اخبار جدید مهندسی - مهندسی عمران

صفحات وبلاگ

کلمات کلیدی مطالب

آرشیو وبلاگ

نانو تکنولوژی و کاربرد آن در عمران

نویسنده: محسن فتحی - ۱٥ آبان ۱۳٩٠

نانو تکنولوژی و کاربرد آن در عمران (قسمت 1)

پنجشنبه, 02 اردیبهشت 1389 ساعت 19:02 کالوندی، حیدریه، عارفی، عدالت خواه مقالات

چکیده
با توجه به رشد سریع تحقیقات علمی و عملی علوم و فنون نانو در کلیه علوم و صنایع توجه بسیاری کمی به کاربردهای این پدیده در صنعت ساختمان و بطور عام در ساخت و ساز شده است. ولی اخیرا با توجه به تقویت کننده ها و استحکام دهنده های نانویی در مصالح ساخت و ساز، موج جدیدی با شتاب فزاینده ای صنعت ساخت و ساز و مهندسی عمران را در برگرفته است.
کربن نانوتیوب ها، استوانه های تو خالی از تک ورقه های گرافیتی هستند که به شکل استوانه پیچیده شده اند، این مواد دارای خواص ساختاری مکانیکی و الکتریکی فوق العاده ای هستند که ناشی از خواص ویژه پیوندهای کربنی و تقارن استوانه ای آنهاست.
در مورد کربن، کربن نانوتیوب ها و کربن فایبرز، خواص، کاربردهای و روش های تولید انواع مختلف آنها و Modify کردن کربن نانوتیوب ها و کربن فایبرز، خواص، کاربردهای و روشهای تولید انواع مختلف آنها و آنها بر حسب نیاز، تحقیقات تاکنون انجام گرفته است و از آنجا که نانو لوله های کربن از کربن گرافیتی ساخته شده اند مقاومت بسیار خوبی در برابر حملات شیمیایی داشته و نیز پایداری حرارتی خیلی خوبی دارند.
در این مقاله سعی شده است تحقیقاتی جامع پیرامون نحوه تولید نانو تیوب ها صورت گیرد و همچنین استفاده کاربردی این علم را در صنعت ساختمان در حوزه سیمان و بتن مورد ارزیابی قرار دهیم.
http://khabarhayeomran.persianblog.ir/
1- مقدمه
کربن نانوتیوب ها Carbon Nano Technology (CNT) یکی از مهمترین زمینه های تحقیقاتی در نانوتکنولوژی می باشند. خواص و پتانسیل ویژه و انحصاری آنها برای کاربردهای ارزشمند تجاری، طیف وسیعی از الکترونیک تا کنترل فرایندهای شیمیایی را در برمی گیرد. این امر موجب تلاش بسیار عظیمی جهت تحقیق در مورد نانوتیوب ها در پنج سال اخیر شده است. با توجه به فعالیت های وسیع تحقیقاتی، به پتانسیل کار بردی این تحقیقات در صنعت ساختمان توجه بسیار کمی شده است.
مقاله حاضر سعی در پر کردن شکاف تحقیقاتی بین CNT ، مواد و مصالح ساختمانی دارد. ساختمان، خواص و چگونگی حصول کربن نانوتیوب ها در این مقاله بررسی شده، پتانسیل های کاربردی بطور عام و خاص برای صنعت ساختمان ا رائه شده است. میتوان کربن نانوتیوب ها و انواع اصلاح شده و تغییر شکل یافته گرافیت تصور کرد.
گرافیت از لایه های بسیار زیاد اتم های کربن که به فرم شش گوش بهم متصل و ورقه های مسطحی را تشکیل می دهند شکل گرفته است.
پیوند بین لایه های ضعیف و پیوند کربن اتم ها (داخل لایه ها) قوی می باشند. CNT را می توان ورقه یا ورقه هایی از گرافیت تصور کرد که لوله شده باشند.
CNT می تواند به شکل نانوتیوب های تک جداره (SWNT) مثل یک ورقه لوله شده و یا چند جداره (MWNT) شبیه به چند ورقه که با هم لوله شده باشند، موجود باشد.
CNT با انواع مختلف Chirality (کرلیتی) می تواند تولید شود.
کرلیتی آرایش شش گوشه اتم های کربن است که در جهت محور تیوب فرم گرفته اند. پس ممکن است دو تیوب با قطر یکسان ساختمان متفاوتی داشته باشند، اگرچه منحصرا از اتم های کربن تشکیل شده باشند.
CNT توسط بردار کردن شان تحت عنوان (m,n) شرح داده می شود که m و n اعداد صحیح هستند.
تیوپ (m,0) برای مثال (100) یک تیوپ مدل صندلی دسته دار (armchair) را توصیف می کند. که شش گوش ها در تیوپ مستقیما به موازات طولشان درست شبیه دسته های یک صندلی دسته دار امتداد پیدا می کنند. در حالیکه تیوپ با m=n برای مثال ( 5،5 ) تیوپ زیگزاگ خوانده می شود، که شش گوش ها به صورت زیگزاگ در طول لوله پایین می روند.
نانوتیوب نمایش داده شده در شکل 1 نیز یک نانوتیوپ زیگزاگ است. تیوب ها همچنین ممکن است بین این دو منتهی الیه کیرلیتی داشته باشند. مثل تیوپ (4و5) که می تواند توسط پیچیدن یک تیوب با بردارهای نشان داده شده در پایین شکل شماره 2 فرم بگیرد.

2- روش‌های تولید نانوتیوپ (CNT)
سه مسیر مختلف جهت تولید CNT انتخاب شده است [1]. اولین روش یافته شده، تخلیه قوس الکتریکی (Electric Arc – discharge) را مورد استفاده قرار داده، به نحوی که یک جریان الکتریکی ولتاژ قوی از هوا (یا یک گاز خنثی یا گاز واکنشی) (reactive gas) عبور کرده به الکترود کربنی هدایت می شود.

روش‌های دیگر:
Laser Ablation، قطع یا سائیدگی لیزری است که در این روش یک پرتو لیزری قوی مستقیما کربن را هدف قرار می دهد. CVD، Chemical Vapor Deposition)) نشاندن (Deposit) کردن بخارات شیمیایی می باشد، که گازی با پایه کربنی مانند متان را در درجه حرارت‌های بالا و گاهی فشارهای بالا مورد استفاده قرار می دهند.
در تمام سه مورد مختلف، اتم های کربن آزاد انرژی مورد نیاز جهت شکل گیری کربن نانوتیوب‌ها بجای گرافیت یا کربن آمفرف (کربن بی شکل و غیرمتبلور) را تامین می کنند. MWNT بدون حضور کاتالیست بتواند حاصل شود ولی SWNT عموما نیاز به حضور کاتالیست (Transition Metal Cat) فلز انتقالی جهت فرم گرفتن دارند.
کاتالیست ها نوعا بشکل ذرات نانوئی موجود می باشند. تصور می شود اتم های کربن منفرد داخل ذره شده به سطحش نفوذ می کنند جائیکه به تیوب یا تیوب های در حال رشد می پیوندند [2].
بسته به شکل و سایز ذره و شرایط محیطی موجود، SWNT یا MWNT شکل خواهد گرفت. همچنین طول نهایی CNT به شرایط رشد بستگی دارد. جزئیات بیشتر در مورد سنتز CNT در مرجع [1] یافت می شود.
حضور کاتالیست جهت تولید CNT منتج به تولید رشته های منظم [3] CNT یا کریستال‌های منفرد بزرگ متشکل از چندین تیوپ [4] می شود، البته با کنترل موقعیت کاتالیست بهرحال بیشتر نانوتیوب‌ها به فرم دسته ای یا رشته ای تولید شده، بشکلی که تیوب‌های متعدد با نیروهای واندروالس بهم چسبیده اند. بیشتر تصاویر CNT در واقع تصاویر رشته های CNT هستند، فقط AFMها "Atomic Force Microscopes" و میکروسکوپهای الکترونی با قدرت تفکیک پذیری بالا (High resolution) می توانند تصاویر لوله های منفرد را نمایش دهند.

شکل 1 - طرحی از یک نانو تویپ تک جداره

شکل 2 - بردارهای کیرل نانو تیوپ و نمای شماتیک تیوپها از بالا (نقطه های سیاه اتم کربن هستند)

http://khabarhayeomran.persianblog.ir/

نظرات ()

برج تهران – Tehran Tower

نویسنده: محسن فتحی - ۱٥ آبان ۱۳٩٠

پروژه برج تهران با هدف استفاده از ایجاد تراکم عمودی به منظور جلوگیری از گسترش افقی در منطقه‌ای مسکونی خاص، طراحی و به مرحله اجرا گذاشته شده و این سیاست با توجه به گسترش بی‌رویه افقی شهر تهران به عنوان سیاست اصولی طراحی برج اتخاذ شده است.

موقعیت برج در تلاقی بزرگراه‌های اصلی و مهم شهر تهران، دسترسی مناسبی برای ساکنین به نقاط مختلف را فراهم کرده است. به لحاظ تأمین حداکثر نما و نور با توجه به محدودیت زمین انتخاب طرحی شکسته که در قالب حجمی پایدار هم از نظر استیک (زیبایی شناسی) و هم از نظر پایداری سازه‌ای مناسب باشد، معماری را بسمت انتخاب سطح مقطع ستاره سه‌پر رهنمون نمود.

ایجاد وحدت بصری لازم در نما و در نظر گرفتن مسائلی نظیر فشار باد و شرایط اقلیمی از نظر تابش آفتاب و همچنین سرعت در اجرا استفاده از مدول‌های تیپ شده و پیش ساخته را در طراحی نما مطرح نمود. به لحاظ ایجاد جذابیت بصری تنها در پایه برج در ارتفاعی که بیشتر برای ناظر مستقر در پایین‌دست قابل دید است، با ایجاد یک رواق (کلوناد) دایره‌ای شکل که ارتباط دهنده بخش‌های مختلف ورودی و محوطه و تأسیسات رفاهی و خدماتی است، جذابیت و تنوع بخشی لازم معماری در نظر گرفته شده است.

جهت رفاه ساکنین و استفاده از سیستم‌های بهینه مدیریتی، سیستم تأسیساتی ساختمان مجهز به کنترل‌های هوشمند است.

مشخصات کامل ساختمان برج را در مقاله‌ی حاضر مطالعه فرمایید.

Tehran Tower — برج تهران
برگرفته از: ماهنامه ساختمان و کامپیوتر

نظرات ()

جدیدترین اطلاعت واخبار مهندسی

نویسنده: محسن فتحی - ۱٦ اردیبهشت ۱۳٩٠

The inspection is achieved by a specific car, equipped with coils located in front of the first axle. The carrier current level is measured and recorded at each position of the train , while the track circuit is shunted by the inspection train itself. This recorded signal has a specific signature due to the presence of electrical components on the track (trimming capacitors, electrical separation joints?) .

The aim of the presented study is to both detect and localize defects in a context of predictive maintenance. The first phase of the project has been dedicated to the electrical modelling of the track circuit while the second phase is focused on pattern recognition approaches.

Different diagnosis systems have been studied. A global diagnosis method based on pattern recognition approach is performed. In this case, a multilayer neural network is used as a classifier to assign the measured signals to one of the two classes (no major defect / major defect), according to their estimated posterior probabilities. A suitable signal pre-processing is optimised in order to transform the data representation space and to make the classification easier. A reduced set of relevant features are extracted to approximate the signal. A detection module was implemented under Matlab?. Performances estimated on simulated signals reach 97%. Reliable results are also obtained on the few labelled measurements.

An iterative physical diagnosis is designed to detect the defects on the trimming cells. Instead of the global electrical model that requires the adjustment of 100 parameters, the iterative approach considers a sliding physical model with no more than 4 parameters to optimize that correspond to one trimming cell characteristics. Once the parameters of one cell are obtained, we study the next cell, and so on, until the whole track circuit is analysed. Then the diagnosis task consists in comparing the optimised parameters to the standard real ones corresponding to a reliable track circuit.
		A diagnosis based on « mixture of experts ». The idea is to exploit the spatial dependency between trimming cells into the decision phase. One classifier is built per trimming cell. Each of them has its own representation space. The method rests on the following observation: when a defect occurs, the signal is entirely modified between the defect and the receiver. Hence the output of each elementary classifier gives information about the presence of defect on its own trimming cell and also on the cells located after it. The fusion of all classifiers responses is performed using the transferable belief model (TBM) theory to assign an observation to a given class

نظرات ()

با عرض سلام وخسته نباشید خدمت تمام هم رشته ای های خودم{عمران} امیدوارم با این وبلاگ کمکی به عزیزان کرده باشم فضای این وبلاگ با وبلاگهای مشابه متفاوته.خودتون متوجه میشید.مطمئنا فراتر از یک وبلاگه.راستی آرشیو یادتون نره.با تشکر .محسن فتحی fathi.m.021@gmail.com

تماس با من