السيراميك الزجاجي النانوي



خفيف الوزن | وظيفي | مقاوم للصدمات

الزجاج، على الرغم من اعتباره مادة بسيطة، يساهم بشكل كبير في تقدم المجتمع. لقد وفرت تقدمًا تحويليًا في مجالات متنوعة مثل التطبيقات في مجالات متنوعة مثل الطب والإلكترونيات والاتصالات عالية السرعة والهندسة المعمارية والنقل.

تتيح المرونة في تكوين الزجاج إمكانية ضبط خصائصه بدقة لمجموعة واسعة من التطبيقات. في قلب تحسين أداء الزجاج، على الرغم من أنه لم يكن معروفًا من قبل، يكمن أحد الأصول الرئيسية التي يعود تاريخها إلى القرن الرابع، مع كأس Lycurgus الشهير - تكنولوجيا النانو.

ضرورة تكنولوجيا النانو

إن قوة/صلابة المادة هي مقياس لمدى قدرتها على امتصاص الطاقة و/أو التشوه دون أن تتكسر. على الرغم من أن الزجاج يتم تقويته حاليًا بمعالجات سطحية مثل الطلاء الكيميائي، إلا أن الهشاشة العامة للزجاج الأساسي نفسه تظل مسألة يجب معالجتها بمزيد من الدقة الجراحية.

ومن ثم، فإن الضرورة تكمن في إنشاء أنظمة زجاجية حيث لا تقتصر الوظيفة المطلوبة (المتعددة) على طلاء السطح الذي يمكن خدشه أو تعرضه للعوامل الجوية مع مرور الوقت عند التعرض للعناصر، بل يحمل المنتج الزجاجي الميزات الوظيفية كجزء لا يتجزأ من مركب الزجاج.

ولتحقيق ذلك مع تعزيز النظام الزجاجي ضد الكسر، تعد المواد النانوية ذات الطور الكمي متناهية الصغر (أي أقل من 20 نانومتر) مفيدة جدًا حيث يمكن دمجها بجرعات دقيقة، مع تقديم الوظائف الضرورية بكفاءة في ظل مجموعة واسعة من الظروف التشغيلية.

شركة NANOARC هي شركة تكنولوجيا النانو المتخصصة في تصميم وتصنيع حلول مستوحاة من الطبيعة. ما نفهمه من الطبيعة هو أن هناك خشونة على مقياس متناهية الصغر، والتي يمكن لمعظم الكائنات الحية والمواد أن تلتصق بها، مثل الفيلكرو على السطح. ثم هناك خشونة بمقياس النانو، وهي خشونة صغيرة جدًا لدرجة أن معظم الكائنات الحية والمواد لا يمكنها الالتصاق بمثل هذا السطح.

رمال الصحراء هي واحدة من تلك الأسطح التي تتمتع بخشونة سطحية نانوية منخفضة للغاية.



واجهة كوانت سيراميك

في الأساس، يتم تحفيز الرابطة المادية عن طريق قوى فان دير فالز الذرية أكثر من التفاعلات الفيزيائية.

لربط رمال الصحراء، والمواد الكمية ذات أحجام الجسيمات القريبة من خشونة رمال الصحراء النانوية، من أجل "الاستشعار" بشكل أفضل على المستوى الذري والعمل كواجهة ربط، لتشكيل زجاج أقوى وأكثر وضوحًا وعالي الأداء، مع رمال الصحراء.

تتمتع قدم الوزغة بمجموعة كثيفة من الخيوط النانوية، التي تساعدها على التفاعل مع قوى فان دير فالز والالتصاق بالأسطح الملساء، حيث لا تستطيع الحيوانات الأخرى القيام بذلك.

تمتلك مواد Quant-Ceramic مساحة سطح محددة عالية جدًا تمكنها من التشابك على نطاق ذري مع واجهات جزيئات الرمال الصحراوية، والتوسط في عملية الارتباط وتعزيز مواد الزجاج الرملية الصحراوية بطريقة لا يمكن تحقيقها بدونها.

بفضل التركيب الكيميائي وبنية الشبكة البلورية، توفر إضافات النانو السيراميكية الكمية وظائف للزجاج، تتجاوز القوة الميكانيكية مثل الحماية الفعالة من مسببات الأمراض، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية، وتخفيف الإشعاع النووي، مع الشفافية البصرية، والإدارة الحرارية والمزيد.

التفاعل النانوي مع رمال الكثبان الرملية


هناك نقص عالمي في رمال مجاري الأنهار والشواطئ، لتلبية الطلب العالمي على صناعتي الزجاج والبناء. ويتم تجريد مجاري الأنهار والشواطئ من رمالها، مع تمزيق الأراضي الزراعية والغابات للحصول على المواد الخام.

يتم تدمير النظم البيئية بسبب الافتقار إلى الإبداع، في عالم لا يفتقر إلى الرمال الصحراوية، والتي تعتبر في المقام الأول "عديمة الفائدة".

تحتاج رمال الصحراء ببساطة إلى واجهة مادية مناسبة لجعلها قابلة للاستخدام. وتقدم شركة Quant-Ceramics الحلول اللازمة لتحقيق ذلك.



التحديات الأساسية

تعد السيليكا عنصرًا أساسيًا في إنتاج الزجاج لأنها تحدد قوة الزجاج ووضوحه ولونه. تعد نقاء وتماسك رمل السيليكا المستخدم في صناعة الزجاج أمرًا حيويًا لضمان أن يتمتع المنتج النهائي بالخصائص المرغوبة. يمكن تحقيق معامل يونج >70 جيجا باسكال وقوة انثناء >45 ميجا باسكال في الزجاج المنتج من مكونات رمل الصحراء، وذلك باستخدام الإضافات (النانوية) الصحيحة.

تبلغ النقاء الأولي للسيليكا 52.1% من الوزن لرمل الصحراء، و39.3% من الوزن لرمل النهر، و35.8% من الوزن لرمل البحر.

ومع ذلك، يمكن لبعض رمال الصحراء أن تحتوي على أكثر من 90% من وزنها من السيليكا، مما يجعلها تذوب في درجات حرارة أعلى من الرمال التي تحتوي على أقل من 50% من وزنها من السيليكا والتي يمكن أن تذوب في درجات حرارة أقل من 1650 درجة مئوية.

لكن رمال الصحراء لا تستخدم عادة في تصنيع الزجاج بسبب حبيباتها المستديرة والناعمة التي تتشكل بسبب تآكل الرياح، مما يجعل من الصعب ربط جزيئات الرمل مع بعضها البعض، في درجات الحرارة المرتفعة اللازمة لإنشاء الزجاج.

السيراميك النانوي الزجاجي


واعتمادًا على حجم البلورات بالنسبة إلى الطول الموجي للضوء، يمكن تصميم السيراميك الزجاجي ليكون إما شفافًا (على سبيل المثال، مع بلورات نانوية) أو معتمًا (على سبيل المثال، مع بلورات متناهية الصغر). 


عندما يتعلق الأمر بتعزيز أي نظام مادي، يجب على المرء أن ينظر إلى الطبيعة للحصول على إشارات التصميم الأساسية.


تسعى الطبيعة دائمًا إلى خفض الطاقة اللازمة لحدوث أي تفاعل أو حدث معين. مع وضع ذلك في الاعتبار، من الممكن اللعب على هذا التأثير، لجعل بدء عملية معينة وانتشارها أكثر صعوبة. في الزجاج، يتمثل ذلك في تكوين الشقوق وانتشارها. عندما يتم تطبيق حمل على مادة ما، فإنه يضفي قدرًا كبيرًا من الطاقة على المادة، مما يخلق حالة تحتاج فيها المادة الآن إلى الاستجابة لهذه الطاقة. وبعد تجاوز الحد المرن، عادةً ما تقوم المادة الهشة مثل الزجاج أو السيراميك بتبديد هذه الطاقة من خلال تكوين أسطح جديدة على سبيل المثال من خلال تكوين الشقوق.


تقدم البلورات النانوية الزجاجية مجموعة متنوعة من الخصائص المفيدة لتعزيز صلابة الزجاج المتصدع. يعمل الوجود الفيزيائي للبلورات النانوية متناهية الصغر والمشتتة جيدًا كموانع لانتشار الشقوق.  ويحدث ذلك لأنه عندما يصادف صدع منتشر واجهة بلورة نانوية، يجب على الصدع إما أن يغير اتجاه انتشاره للتحرك حول البلورة النانوية أو أن يبدأ صدع جديد من خلال مرحلة البلورة نفسها.  


ومع ذلك، عندما تكون البلورة النانوية صغيرة بما يكفي للحد من تكوين حدود الحبيبات داخل شبكتها البلورية، فإن احتمال وجود موقع صدع يكون محدودًا للغاية. ويؤدي مثل هذا الإحباط للعملية الطبيعية للأشياء إلى خلق حاجز طاقة ضخم لدرجة أن تكوين مسار لانتشار الصدع يؤدي إلى سيناريو غير مواتٍ من الناحية الطاقية ويكون الكسر محدودًا أو محظورًا تمامًا. 



قوة عالية بوزن أقل


ولكي يكون انتشار الشق محدودًا بشكل كبير حول بلورة نانوسيراميك نانوسيراميك مملوءة بالزجاج (زجاج نانوسيراميك)، فإن هذه الأساسيات ضرورية:

يُعد التشتت المنتظم والكثيف لبلورات السيراميك النانوية داخل المصفوفة الزجاجية أمرًا بالغ الأهمية


يجب أن يكون بُعد بلورات السيراميك النانوية أقل بكثير من 20 نانومتر، لتقليل أو منع تكوّن حدود الحبيبات داخلها


يجب أن تضفي تركيبة بلورات النانو-سيراميك النانوية وظائف متعددة مثل الخواص الكيميائية والبصرية والكهربائية على الزجاج التي تساعده في الحصول على المتانة والاحتفاظ بها



يتمثل التحدي الرئيسي الذي تتم مواجهته أثناء تحضير المركبات النانوية المصفوفة الزجاجية النانوسيراميكية في القدرة على تحقيق تشتت متجانس للبلورات النانوية فيها.  يميل التكتل المتكتل بحجم الميكرومتر من الجسيمات النانوية الكبيرة على وجه الخصوص (غالبًا ما يكون حجمها > 30 نانومتر) المستخدمة في الأحمال الثقيلة إلى توليد تأثيرات ضارة على الخواص الحرارية والميكانيكية للزجاج، حيث يوجد عدد أقل من جسيمات التسليح في مناطق أخرى وقد تعمل التكتلات كمراكز للعيوب، والتي يمكن أن تعمل كمبادئ للتصدع تؤدي إلى فشل هيكلي للمركب الزجاجي.



مسائل التحكم في حجم جسيمات النانو سيراميك النانو سيراميك


من خلال تقليل حجم جسيمات السيراميك النانوي إلى أقل من 20 نانومتر، يمكن للمرء التأثير على عدد الاضطرابات المتراكمة عند حدود الحبيبات وتعزيز قوة الخضوع للسيراميك النانوي، أي الحد الأقصى للإجهاد الذي تتحمله بلورة السيراميك النانوي قبل أن يبدأ التشوه. 


توزيع كمية كبيرة منها داخل مصفوفة زجاجية والحصول على كثافة عالية من مواقع التعزيز، داخل مصفوفة زجاجية. وهذا أمر سهل مع جسيمات السيراميك النانوية متناهية الصغر لأن متوسط عدد هذه الجسيمات الموجودة داخل وحدة حجم المادة يزداد أضعافًا مضاعفة، مع انخفاض حجم الجسيمات، على سبيل المثال يمكن استبدال جسيم سيراميك بحجم 1 ميكرومتر بحوالي ألف جسيم نانو سيراميك بحجم 1 نانومتر. وهذا يعني أنه مع انخفاض الحجم والكتلة، يمكن تحقيق توزيع أعلى كثافة لجسيمات السيراميك النانوية داخل مصفوفة زجاجية، بجرعة أقل بكثير من تلك التي يتم الحصول عليها مع الجسيمات الدقيقة أو حتى الأكبر (> 20 نانومتر).


زجاج مقوى بالنانو كيميائياً


ينشأ الكسر الزجاجي حتمًا من المقياس النانوي (أي كسر الرابطة). ويُعد التقسية الكيميائية طريقة فعالة للغاية لتحسين القوة من خلال دمج إجهاد انضغاطي عالٍ في أسطح الزجاج. يمكن تحقيق التصميم الأمثل طوبولوجيًا للزجاج على مستوى المقياس النانوي، باستخدام بلورات السيراميك النانوية ذات التركيب المتغير، بالإضافة إلى مزايا الأبعاد النانوية البلورية النانوية، لتمكين تبديد الطاقة المطبقة على سطح الزجاج من خلال التكثيف الموضعي حول القشرة البادئة، بدلاً من تكوين الشقوق داخل الزجاج نفسه.


وبفضل خبرتنا الأساسية في تصميم وتصنيع بلورات السيراميك النانوية بحجم أقل من 20 نانومتر، فإن شركة NANOARC في وضع جيد لمساعدة صناعة الزجاج على دفع أداء الزجاج من حيث المتانة الكيميائية والهيكلية. ونظرًا لكوننا نعمل في مجال تعدد الأشكال النانوية كجزء من عملية تصميم المواد النانوية لدينا، فإننا نتيح للمصنعين إمكانية اعتماد منتجاتنا بسلاسة، دون مخاوف من التوافق الكيميائي.

يتم تخصيص مساحيق النانو الخاصة بنا من حيث الحجم والتركيب، من أجل التكامل السلس لوظائفها المميزة والفريدة من نوعها أثناء عملية تصنيع الزجاج. توفر المساحيق النانوية أيضًا المتانة بالإضافة إلى الحفاظ على الجمالية. كن التطبيق المستهدف عبارة عن مجموعة من مكونات الليزر ذات الحالة الصلبة، وشاشات الهواتف الذكية أو الأجهزة المحمولة، والألياف الضوئية، وعدسات المجاهر والكاميرات، وأدلة الموجات أو الجدران الزجاجية ونوافذ الألواح الشمسية التي تتطلب متطلبات فنية.


الحل لدينا

تتكون حلولنا من مساحيق نانوية ذات مساحة سطحية عالية مع تركيبات كيميائية مختارة بعناية، وحجم جسيمات متناهية الصغر تم اختياره استراتيجيًا للاستفادة من التأثيرات الكمومية وإعادة تعريف البنية البلورية، للاستفادة من قوة البنية النانوية، للحصول على وظائف فريدة ومعززة.

من خلال مساحيقنا النانوية فائقة الدقة والمصممة ذريًا، يمكننا تطوير أنظمة زجاجية عالية الأداء مع تعزيزات الميزات مثل:

تعزيز الشفافية البصرية لتحسين الفحص المجهري وحصاد الطاقة

الخصائص البصرية مصممة

قوة ميكانيكية أعلى بوزن أخف ومسامية منخفضة

تعزيز النقل الحراري للحفاظ على الطاقة

مقاومة للبقع

تصفية للأشعة فوق البنفسجية مع الشفافية

حماية مضادة للميكروبات والفطريات دون الحاجة إلى التنشيط الضوئي

توهين الإشعاع النووي المؤين

منتجات

انقر فوق "شراء" بجوار المنتج (المنتجات) محل الاهتمام للدفع ببطاقة الائتمان أو اتصل بـ trade@nanoarc.org لطلب فاتورة للدفع عن طريق التحويل المصرفي.


الاستخدام: أضف المسحوق النانوي بالجرعة المطلوبة إلى المزيج الزجاجي الخاص بك، ثم قم بتوزيعه جيدًا، ثم تابع كالمعتاد.


نموذج الاشتراك: احصل على خصومات وشحن مجاني على المشتريات المسبقة على منتجات مختارة أقل من أحجام الطلبات المجمعة

  ربع سنوي ( 5 % ) | نصف سنوي (10%) | سنويا ( 15 %)

QG-M (كيو جي-إم)


مقاومة الحرارة: حتى 2852 درجة مئوية (5166 درجة فهرنهايت)

اللون: مسحوق نانوي أبيض

مساحة السطح (BET): 35930 متر مربع/كجم

مؤشر الانكسار: 1.71

الجرعة: 0.005 - 0.007% وزناً من مزيج الزجاج (أو حسب الحاجة للتطبيقات المحددة)


التطبيقات: يساعد على خفض درجة حرارة التبلور ويسهل التحول الطوري من β-quartz إلى β-spodumene في سيراميك زجاج الليثيوم والألومينوسيليكات. مضاد فعال للبكتيريا والخميرة والأغشية الحيوية.

انظر الأسعار

الكمية | السعر


25 جرامًا (0.88 أونصة)   | 2900 دولار

250 جرامًا (8.81 أونصة) | 28000 دولار

1 كجم (2.2 رطل)   | 110000 دولارًا


أسعار الطلب بالجملة: من 1 طن | اتصل على trade@nanoarc.org

QG-C (كيو جي-سي)


البنية النانوية: جسيمات نانوية كروية مجوفة (قطرها < 25 نانومتر)

مساحة السطح (BET): 38800 متر مربع/كجم

اللون: مسحوق نانوي أبيض

مؤشر الانكسار: 1.59

مقاومة الحرارة: حتى 1339 درجة مئوية (2442 درجة فهرنهايت)

الجرعة: 0.003 - 0.005% وزناً من مزيج الزجاج (أو حسب الحاجة للتطبيقات المحددة)


التطبيقات: مثبت، حشو نانوي، قوة الانحناء، صلابة الكسر، مقاومة انتشار الشقوق الدقيقة، يساعد على تحسين القوة الميكانيكية والكيميائية لجسم الزجاج، وتقليل الانكماش الناتج عن الحرق.

انظر الأسعار

الكمية | السعر


25 جرامًا (0.88 أونصة)   | 2,550 دولارًا

250 جرامًا (8.81 أونصة)  | 24,000 دولارًا

1 كجم (2.2 رطل)   | 95,000 دولارًا


أسعار الطلب بالجملة: من 1 طن | اتصل على trade@nanoarc.org

QG-I  FLEX ( كيو جي-اي فليكس) 


الهندسة المعمارية النانوية: صفائح/رقائق رقيقة ذريًا (سمك < 1 نانومتر)

مساحة السطح (BET): 63520 متر مربع/كجم

اللون: مسحوق نانوي أبيض لامع

مؤشر الانكسار: 2.029

مقاومة الحرارة: حتى 1975 درجة مئوية (3587 درجة فهرنهايت)

الجرعة: 0.001 - 0.003% وزني من مزيج الزجاج (أو حسب الحاجة للتطبيقات المحددة)


التطبيقات: ترشيح محسن للأشعة فوق البنفسجية، مضاد للبكتيريا، مضاد للتلوث، مضاد للتآكل، تقليل المسامية، تمدد حراري منخفض وإدارة قوة ميكانيكية محسنة (ضغطية وانثناءية)، حشو نانوي للشقوق.

انظر الأسعار

الكمية | السعر


25 جرامًا (0.88 أونصة)   | 4,150 دولارًا

250 جرامًا (8.81 أونصة) | 40,000 دولارًا

1 كجم (2.2 رطل)   | 159,000 دولارًا


أسعار الطلب بالجملة: من 1 طن | اتصل على trade@nanoarc.org

QG-THERM (كيو جي-ثيرم)


بنية النانو: صفائح/رقائق رقيقة ذريًا (سمك < 1 نانومتر)

مساحة السطح (BET): 49550 متر مربع/كجم

مقاومة الحرارة: حتى 1597 درجة مئوية (2907 درجة فهرنهايت)

اللون: مسحوق نانوي أسود/بني مائل إلى السواد

مؤشر الانكسار: 2.42

الجرعة: حسب الحاجة للتطبيقات المحددة


التطبيقات: نقل حراري فعال، وحجب أشعة جاما، وامتصاص الزرنيخ والمعادن الثقيلة وبقايا المضادات الحيوية.

انظر الأسعار

الكمية | السعر


25 جرامًا (0.88 أونصة)   | 4,475 دولارًا

250 جرامًا (8.81 أونصة) | 44,000 دولارًا

1 كجم (2.2 رطل)   | 175,00 دولارًا


أسعار الطلب بالجملة: من 1 طن | اتصل على trade@nanoarc.org

CERAM QUANT-NEUTRON


الهندسة النانوية : < 20 نانومتر (0.02 ميكرومتر) جسيمات نانوية

اللون: مسحوق نانو أبيض

الجرعة: 0.001% أو حسب الحاجة لطبيعة التعرض للإشعاع

مقاومة الحرارة: حتى 2973 درجة مئوية (5383 درجة فهرنهايت)


التطبيقات: يتميز بموصلية حرارية ممتازة، وبالتالي فهو خيار مثالي للفواصل في صهر الزجاج. يتيح نقل الحرارة بكفاءة لضمان تسخين موحد لمنتجات الزجاج.

يساعد على خفض درجة حرارة إزالة التزجيج من الزجاج لتسهيل الصهر. يقلل من لزوجة الزجاج عند أي درجة حرارة معينة، مما يتيح خلطًا أسهل للمكونات ويسمح للفقاعات بالخروج من الزجاج. عند إضافته إلى الزجاج، ينتج عنه منتج مقاوم للكسر، مع تمدد حراري أو انكماش منخفض.

يمكن استخدامه لتقديم طلاءات فائقة الرقة مقاومة للتآكل، وتعزيز التوهين النيوتروني بطبقة رقيقة شفافة، ومواد حجب الحرارة لصناعة الطيران ومحطات الطاقة النووية، ومكونات محرك الصواريخ. أدوات القطع عالية السرعة، والترانزستورات، وإضافات البوليمر المجففة لختم الراتينج البلاستيكي، ومواد التشحيم عالية الحرارة، والعزل، والكهرباء عالية الجهد والتردد العالي، وعوازل قوس البلازما، ومواد أفران الحث عالية التردد، ومكونات التبريد، والحفاز عالي الحرارة، والسيراميك الزجاجي المركب.

انظر الأسعار

الكمية                     | سعر


5 جرام (0.17 أونصة) | 8,910 دولارًا أمريكيًا

50 جرامًا (1.76 أونصة) | 60,890 دولارًا أمريكيًا

1 كجم (2.2 رطل)      | 1,156,720 دولارًا أمريكيًا


الطلبات السائبة: 1 طن | الاتصال trade@nanoarc.org