آزمایشگاه تحقیقاتی طراحی فرآیند و نانو تکنولوژی

سرپرست: دکتر ندا گیلانی- دکتری مهندسی شیمی

 

مقدمه:

استفاده از فناوری­های نوین مانند فناوری نانو، به دلیل گستردگی حوزه­های کاربردی و تاثیرگذاری مستقیم بر اغلب صنایع و علوم، یک فناوری اولویت دار و استراتژیک برای تمامی کشورها از جمله کشور ما ایران، محسوب می­شود. با استفاده از فناوری نانو و توسعه و بومی سازی دانش فنی آن می­توان به خودکفایی نسبی در عرصه­های مختلف اعم از: تولید و بهبود خواص محصولات شیمیایی با کیفیت بالاتر، فرآیندهای جداسازی در حوزه نفت، گاز و پتروشیمی و همچنین تصفیه پساب­های شهری و صنعتی دست یافت. همچنین پس از تولید و ساخت نانومواد مختلف و بررسی کارایی آنها به منظور استفاده در صنایع کشور، می­بایست کارایی این ساختارها را در فرآیندهای تولیدی بررسی کرد که این مهم نیز با طراحی و شبیه­سازی آن فرآیند قابل بررسی خواهد بود.

 

مهمترین اهداف آزمایشگاه:

                    الف) سنتز نانو ساختارها و بررسی عملکرد آن­ها

  1. ساخت و بررسی خواص نانو ساختارهای معدنی و آلی مانند: ساخت نانو حسگرها، نانو سیالات، نانو عایق­ها، نانو جاذب­ها

     2.  بررسی عملکرد نانوساختارهای ساخته شده و استفاده از آنها در جداسازی آلاینده­ها، سلول­های خورشیدی، راکتورها و مبدل­های کاتالیستی

    3. اصلاح نانو ساختار­ها برای افزایش کارایی آن­ها به منظور استفاده از آنها در بهبود کیفیت محصولات شیمیایی

     4. دستیابی به دانش فنی برای تولید نانوساختارهای مناسب و استفاده کاربردی از آنها در صنایع شیمیایی کشور

ب) طراحی فرآیند

استفاده از روشهای تجربی به تنهایی در بسیاری از موارد، برای یک شرایط خاص و محدود کارآمد خواهد بود. برای استفاده کاربردی از عملکرد مواد ساخته شده مانند نانوجاذب­ها، نانوسیالات، نانوکاتالیستها و ... می­توان با استفاده از طراحی و شبیه­سازی سامانه­های مورد استفاده پیش­بینی خوبی از رفتار آن مواد برای سایر محدوده­ها و شرایط عملیاتی داشت. به طور مثال پس از ساخت و بررسی مشخصات مربوط به ساخت یک نانوسیال و یا جاذب ساخته شده، می­توان قابلیت کاربردی این ترکیبات را با استفاده طراحی و شبیه­سازی فرآیندهایی که در آنها قابلیت استفاده دارد، بررسی نمود و سپس پیش­بینی مناسبی برای رفتار آنها در فرآیندها داشت.

از اینرو اهداف ذیل در قسمت طراحی فرآیند مورد نظر است:

  1. پیش­بینی رفتار و محاسبه کارایی مواد قبل از ساخت آنها با استفاده از شبیه­سازی مولکولی (Molecular Dynamic)- با استفاده از شبیه­سازی مولکولی قبل از آنکه مواد را بسازیم و یا سامانه­ای را راه­اندازی کنیم، می­توانیم رفتار آن ماده را در آن محیط پیش­بینی کنیم.
  2. بررسی کارایی مواد ساخته شده در فرآیندهای صنعتی با استفاده از طراحی و شبیه­سازی آنها به منظور استفاده در بخش صنعت- پس از امکان سنجی کارایی مواد جدیدی که قصد ساخت آنها را داریم و در صورت قابل قبول بودن کارایی آنها، اقدام به ساخت آنها خواهیم نمود و به صورت تجربی کارایی آنها را بررسی می­کنیم. سپس به منظور Scale up آنها و استفاده در بخش صنعتی اقدام به طراحی و شبیه­سازی آنها خواهیم نمود.

 

  1.  ارائه روابط و معادلات مناسب با استفاده از داده­های تجربی بدست آمده و مدلسازی آن فرآیند به منظور ارتقا کارایی سامانه­­ها- در این بخش به منظور ارتقا سامانه­ها از مدل­سازی عددی آنها استفاده خواهد شد.