دانلود مقالات ISI درباره خواص حرارتی + ترجمه فارسی

خواص حرارتی(به انگلیسی: Thermal properties)یا خواص گرمایی از مهم‌ترین خواص فیزیکی مواد است. مطالعه خواص حرارتی نانومواد به منظور مطالعه خواص ترمودینامیکی و سینتیکی نانومواد و خواص سطحی آنها اهمیت ویژه‌ای دارد. تا به امروز بررسی‌های حرارتی نانومواد بیشتر بر بررسی‌های سینتیک رشد دانه‌ها، دمای ذوب ذرات، گرمای ویژه، ترمودینامیک و سینتیک نانومواد متمرکز شده است. یکی از پدیده‌های حرارتی ناشی از کوچک شدن مواد، ناپایداری حرارتی نانوذرات است. همانگونه که می‌دانید، گرما دارای انرژی (E) است، که میزان انرژی آن متناسب با دمای محیط است. این انرژی برابر با KBT است. در این رابطه KB ثابت بولترمان و یک مقدار ثابت برابر با 1- JK 23-10 × 38/1 و T دما بر حسب کلوین است. بنابراین، وقتی مواد در محیط‌های مختلف قرار می‌گیرند، در اثر گرما به الکترون‌ها انرژی داده می‌شود. حال یک ویژگی از یک ذره را در نظر بگیرید که به صورت کلی به حجم ذره (V) بستگی دارد. انرژی این ویژگی به صورت U و تابعی از V است. هنگامی که حجم به اندازه کافی کوچک باشد، به طوری که KBT بزرگ‌تر از U باشد، آنگاه شرایط از نظر حرارتی ناپایدار خواهد بود. به عنوان مثال، ممکن است ذره‌ای با اندازه‌ای خاص توسط انرژی حرارتی که برای آن ذره به اندازه کافی بزرگ است، از جای خود بلند شود. یک ذره زیرکونیا را در نظر بگیرید. چگالی آن برابر 1- Kgm 3-10 × 6/5 است. انرژی حرارتی در دمای اتاق می‌تواند ذره‌ای به قطر 1100 نانومتر را تا ارتفاعی برابر همین قطر بالا ببرد! با محاسبات ساده می‌توان نتیجه گرفت انرژی محیطی، ذره‌ای از زیرکونیا با قطر 5 نانومتر را می‌تواند تا ارتفاعی بیش از 1 متر پرش دهد. البته این بازی با اعداد واقعیت فیزیکی ندارد اما نشان می‌دهد که نانوذرات ثابت نبوده و از روی سطح در حال حرکت هستند. ناپایداری حرارتی حاصل از نوسانات در تفسیر و بررسی برخی خصوصیات فیزیکی مانند خواص مغناطیسی و جذب نوری نانوذرات نقش مهمی دارد. خواص حرارتی پلیمرها پایداری حرارتی پلیمرها، تابع فاکتورهای گوناگونی است. از آنجا که مقاومت حرارتی تابعی از انرژی پیوندی است، وقتی دما به حدی برسد که باعث شود پیوندها گسیخته شوند، پلیمر از طریق انرژی ارتعاشی شکسته می شود. پس پلیمرهایی که دارای پیوند ضعیفی هستند در دمای بالا قابل استفاده نیستند و از بکار بردن منومرها و هم چنین گروه های عاملی که باعث می شود این پدیده تشدید شود، باید خودداری کرد. البته گروه هایی مانند اتر یا سولفون، نسبت به گروه هایی مانند آلکیل و NH و OH پایدارتر هستند، ولی وارد کردن گروه هایی مانند اتروسولفون و یا گروههای پایدار دیگر صرفاً بخاطر بالا بردن مقاومت حرارتی نیست، بلکه باعث بالا رفتن حلالیت نیز می شوند. تاثیرات متقابلی که بین دو گونه پلیمری وجود دارد، ناشی از تاثیرات متقابل قطبی- قطبی، و پیوند هیدروژنی (۶-۱۰ Kcal/mol) است که باعث بالا رفتن مقاومت حرارتی در پلیمرها می شوند. این قبیل پلیمرها باید قطبی و دارای عامل هایی باشند که پیوند هیدروژنی را بوجود آورند، مانند: پلی ایمیدها و پلی یورتانها. انرژی رزونانسی که به وضوح در آروماتیک ها به چشم می خورد، مخصوصاً در حلقه های هتروسیکل و فنیلها و کلاً پلیمرهایی که استخوان بندی آروماتیکی دارند باعث افزایش مقاومت حرارتی می شوند. در مورد واحدهای تکراری حلقوی، شکستگی یک پیوند در یک حلقه باعث پایین آمدن وزن مولکولی نمی شود و احتمال شکستگی دو پیوند در یک حلقه کم است. پلیمرهای نردبانی یا نیمه نردبانی پایداری حرارتی بالاتری نسبت به پلیمرهای زنجیره باز دارند. بنابراین اتصالات عرضی موجب صلب پلیمرهای خطی می شوند که شامل حلقه های آروماتیک با چند پیوند یگانه مجزا هستند. با توجه به نکاتی که ذکر شد برای تهیه پلیمرهای مقاوم حرارتی باید نکات زیر رعایت شوند. - استفاده از ساختارهایی که شامل قوی ترین پیوند های شیمیایی هستند. مانند ترکیبات هتروآروماتیک، آروماتیک اترها و عدم استفاده از ساختارهایی که دارای پیوند ضعیف مثل آلکیلن- آلیسیکلیک و هیدروکربن های غیر اشباع می باشند. - ساختمان ترکیب باید به گونه ای باشد که به سمت پایدار بودن میل کند، پایداری رزونانسی آن زیاد باشد و بالاخره ساختارهای حلقوی باید طول پیوند عادی داشته باشند، به نحوی که اگر یک پیوند شکسته شد، ساختار اصلی، اتم ها را کنار هم نگه دارد.