنده ودر بیو مکانیک می­توان به استخوان انسان به علت شباهت آن به این نوع تیر­ها اشاره نمود. تیغه­های استفاده شده در کمپرسور، پمپ­ توربین­  و موتور­های جت شکل(1-1)، را می­توان نمونه بارز این نوع تیرها برشمرد. ابزارهای برشی شیاردار با زوایای مارپیچی، همچون مته­ها شکل(1-2)، انتهای فرزهای برشیشکل(1-3) و انواع قلاویزهای مارپیچی شکل (1-4)، از نمونه­های دیگر پرکاربرد این نوع تیرها هستند.

طراحی سیستم­های الکتریکی مکانیکی در مقیاس میکرو و نانو ((MEMS/NEMS نیازمند استفاده گسترده از نانو میله­ها، نانو تیرها و نانو ورقها با پچیدگی­های متفاوت می­باشد. استفاده از میکرو تیرپیچیده­شده در ماشین­آلات توربو، طراحی موتور پیزوالکتریک فرا صوت و ایجاد میکروموتور برای فرایندهای پزشکی کاربرد دارد.

ملکولهای DNAرا همانطور که در شکل (1-5) نشان داده شده است در بررسی رفتارهای مکانیکی آنها، می­توان تیر پیچیده­شده در مقیاس نانو دانست[1].