بازارسال شده از Reza.H
️کنکور ارشد مواد| MetalMaster️مرجع تخصصی کنکور ارشد مواد در پیام رسان بله تاسیس شد
کانال متالمَسترhttps://ble.ir/MetalMasterChannel گروه پرسش و پاسخ کنکور موادhttps://ble.ir/MetalMasterGroup۱۱
"شنبه های متالورژی"
از این پس، هر شنبه در کانال مهندسی مواد و متالورژی، همراه شما خواهیم بود با:
داغ ترین خبر های دنیای موادتکنولوژی ها و متریال های ایندهاتفاقاتی که صنعت دنیا رو تغییر میدن و چیزهایی که هر دانشجوی مواد باید بدونه...
"شنبه های متالورژی" تلاشی ست برای اینکه بیشتر از قبل با دنیای گسترده و اینده دار مهندسی مواد آشنا شویم.هر شنبه،یک موضوع؛کوتاه،جذاب، به روز و متفاوت
از این پس، هر شنبه در کانال مهندسی مواد و متالورژی، همراه شما خواهیم بود با:
داغ ترین خبر های دنیای موادتکنولوژی ها و متریال های ایندهاتفاقاتی که صنعت دنیا رو تغییر میدن و چیزهایی که هر دانشجوی مواد باید بدونه..."شنبه های متالورژی" تلاشی ست برای اینکه بیشتر از قبل با دنیای گسترده و اینده دار مهندسی مواد آشنا شویم.
هر شنبه،یک موضوع؛کوتاه،جذاب، به روز و متفاوت۴۲"شنبههای متالورژی | مواد مزوساختار؛ وقتی مهندسی فقط ترکیب ماده نیست، بلکه طراحیِ معماری آن است"
وقتی درباره مهندسی مواد صحبت میکنیم، معمولاً ذهن ما به سمت ترکیب عناصر میرود؛مثلاً اینکه یک فولاد چند درصد کربن دارد یا چه عناصری باعث افزایش استحکام یک آلیاژ میشوند.اما در علم مواد مدرن، یک ایده انقلابی شکل گرفته است: گاهی «ساختار داخلی» ماده از خودِ ترکیب شیمیایی مهمتر میشود.دانشمندان متوجه شدهاند اگر بتوانند معماری داخلی مواد را در ابعاد بسیار کوچک مهندسی کنند، میتوانند خواصی ایجاد کنند که در مواد معمولی تقریباً غیرممکن است.به این دسته از مواد: مواد مزوساختار (Meso-structured Materials)گفته میشود.
مواد مزوساختار دقیقاً چه هستند؟این مواد دارای شبکهای مهندسیشده از:حفرهها،کانالها،ذرات یا فازهای منظمدر مقیاس «مزو» هستند؛یعنی ابعادی بین دنیای اتمی و دنیای قابل مشاهده.معمولاً این ساختارها در محدوده چند نانومتر تا چند صد نانومتر قرار دارند.در واقع، مهندسان در این مواد فقط جنس ماده را انتخاب نمیکنند؛ بلکه شکل، نظم و نحوه قرارگیری ساختار داخلی را هم طراحی میکنند.
چرا این ساختارها مهماند؟چون رفتار بسیاری از مواد مستقیماً به ساختار داخلی آنها وابسته است ؛برای مثال:اگر تعداد حفرهها زیاد شود سطح ویژه ماده افزایش پیدا میکند.اگر مسیر حرکت مولکولها کنترل شود واکنشهای شیمیایی سریعتر میشوند.اگر ساختار داخلی نور را منحرف کند خواص نوری عجیب ایجاد میشود.اگر تخلخل مهندسی شود ماده هم سبک میشود هم عایق.به همین دلیل مواد مزوساختار در سالهای اخیر به یکی از مهمترین حوزههای تحقیقاتی مهندسی مواد تبدیل شدهاند.
یکی از معروفترین نمونهها: Aerogelآئروژلها موادی فوقسبک با شبکهای بسیار متخلخل هستند؛بهطوری که بخش زیادی از حجم آنها را «هوا» تشکیل میدهد.برخی آئروژلها آنقدر سبکاند که به آنها:«دود جامد»میگویند!
ویژگیهای شگفتانگیز:چگالی بسیار پایینعایق حرارتی فوقالعادهسطح ویژه بسیار زیادمقاومت مناسب نسبت به وزنبه همین دلیل ناسا از آنها در پروژههای فضایی استفاده کرده است.مواد مزوساختار چگونه ساخته میشوند؟ساخت این مواد یکی از جذابترین بخشهای مهندسی مواد مدرن است.
چند روش رایج:Self-Assemblyذرات بهصورت خودکار و منظم کنار هم قرار میگیرند.Templatingاز قالبهای نانومتری برای ایجاد حفرهها استفاده میشود.Sol-Gelتشکیل شبکه جامد از محلولهای شیمیایی.3D Nano Printingچاپ سهبعدی ساختارهای بسیار ریز.در واقع، دانشمندان امروز تا حدی پیش رفتهاند که میتوانند «معماری ماده» را تقریباً مانند طراحی یک ساختمان کنترل کنند.کاربردهای واقعی این مواد:
باتریها و انرژیمواد مزوساختار باعث افزایش سطح تماس و سرعت انتقال یونها میشوند؛در نتیجه باتریها سریعتر شارژ میشوند و عملکرد بهتری پیدا میکنند.
کاتالیستهاسطح ویژه بالا باعث میشود واکنشهای شیمیایی با بازده بیشتری انجام شوند.
پزشکی و دارورسانیبرخی ساختارهای مزومتخلخل میتوانند دارو را درون خود ذخیره و بهصورت کنترلشده آزاد کنند.
محیطزیستبرای جذب آلایندهها، تصفیه آب و جذب گازهای سمی استفاده میشوند.
فوتونیک و اپتیکبرخی مواد مزوساختار میتوانند حرکت نور را کنترل کنند؛چیزی که در سنسورها و فناوریهای نوری آینده اهمیت زیادی دارد.
تفاوت این مواد با نانومواد چیست؟خیلیها این دو را یکی میدانند، اما تفاوت دارند.نانومواد بیشتر روی «ابعاد کوچک» تمرکز دارند،اما مواد مزوساختار روی:«سازماندهی و معماری داخلی» تمرکز میکنند.یعنی حتی اگر دو ماده ترکیب شیمیایی یکسانی داشته باشند،ساختار مزویی متفاوت میتواند رفتار کاملاً متفاوتی ایجاد کند.
چرا این حوزه آیندهدار است؟چون جهان امروز به موادی نیاز دارد که:سبکتر باشند،انرژی کمتری مصرف کنند،هوشمندتر عمل کنند،و عملکرد بالاتری داشته باشندو این دقیقاً جایی است که مواد مزوساختار وارد بازی میشوند.بسیاری از فناوریهای آینده — از باتری خودروهای برقی گرفته تا تجهیزات پزشکی و صنایع فضایی — وابسته به طراحی هوشمند ساختار داخلی مواد خواهند بود.
مهندسی مواد مدرن دیگر فقط ترکیب عناصر نیست؛امروز دانشمندان در حال طراحی «معماری ماده» هستند.شاید آیندهی مهندسی مواد، نه در کشف عنصر جدید،بلکه در طراحی ساختارهایی باشد که بتوانند رفتار ماده را از پایه تغییر دهند.
وقتی درباره مهندسی مواد صحبت میکنیم، معمولاً ذهن ما به سمت ترکیب عناصر میرود؛مثلاً اینکه یک فولاد چند درصد کربن دارد یا چه عناصری باعث افزایش استحکام یک آلیاژ میشوند.اما در علم مواد مدرن، یک ایده انقلابی شکل گرفته است: گاهی «ساختار داخلی» ماده از خودِ ترکیب شیمیایی مهمتر میشود.دانشمندان متوجه شدهاند اگر بتوانند معماری داخلی مواد را در ابعاد بسیار کوچک مهندسی کنند، میتوانند خواصی ایجاد کنند که در مواد معمولی تقریباً غیرممکن است.به این دسته از مواد: مواد مزوساختار (Meso-structured Materials)گفته میشود. مواد مزوساختار دقیقاً چه هستند؟این مواد دارای شبکهای مهندسیشده از:حفرهها،کانالها،ذرات یا فازهای منظمدر مقیاس «مزو» هستند؛یعنی ابعادی بین دنیای اتمی و دنیای قابل مشاهده.معمولاً این ساختارها در محدوده چند نانومتر تا چند صد نانومتر قرار دارند.در واقع، مهندسان در این مواد فقط جنس ماده را انتخاب نمیکنند؛ بلکه شکل، نظم و نحوه قرارگیری ساختار داخلی را هم طراحی میکنند.
چرا این ساختارها مهماند؟چون رفتار بسیاری از مواد مستقیماً به ساختار داخلی آنها وابسته است ؛برای مثال:اگر تعداد حفرهها زیاد شود سطح ویژه ماده افزایش پیدا میکند.اگر مسیر حرکت مولکولها کنترل شود واکنشهای شیمیایی سریعتر میشوند.اگر ساختار داخلی نور را منحرف کند خواص نوری عجیب ایجاد میشود.اگر تخلخل مهندسی شود ماده هم سبک میشود هم عایق.به همین دلیل مواد مزوساختار در سالهای اخیر به یکی از مهمترین حوزههای تحقیقاتی مهندسی مواد تبدیل شدهاند.یکی از معروفترین نمونهها: Aerogelآئروژلها موادی فوقسبک با شبکهای بسیار متخلخل هستند؛بهطوری که بخش زیادی از حجم آنها را «هوا» تشکیل میدهد.برخی آئروژلها آنقدر سبکاند که به آنها:«دود جامد»میگویند!
ویژگیهای شگفتانگیز:
چگالی بسیار پایینعایق حرارتی فوقالعادهسطح ویژه بسیار زیادمقاومت مناسب نسبت به وزنبه همین دلیل ناسا از آنها در پروژههای فضایی استفاده کرده است.مواد مزوساختار چگونه ساخته میشوند؟ساخت این مواد یکی از جذابترین بخشهای مهندسی مواد مدرن است.چند روش رایج:Self-Assemblyذرات بهصورت خودکار و منظم کنار هم قرار میگیرند.Templatingاز قالبهای نانومتری برای ایجاد حفرهها استفاده میشود.Sol-Gelتشکیل شبکه جامد از محلولهای شیمیایی.3D Nano Printingچاپ سهبعدی ساختارهای بسیار ریز.در واقع، دانشمندان امروز تا حدی پیش رفتهاند که میتوانند «معماری ماده» را تقریباً مانند طراحی یک ساختمان کنترل کنند.کاربردهای واقعی این مواد:
باتریها و انرژیمواد مزوساختار باعث افزایش سطح تماس و سرعت انتقال یونها میشوند؛در نتیجه باتریها سریعتر شارژ میشوند و عملکرد بهتری پیدا میکنند.
کاتالیستهاسطح ویژه بالا باعث میشود واکنشهای شیمیایی با بازده بیشتری انجام شوند.
پزشکی و دارورسانیبرخی ساختارهای مزومتخلخل میتوانند دارو را درون خود ذخیره و بهصورت کنترلشده آزاد کنند.
محیطزیستبرای جذب آلایندهها، تصفیه آب و جذب گازهای سمی استفاده میشوند.
فوتونیک و اپتیکبرخی مواد مزوساختار میتوانند حرکت نور را کنترل کنند؛چیزی که در سنسورها و فناوریهای نوری آینده اهمیت زیادی دارد.
تفاوت این مواد با نانومواد چیست؟خیلیها این دو را یکی میدانند، اما تفاوت دارند.نانومواد بیشتر روی «ابعاد کوچک» تمرکز دارند،اما مواد مزوساختار روی:«سازماندهی و معماری داخلی» تمرکز میکنند.یعنی حتی اگر دو ماده ترکیب شیمیایی یکسانی داشته باشند،ساختار مزویی متفاوت میتواند رفتار کاملاً متفاوتی ایجاد کند.چرا این حوزه آیندهدار است؟چون جهان امروز به موادی نیاز دارد که:سبکتر باشند،انرژی کمتری مصرف کنند،هوشمندتر عمل کنند،و عملکرد بالاتری داشته باشندو این دقیقاً جایی است که مواد مزوساختار وارد بازی میشوند.بسیاری از فناوریهای آینده — از باتری خودروهای برقی گرفته تا تجهیزات پزشکی و صنایع فضایی — وابسته به طراحی هوشمند ساختار داخلی مواد خواهند بود.
مهندسی مواد مدرن دیگر فقط ترکیب عناصر نیست؛امروز دانشمندان در حال طراحی «معماری ماده» هستند.شاید آیندهی مهندسی مواد، نه در کشف عنصر جدید،بلکه در طراحی ساختارهایی باشد که بتوانند رفتار ماده را از پایه تغییر دهند.
۵۱
۱مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه صنعتی ارومیه تصویر
تصویرشنبه های متالورژی
🧪 آلیاژهای آنتروپی بالا (High Entropy Alloys)متریالهایی که دارن آیندهی مهندسی مواد رو از نو تعریف میکنن!تا مدتها دانشمندها فکر میکردن بهترین راه ساخت آلیاژ اینه که:یک فلز پایه انتخاب کنیم و بعد چند عنصر دیگه بهش اضافه کنیم.
مثلاً:فولاد = آهن + کربنبرنج = مس + رویسوپرآلیاژها = نیکل + عناصر تقویتکننده
اما حدود اوایل دهه ۲۰۰۰، یک ایدهی عجیب وارد دنیای متالورژی شد:«اگر بهجای یک عنصر اصلی، چند عنصر را تقریباً با درصد برابر کنار هم قرار بدی چی میشه؟»و این دقیقاً شروع داستان آلیاژهای آنتروپی بالا یا HEAها بود.
━━━━━━━━━━━━━━━ چرا اسمش «آنتروپی بالا» است؟
در ترمودینامیک، آنتروپی یعنی میزان بینظمی سیستم.وقتی تعداد عناصر زیاد میشود و همه تقریباً سهم برابری دارند، میزان بینظمی شبکه اتمی بالا میرود.و نکته جالب اینجاست:همین بینظمی میتواند فازهای ساده و پایداری ایجاد کند!یعنی برعکس چیزی که انتظار داریم، سیستم بهجای تبدیل شدن به یک آشوب کامل، گاهی ساختارهای منظم FCC یا BCC تشکیل میدهد.این دقیقاً همان جایی است که HEAها جذاب میشوند؛«بینظمیای که منجر به پایداری میشود.» ━━━━━━━━━━━━━━━ چرا خواص HEAها خاص است؟
دانشمندان معمولاً چهار اثر اصلی را مطرح میکنند:
اثر آنتروپی بالاپایداری فازی را افزایش میدهد.
اعوجاج شدید شبکه (Severe Lattice Distortion)چون اندازه اتمها متفاوت است، شبکه کریستالی دچار اعوجاج میشود و حرکت نابجاییها سختتر میشود → استحکام بیشتر.
نفوذ کند اتمی (Sluggish Diffusion)حرکت اتمها کندتر میشود؛ بنابراین مقاومت حرارتی بهتر میشود.
اثر کوکتلی (Cocktail Effect)ترکیب چند عنصر باعث ایجاد خواصی میشود که هیچکدام از عناصر بهتنهایی ندارند.
━━━━━━━━━━━━━━━ چرا این آلیاژها انقدر مهماند؟
چون بعضی از HEAها ترکیبی از خواصی را دارند که معمولاً کنار هم جمع نمیشوند: استحکام بالا چقرمگی عالی مقاومت سایشی زیاد مقاومت به خوردگی پایداری در دماهای بالا عملکرد مناسب در دماهای بسیار پایین (Cryogenic)یعنی هم میتوانند در موتور جت استفاده شوند،هم در تجهیزات فضایی،هم حتی در محیطهای فوق سرد!━━━━━━━━━━━━━━━ کاربردهای واقعی HEAها :
صنایع هوافضابرای قطعاتی که باید هم سبک باشن هم دماهای بالا رو تحمل کنن. صنایع هستهایبهخاطر مقاومت خوب در برابر تابش و دمای بالا. صنعت خودروبرای قطعات مقاومتر و سبکتر.🦾 تجهیزات پزشکی و ایمپلنتهابه دلیل مقاومت خوردگی و خواص مکانیکی مناسب.━━━━━━━━━━━━━━━ جالبترین بخش ماجرا؟
تعداد ترکیبهای ممکن برای HEAها فوقالعاده زیاده.در حد میلیونها یا حتی میلیاردها ترکیب مختلف!برای همین الان پژوهشگرها دارن از:هوش مصنوعی، Machine Learning و شبیهسازیهای محاسباتی استفاده میکنن تا سریعتر بهترین ترکیبها رو پیدا کنن.یعنی آیندهی متالورژی فقط داخل آزمایشگاه نیست؛داخل دیتاسنترها و الگوریتمها هم داره ساخته میشه.━━━━━━━━━━━━━━━ اما یک سوال مهم:
اگر این آلیاژها اینقدر فوقالعادهاند، چرا همهجا استفاده نمیشوند؟چند دلیل اصلی وجود دارد: قیمت بالای بعضی عناصر سختی طراحی ترکیبها پیچیدگی تولید ناشناخته بودن رفتار بلندمدت بسیاری از HEAهایعنی هنوز کلی فضای تحقیقاتی برای دانشجوهای مواد وجود دارد. ⸻ نکته جالب تاریخی:
مفهوم HEAها حدود سال ۲۰۰۴ بهطور جدی مطرح شد و خیلیها فکر میکردند این فقط یک «ترند علمی موقت» باشد؛اما الان HEAها یکی از داغترین حوزههای متالورژی و علم مواد هستند و هر سال هزاران مقاله دربارهشان منتشر میشود.━━━━━━━━━━━━━━ درضمن اگر قرار بود یک HEA طراحی کنید، ترجیح میدادید:روی استحکام تمرکز کنید یا مقاومت حرارتی؟
🧪 آلیاژهای آنتروپی بالا (High Entropy Alloys)متریالهایی که دارن آیندهی مهندسی مواد رو از نو تعریف میکنن!تا مدتها دانشمندها فکر میکردن بهترین راه ساخت آلیاژ اینه که:یک فلز پایه انتخاب کنیم و بعد چند عنصر دیگه بهش اضافه کنیم.
مثلاً:فولاد = آهن + کربنبرنج = مس + رویسوپرآلیاژها = نیکل + عناصر تقویتکننده
اما حدود اوایل دهه ۲۰۰۰، یک ایدهی عجیب وارد دنیای متالورژی شد:«اگر بهجای یک عنصر اصلی، چند عنصر را تقریباً با درصد برابر کنار هم قرار بدی چی میشه؟»و این دقیقاً شروع داستان آلیاژهای آنتروپی بالا یا HEAها بود.
━━━━━━━━━━━━━━━
چرا اسمش «آنتروپی بالا» است؟در ترمودینامیک، آنتروپی یعنی میزان بینظمی سیستم.وقتی تعداد عناصر زیاد میشود و همه تقریباً سهم برابری دارند، میزان بینظمی شبکه اتمی بالا میرود.و نکته جالب اینجاست:همین بینظمی میتواند فازهای ساده و پایداری ایجاد کند!یعنی برعکس چیزی که انتظار داریم، سیستم بهجای تبدیل شدن به یک آشوب کامل، گاهی ساختارهای منظم FCC یا BCC تشکیل میدهد.این دقیقاً همان جایی است که HEAها جذاب میشوند؛«بینظمیای که منجر به پایداری میشود.» ━━━━━━━━━━━━━━━
چرا خواص HEAها خاص است؟دانشمندان معمولاً چهار اثر اصلی را مطرح میکنند:
اثر آنتروپی بالاپایداری فازی را افزایش میدهد. اعوجاج شدید شبکه (Severe Lattice Distortion)چون اندازه اتمها متفاوت است، شبکه کریستالی دچار اعوجاج میشود و حرکت نابجاییها سختتر میشود → استحکام بیشتر. نفوذ کند اتمی (Sluggish Diffusion)حرکت اتمها کندتر میشود؛ بنابراین مقاومت حرارتی بهتر میشود. اثر کوکتلی (Cocktail Effect)ترکیب چند عنصر باعث ایجاد خواصی میشود که هیچکدام از عناصر بهتنهایی ندارند.━━━━━━━━━━━━━━━
چرا این آلیاژها انقدر مهماند؟چون بعضی از HEAها ترکیبی از خواصی را دارند که معمولاً کنار هم جمع نمیشوند:
استحکام بالا چقرمگی عالی مقاومت سایشی زیاد مقاومت به خوردگی پایداری در دماهای بالا عملکرد مناسب در دماهای بسیار پایین (Cryogenic)یعنی هم میتوانند در موتور جت استفاده شوند،هم در تجهیزات فضایی،هم حتی در محیطهای فوق سرد!━━━━━━━━━━━━━━━ کاربردهای واقعی HEAها : صنایع هوافضابرای قطعاتی که باید هم سبک باشن هم دماهای بالا رو تحمل کنن. صنایع هستهایبهخاطر مقاومت خوب در برابر تابش و دمای بالا. صنعت خودروبرای قطعات مقاومتر و سبکتر.🦾 تجهیزات پزشکی و ایمپلنتهابه دلیل مقاومت خوردگی و خواص مکانیکی مناسب.━━━━━━━━━━━━━━━ جالبترین بخش ماجرا؟تعداد ترکیبهای ممکن برای HEAها فوقالعاده زیاده.در حد میلیونها یا حتی میلیاردها ترکیب مختلف!برای همین الان پژوهشگرها دارن از:هوش مصنوعی، Machine Learning و شبیهسازیهای محاسباتی استفاده میکنن تا سریعتر بهترین ترکیبها رو پیدا کنن.یعنی آیندهی متالورژی فقط داخل آزمایشگاه نیست؛داخل دیتاسنترها و الگوریتمها هم داره ساخته میشه.━━━━━━━━━━━━━━━ اما یک سوال مهم:
اگر این آلیاژها اینقدر فوقالعادهاند، چرا همهجا استفاده نمیشوند؟چند دلیل اصلی وجود دارد:
قیمت بالای بعضی عناصر سختی طراحی ترکیبها پیچیدگی تولید ناشناخته بودن رفتار بلندمدت بسیاری از HEAهایعنی هنوز کلی فضای تحقیقاتی برای دانشجوهای مواد وجود دارد. ⸻ نکته جالب تاریخی:مفهوم HEAها حدود سال ۲۰۰۴ بهطور جدی مطرح شد و خیلیها فکر میکردند این فقط یک «ترند علمی موقت» باشد؛اما الان HEAها یکی از داغترین حوزههای متالورژی و علم مواد هستند و هر سال هزاران مقاله دربارهشان منتشر میشود.━━━━━━━━━━━━━━
درضمن اگر قرار بود یک HEA طراحی کنید، ترجیح میدادید:روی استحکام تمرکز کنید یا مقاومت حرارتی؟۲بازارسال شده از انجمن دانش آموختگان دانشگاه صنعتی قم
دوره آموزشي جامع اسپکتروسکوپی اتمیصدور گواهي حضور معتبر به زبان انگليسيسرفصل های دوره:پهنای خطوط طیفبررسی انواع پهنشدگیهافنون آمادهسازی نمونهمعرفی روشهای آمادهسازیمعرفی اتمسازهابررسی شعله در طیفسنجی اتمیفرم شیمیایی نمونهتداخلات در جذب اتمیاجزای دستگاه طیفسنج اتمیطیفسنجی نشر اتمیمعرفی پلاسمااجزای دستگاه نشر اتمیکار کمی در طیفسنجی جذب و نشر اتمیمدرس دوره:
دکتر آیدا محمدصادق مدرس دانشگاه مدرس دورههای تخصصی در حوزه شیمی تجزیه متخصص نانوتکنولوژی در دارورسانی و توسعه نانومواد مخاطبین دوره: دانشجویان و فارغ التحصیلان و فعالان حوزههای شیمی تجزیه، شیمی آلی، شیمی محض، شیمی دارویی، مهندسی شیمی، داروسازی، بیوتکنولوژی، بیوشیمی، زیستشناسی، میکروبیولوژی، نانوفناوری، علوم آزمایشگاهی، صنایع غذایی، مهندسی پلیمر، مهندسی مواد، مهندسی متالورژی، مهندسی معدن، مهندسی نفت، ژنتیک، علوم و مهندسی محیطزیست، کشاورزی، علوم خاک، علوم و مهندسی آب، مهندسی نساجی، مهندسی پزشکی، زمینشناسی، فیزیک و مهندسی فیزیک، دامپزشکی، کنترل کیفیت، صنایع دارویی و سایر علاقهمندان.
تاريخ: 20 الی 31 تیر ماهزمان: 19 الي 21 به همراه ضبط جلسات دورهظرفیت محدود لینک ثبت نام @Workshops_Admin@graduates_qut