ساخت و مشخصه يابي نانو ذرات مس با استفاده از روش ماشينكاري تخليه الكتريكي به كمك ارتعاشات فراصوتي

امروزه استفاده از نانوذرات فلزي در صنايع مختلف به اندازه‌اي گسترش يافته‌است كه لزوم يافتن روش‌هاي نوين در زمينه‌ي توليد نانوذرات به يك چالش تبديل شده است. يكي از روش‌هاي نسبتاً جديد در زمينه‌ي توليد نانوذرات، روش تخليه‌ي الكتريكي در محيط مايع مي‌باشد كه به‌دليل ارزان بودن فرآيند و سازگار بودن با محيط زيست، نسبت به ساير روش‌هاي توليد نانوذرات، بيشتر مورد استقبال قرار گرفته است. در اين پژوهش با طراحي و ساخت سيستم توليد ارتعاشات فراصوتي و همراه نمودن آن با فرآيند تخليه الكتريكي، اقدام به توليد نانوذرات مس در محيط مايع دي‌الكتريك آب دي‌يونيزه خالص شده است. تأثير پارامترهاي مختلف ماشين‌كاري نظير: شدت جريان، زمان روشني و خاموشي جرقه و اثر ارتعاشات فراصوتي بر روي اندازه‌ي ذرات توليدي، نرخ توليد، پايداري ذرات معلق در مايع و درصد فراواني ذرات بررسي شده است. به‌منظور مشخصه‌يابي ذرات توليدي، از آزمون‌هاي طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDX) براي تشخيص خلوص نانوذرات، آزمون تفرق ديناميكي نور (DLS) براي تعيين درصد فراواني و همچنين ميانگين اندازه‌ي ذرات محلول در مايع دي‌الكتريك، و در نهايت براي تعيين اندازه‌ي ذرات توليد شده، از تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي با گسيل ميداني (FESEM) استفاده شده است. طبق نتايج به‌دست آمده، خلوص نانو ذرات مس توليد شده بيشتر از 95% مي‌باشد. با اعمال ارتعاشات فراصوتي، پايداري ذرات افزايش يافته و زمان ته‌نشين شدن ذرات تا بيشتر از 5 ماه افزايش يافته است. همچنين درصد فراواني ذرات كوچكتر از 100 نانومتر، بيشتر از 70% شده است.

Todays, since using metallic nanoparticles has been developed in various industries, achieving new methods to produce them is considered as an important issue. Comparing to other nanoparticle production methods, the dielectric discharge process has been emphasized due to its low cost and environmental compatibility. In this study, the ultrasonic-assisted electrical discharge process is designed and manufactured in order to produce copper nanoparticles in di-ionized fluid. The different machining parameters effect, as current intensity, pulse on/off time, and the ultrasonic vibrations on the produced particle size, material removal rate, suspensive particle stability in the fluid, and the particle abundance percentage is investigated. Characterizing the produced nanoparticles is done by different methods. Determining the purity of nanoparticles, percentage of abundance and the average particle size in the dielectric fluid and the produced particle size has been done by applying Energy Dispersive Analysis by X-ray (EDAX), Dynamic Light Scattering (DLS) and Field Emission Scanning Electronic Microscope (FESEM) image, respectively. Based on the results, the produced nanoparticles purity was more than 95%. By using ultrasonic vibration, the nanoparticles stability significantly was increased and the sedimentation time was more than 5 months. Moreover, the average particle size in more than 70% was less than 100 nm.