کتاب اصول علم و مهندسی مواد | تویسرکانی

درباره‌ی کتاب اصول علم و مهندسی مواد سیدحسین تویسرکانی

هدف اصلی کتاب علم و مهندسی مواد نوشته‌ی تویسرکانی، کسب آگاهی از ساختار و خواص انواع مواد و شناخت چگونگی تأثیر عوامل خارجی (شرایط کاری و محیطی) بر خواص و رفتار آن‌ها و همچنین شناخت روش‌ها و فرآیندهایی است که با ترکیب و تلفیق آن‌ها با یکدیگر بتوان به خواص مورد نظر برای کاربردهای صنعتی در زمینه های مختلف دست یافت.

پیشرفت های وسیع و سریعی که تاکنون در کلیه زمینه‌های صنعتی رخ داده است، مرهون دستیابی به مواد با کیفیت بالاتر می باشد که در ساخت قطعات ماشین آلات و تجهیزات صنعتی به کار می روند. عموماً اغلب مهندسین شاغل در واحدهای صنعتی، به ویژه طراحی و ساخت و تولید، با مواد مهندسی سر و کار دارند و معمولاً در انتخاب و کاربرد مواد و بررسی تحلیل شکست قطعات شرکت دارند.

در طراحی و ساخت قطعات برای انتخاب جنس آن ها باید به مسائل مهمی مانند روش ساخت، دقت ابعادی، حفظ و نگهداری شکل صحیح اولیه در حین کاربرد، داشتن خواص مورد نظر و حفظ آن خواص برای مدت معین تحت شرایط محیط کار، امکان تعمیر و نگهداری آسان در هنگام کاربرد، سازگاری ماده با دیگر مواد اجزای سیستم، بازیابی آسان ماده، مسائل مربوط به زیست محیطی ماده در ارتباط با ساخت و تولید، هزینه تولید و بالاخره در مواردی، وزن و نوع سطح ظاهری آن توجه شود.

این کتاب می تواند برای دانشجویان بیشتر رشته‌های مهندسی، متخصصان صنایع مختلف و علاقه مندان به علم مهندسی مواد در حد یک درس عمومی دانشگاهی مفید و قابل استفاده باشد.

بخشی از کتاب اصول علم و مهندسی مواد تویسرکانی

رسانایی الکتریکی در پلیمرها: به دلیل این که الکترون های مواد پلیمری درگیر پیوند کووالانسی هستند و ساختار باندی آنها دارای شکاف انرژی () بزرگی است، به رسانایی الکتریکی بسیار پایین آنها منجر می‌شود. پلیمرها معمولاً به عنوان عایق الکتریکی به کار می روند.

در مواردی رسانایی الکتریکی بسیار پایین پلیمرها می‌تواند زیان آور باشد، مانند، الکتریسیته ساکن ذخیره شده در محفظه پلیمری بعضی دستگاه های الکترونیکی و یا موقعی که صاعقه با بال هواپیما یی از جنس پلیمری برخورد می‌کند. این مشکل را می‌توان از دو طریق برطرف کرد:

1- اضافه کردن ماده ای به پلیمر برای بهبود رسانایی الکتریکی آن

2- ایجاد پلیمرهایی که ذاتاً رسانایی الکتریکی خوبی دارند.

مقاومت ویژه پلیمر می‌تواند با افزودن ترکیبات یونی به آن کاهش یابد. بدین ترتیب یون ها به سطح پلیمر حرکت می‌کنند و با جذب رطوبت، بار الکتریکی ساکن را پراکنده می سازند. بنابراین با افزودن مواد پرکننده، مانند ذغال به پلیمر، بار الکتریکی ساکن می تواند در آن پراکنده شود. رسانایی الکتریکی کامپوزیت های با زمینه پلیمری شامل الیاف کربن بهبود می‌یابد. کامپوزیت های هیبریدی شامل الیاف فلزی همراه با الیاف کربن معمولی، شیشه یا آرامید برای بدنه هواپیما، ایمنی در مقابل صاعقه ایجاد می‌کنند.

بعضی از پلیمرها ذاتاً به دلیل افزودن ناخالصی یا با روش‌های خاص فرآیند تولید، رسانایی الکتریکی خوبی دارند. موقعی که به پلیمرهای استال با عامل‌هایی مانند آرسنیک، پنتا فلورید اضافه شود، الکترون ها یا حفره ها قادر خواهند بود، آزادانه از یک اتم به اتم دیگر در انتهای ستون زنجیر پلیمر پرش کنند و در نتیجه، رسانایی الکتریکی پلیمر را تقریباً به رسانایی الکتریکی فلز برسانند. رسانایی الکتریکی بعضی از پلیمر ها، مانند پلی فتالوسیانین می تواند به کمک فرایندهای ویژه‌ای با اتصال عرضی افزایش یابد. بنابراین با استفاده از این فرایند، پلیمر رفتاری مانند نیمه هادی می یابد. به دلیل اتصال عرضی، الکترون ها می توانند راحت تر از باندی به باند دیگر حرکت کنند.

14-1-7 کاربرد های نیمه هادی ها برای تجهیزات الکتریکی

بسیاری از تجهیزات الکتریکی با کاربرد ویژگی های نیمه هادی ها توسعه یافته اند. از جمله این تجهیزات عبارتند از:

مقاومت های حرارتی یا ترمیستورها: از آن جا که رسانایی الکتریکی به دما بستگی دارد، از مقاومت ها که از ترکیبات سرامیکی خاصی با خواص نیمه هادی ها و حساس در مقابل حرارت هستند، برای کنترل و تنظیم دما استفاده می شود. مقاومت همچنین در تجهیزات الکتریکی دیگری، مثل سیستم های هشدار دهنده به کار می روند. با افزایش دما مقاومت الکتریکی کاهش می‌یابد و جریان زیادتری از باند عبور می‌کند و سیستم هشدار دهنده را فعال می‌نماید. ….

مبدل های فشار: ساختار باند و شکاف انرژی تابعی از فاصله بین اتم ها در مواد هستند. موقعی که به نیمه هادی فشار اعمال می گردد، اتم های آن به یکدیگر نزدیک تر می شوند و با باریک تر شدن شکاف انرژی رسانایی الکتریکی افزایش می یابد. بنابراین اگر رسانایی الکتریکی را اندازه گیری کنیم، می توانیم به نوبه ی خود، فشاری را که روی ماده اعمال می شود، محاسبه کنیم.

کتاب اصول علم و مهندسی مواد تالیف سیدحسین تویسرکانی توسط انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان به چاپ رسیده است.

فهرست

• ویرایش چهارم
• نویسنده: سیدحسین تویسرکانی
• انتشارات: دانشگاه صنعتی اصفهان