تولید نانوپودرهای سرامیکی پایدار در دانشگاه صنعتی اصفهان
محققان دانشگاه صنعتی اصفهان در راستای تولید نانوپودرهای سرامیکی پایدار، روشی جدید پیشنهاد کرده اند و نتایج این تحقیقات مورد توجه صنایع مختلفی از جمله صنایع هوا فضا، تولید سرامیک‌ها و پیل‌های سوختی قرار خواهد گرفت.
زیرکونیا سه ساختار متفاوت مونوکلینیک، چهار وجهی(تتراگونال) و مکعبی(کوبیک) دارد. در دمای محیط ساختار مونوکلینیک و در دماهای بالا ساختارهای چهار وجهی و مکعبی پایدارند. زیرکونیای پایدار شده در صنایع مختلف از جمله تولید حسگرهای اکسیژنی و غشاهای سلول سوختی استفاده می‌شوند.
علت استفاده از آن در این کاربردها عبور آسان یون‌های اکسیژن از میان ساختار آن‌ها در دمای بالا است. این امر باعث می‌شود تا از این ماده به عنوان یک الکتروسرامیک مهم یاد گردد.
ویژگی اصلی نتایج این کار، ایجاد ساختارهایی از زیرکونیاست که در شرایط عادی، تنها در دماهای بالاتر از 1200 درجه سانتی‌گراد پایدار هستند. محدوده‌ی اندازه ذرات تولید شده حدود 50 نانومتر است.
با کاربرد این روش تولید، در هزینه‌های تولید تجهیزاتی همچون حسگرها و پیل‌های سوختی، صرفه جویی خواهد شد. کاهش هزینه‌ها و آلودگی‌های ناشی از فرایندهای تولید زیرکونیم از دیگر فواید روش پیشنهادی است.
اندازه ذرات نانومتری پودر نهایی، کاربردهای بدیعی برای این پودر پدیدار کرده است. رادارگریزی پودر در صورت اختلاط اندازه ذرات متفاوت برای کاربردهای هوافضا، تولید فلز زیرکونیوم در دمای پایین و نهایتاّ ساخت حسگرهای اکسیژنی و پیل سوختی با راندمان بالا از جمله کاربردهای این نانوذرات به شمار می‌رود.
در این پژوهش ابتدا با استفاده از آسیاب گلوله‌ای سیاره‌ای، پودر زیرکونیا آسیاکاری و در مراحل مختلف فرایند، پارامترهای موثر بر آن بهینه شد. با استفاده از پارامترهای بهینه و انجام فرایند در زمان‌های مختلف (از 2 تا 150 ساعت) ساختارهای مختلف زیرکونیا به صورت پایدار و نیمه پایدار تولید گردید. در نهایت نیز ساختارهای حاصله با استفاده از اکسیدهای مختلف و طی فرایند آسیاکاری مشابه پایدار شد.
نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Ceramics International (جلد 40، شماره 8، سال 2014، صفحات 13217 تا 13221) به چاپ رسیده است. این مطالعات حاصل همکاری دکتر علی سعیدی، دکتر علی شفیعی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان و محسن گلزار شهری بوده است.