نانو مركب هاي سراميكي جوهرافشان

نانو مركب هاي سراميكي جوهرافشان

۱-مسعود پيمان نيا، ۲-آتشه سليماني گرگانی، ۳-مهدي قهاري
۱- دانشجوي كارشناسي ارشد، مهندسي علوم وفناوري چاپ، موسسه پژوهشي علوم و فناوري رنگ، تهران، ايران

۲- استاديار، گروه پژوهشي علوم فناوري چاپ، موسسه پژوهشي علوم و فناوري رنگ، تهران، ايران

۳- استاديار، گروه پژوهشي نانو، موسسه پژوهشي علوم و فناوري رنگ، تهران، ايران

چكيده

ورود فناوري چاپگرهاي جوهرافشان در صنعت سراميك قدمت كمي دارد ولي با اين وجود استفاده از اين چاپگرهاي ديجيتال، روند رو به رشد بسيار سريعي را طي كرده اند و روز به روز در حال پيشرفت و تكامل مي باشند. اين چاپگرها به طور گسترده اي براي تزئين سطوح سراميكي، كاشي ها و ظروف غذاخوري مورد استفاده قرار ميگيرند. چاپگرهاي سيلك اسكرين در گذشته تنها دستگاه مناسب براي تزئين اين سطوح محسوب ميشدند اما با ورود چاپگرهاي جوهرافشان و پيشرفت هاي كنوني، اين چاپگرها در حال جايگزيني چاپگرهاي سيلك اسكرين در اين صنعت مي باشند. اين چاپگرها نيز با توجه به نحوه خروج قطرات مركب از نازل به دو دسته كلي جوهرافشان هاي پيوسته و جوهرافشان هاي قطره در صورت نياز تقسيم بندي مي شوند. مهمترين موضوع در چاپگرهاي جوهرافشان تهيه مركب مناسب ميباشد، كه با توجه به ساختارشان در تهيه مركب داراي محدوديت هايي از قبيل اندازه رنگدانه ها، پراكنش ذرات و پايداري مناسب مركب مي باشند. با استفاده از نانو مركب هاي سراميكي در اين چاپگرها ميتوان گفت بسياري از اين مشكلات در حال  حل شدن مي باشد و نانومركب هاي مناسب صنعت تهيه شده است. در اين مقاله به بررسي پركاربردترين روشهاي تهيه نانومركب هاي سراميكي چاپگرهاي جوهرافشان كه شامل هم رسوبي، ميكروامولسيون و سل-ژل هستند، پرداخته شده است.

۱- مقدمه

مركب هاي سراميكي غالباً از رنگدانه هاي معدني تشكيل ميشوند تا در مقابل حرارت تحمل بالاي را داشته باشند زيرا پس از اعمال برروي سطوح سراميكي بايد قابليت پخت و پايداري مناسب در دماي بالا را داشته باشند. اين مركب ها به طور گسترده اي جايگزين چاپگرهاي سيلك اسكرين و روشهاي سنتي شده اند و براي تزئين و يا ايجاد نقش بر روي سطوح سراميكي، كاشي ها و ظروف غذاخوري مورد استفاده قرار ميگيرند و نقش هاي دلخواه را بر روي اين سطوح به صورت سفارشي با هزينه بسيار كم ايجاد ميكنند. در واقع موارد ذكر شده دليل اصلي استفاده گسترده از اين چاپگرهاي جوهرافشان و تهيه مركب هاي سراميكي مناسب براي آنها ميباشد]۱[. 

 در روش چاپ سيلك اسكرين، ابتدا مركب هاي رنگدانه سراميكي تهيه شده و توسط دستگاه چاپ سيلك اسكرين بر روي سطح مورد نظر تصوير ايجاد ميشود اما به دليل قيمت گران صفحات اسكرين و هدر رفتن مقدار بسيار زيادي از مركب ها، كيفيت پايين تصوير چاپ شده، عدم توانايي ايجاد جزئيات در تصوير، تهيه شابلون براي هر طرح جديد به صورت مجزا و هزينه بالاي اين فرآيندها اجازه توليد در مقياس كوچك را نميدهد، به همين دلايل صنعتگران سراميكي به دنبال استفاده از راه مناسبتري براي تزئين سطوح سراميكي هستند و به سراغ چاپگرهاي ديجيتالي در اين صنعت رفته اند. چاپگرهاي جوهرافشان و ليزرجت، نمونه هاي از اين چاپگرهاي ديجيتالي ميباشند. چاپگرهاي جوهرافشان تاكنون توانسته اند بسياري از مشكلات موجود در دستگاههاي سيلك اسكرين را برطرف كنند. در چاپگرهاي جوهرافشان امكان بالا قراردادن قطرات بسيار ريز، از مواد مختلف بر روي سطح زيرآيند با دقت و قابليت تكرارپذيري بيشتر از چاپ سيلك اسكرين وجود دارد. اين تصاوير توسط نرم افزارهاي كامپيوتري بر روي صفحه كامپيوتر طراحي و قبل از چاپ مشاهده ميشوند و در صورت لزوم قابل اصلاح ميباشند. توليد محصولات سراميكي تزئين شده با استفاده از چاپگرهاي جوهرافشان زمينه تحقيقاتي نويني ميباشد كه هنوز هم در حال مطالعه، تحقيق و پيشرفت ميباشد. چاپگرهاي جوهرافشان در موارد متعددي مانند ديوارههاي سراميكي نازك ۱، فيلمهاي سراميكي ضخيم ۲و آرايه هاي ميكرو ذرات سراميكي ۳و موارد متعدد ديگر نيز مورد استفاده قرار گرفتهاند]۲،۳[. در سال ۲۰۰۰، اولين نمايشگاه براي معرفي چاپگرهاي جوهرافشان جهت چاپ برروي سطوح سراميكي به منظور تزئين، در كشور اسپانيا برگزار شد. 

اين نمايشگاه توجه بسياري از صنعتگران سراميك را به اين روش نوين چاپ، براي تزئين سطوح سراميكي به خود جلب كرد. پس از برگزاري اين نمايشگاه روند بسيار سريعي براي حل مشكلات و محدوديتهاي اين روش چاپ طي شد و باعث بهبود برخي از محدوديتها از قبيل سرعت چاپ، افزايش كيفيت چاپ و بهبود مركب هاي مصرفي، نسبت به قبل شد و اين چاپگرها به سرعت جاي خود را در صنعت سراميك و دكوراسيون باز كردند. البته اين فناوري چاپ محدوديتهايي نيز در اعمال و تهيه مركب به همراه دارد. مركبهاي سراميكي جوهرافشان، بايد داراي خصوصيات فيزيكي قابل قبولي مانند پايداري سوسپانسيون، گرانروي ۴، كشش سطحي ۵و اندازه ذرات مناسب باشند تا امكان اعمال اين مركبها توسط چاپگر جوهرافشان بصورت مناسب ايجاد گردد]۴[. تاكنون مركبهاي بسيار زيادي به روشهاي مختلف براي استفاده در چاپگرهاي جوهرافشان تهيه شده ميباشند. اما مناسبترين روش توليد، براي مركبهاي سراميكي در چاپگرهاي جوهرافشان شامل، همرسوبي ۶]۵[، ميكروامولسيون ]۶[و سل-ژل۷]۷[ميباشد. اين مركبها علاوه بر تزئين سطوح سراميكي در موارد خاص مانند وسايل علوم پزشكي ]۸[، اشياء سه بعدي ]۹[و توليد ميكرو آرايه ها ۸ نيز مورد استفاده قرار گرفته اند]۱۱-۱۰[. تمام مركبهاي سراميكي بايد پايداري مناسب داشته باشند و پراكنش ذرات موجود در آنها بايد همگن باشد، همچنين خواص فيزيكي و شيميايي آنها متناسب با خصوصيات چاپگر جوهرافشان مورد استفاده باشد تا قابليت استفاده در چاپگرجوهرافشان را داشته باشند .

۲- انواع چاپگرهاي جوهرافشان

فناوري جوهرافشان روش بسيار اميد بخشي براي تزئين محصولات سراميكي و توليد محصولات سفارشي خاص ميباشد همانطور اشاره شد چاپ جوهرافشان، يكي از روشهاي چاپ غيرتماسي ميباشد كه اساس آن افشاندن قطرات مركب بر روي سطح مورد نظر ميباشد. قطرات پرتاب شده بر روي سطح مستحكم ميشوند، اين استحكام به خاطر تبخير حلال، افزايش دما و يا واكنش شيميايي ميباشد. چاپگرهاي جوهرافشان با توجه به نحوه خروج قطرات مركب از نازل  به  صورت مداوم و خروج قطرات مركب در صورت نياز به دو دسته چاپگرهاي جوهرافشان مداوم و قطره در صورت نياز تقسيم بندي ميشوند. با توجه به نوع چاپگرهاي جوهرافشان مركب مصرفي براي هر كدام از اين چاپگرها نيز متفاوت ميباشد.

تصوير سازوكار چاپگر جوهرافشان مداوم در شكل ۱ نشان داده شده است]۱[. جوهرافشان هاي قطره در صورت نياز با توجه به نحوه ايجاد قطرات مركب و خروج آنها از نازل هاي هد ۱ به دو دسته چاپگر جوهرافشان حرارتي ۲ و جوهرافشان پيزو ۳ تقسيم ميشوند، چاپگرهاي حرارتي در چاپ مركب هاي سراميكي به خاطر وجود رنگدانه هاي معدني، نسبت به جوهرافشان هاي پيزو محدوديتهاي بيشتري دارند. مركب جوهرافشان حرارتي بايد داراي فشار بخار و نقطه اشتعال پايين باشد تا در مركب به راحتي حباب ايجاد شود و امكان خروج قطرات مركب از نازل فراهم گردد، علاوه بر اين وقتي مركب گرما ميبيند ممكن است پايداري خود را از دست بدهند و بلورهاي كوچك نامحلول، ايجاد شوند كه باعث گرفتگي نازل ها و تخريب هد جوهرافشان شود. به همين علت بيشتر از چاپگرهاي پيزو كه پرتاب شدن قطره بدون اعمال گرما و به دليل تغيير شكل و اندازه حجم هد جوهرافشان ايجاد ميشود براي چاپ مركب هاي سراميكي استفاده ميشود. در شكل ۲ و ۳ به ترتيب نحوه تشكيل قطرات مركب در جوهرافشان هاي حرارتي و پيزو نشان داده شده است]۱۶-۱۳[.فناوري جوهرافشان محدوديتهاي زيادي را بر مركب ها تحميل ميكند كه شامل ملزوماتي چون پايداري سوسپانسيون، گرانروي، كشش سطحي، اندازه ذرات رنگدانه و استحكام رنگ ميباشد.گرانروي مركب هاي سراميكي رفتار وابسته به برش ۴ از خود نشان ميدهند، اين رفتار وابسته به جزء حجمي جامد، اندازه ذرات، شكل ذرات و همچنين نيروهاي موجود بين ذرات ميباشد. در حين فرآيند چاپ، سرعت برشي بالايي بر روي مركب اعمال ميشود، گرانروي مركب وابسته به برش و جزء حجمي جامد ميباشد و معمولاً بر سازوكار خروج مركب از نازل تاثير ميگذارد، معمولاً جزء حجمي جامد در مركب هاي سراميكي حدود %۳۰ الي۲۰% حجمي در نظر گرفته ميشود اما در مواردي، خارج از اين محدوده نيز فرمولاسيون شده اند. مناسبترين گرانروي براي اين مركبها حدود mpa.s6 -20  ميباشد.

اگر گرانروي مركب در محدوده پائين باشد امكان حركت سريع در نازل هاي هد چاپگر، حركت آسانتر در كانال هاي موجود در مخزن مركب و نفوذ آسانتر در زير لايه هاي متخلخل را فراهم ميكند اما اگر گرانروي بيش از حد پايين باشد احتمال خروج بي مورد قطرات مركب نيز وجود دارد.در مركب هاي سراميكي، كشش سطحي نيز بسيار مهم ميباشد. كشش سطحي مناسب مركب باعث تسهيل خروج قطرات مركب از نازل، بدون چسبندگي به ديواره هاي هد و يا چكه كردن بي مورد از نازل ميشود، محدوده كشش سطحي مناسب براي مركب هاي سراميكيmN/m25 -35 ميباشد. بزرگ بودن اندازه ذرات جامد در مركب نيز ممكن است باعث بسته شدن نازل هاي هد جوهرافشان بشود. تاكنون دو روش براي ساخت مركب هاي سراميكي گسترش يافته است كه البته هيچ كدام كاملاً مناسب با انتظارات بازار نبوده اند. در يكي از اين مركبها، از رنگ هاي نمكي محلول استفاده شده و رنگهاي ايجاد شده به صورت ناچيزي اشباع ميشوند .

در روش دوم، از رنگدانه هاي ميكرونيزه شده استفاده شده است كه منجر به ايجاد مشكلاتي چون بسته شدن نازلها، ناپايداري مركب، پراكندگي نامناسب رنگدانه ها و كاهش دوام رنگ ميشود. تحقيقات زيادي جهت چيره شدن به اين محدوديتها انجام شده است. بخشي از اين تحقيقات بر روي توسعه رنگدانه هاي نانومتري متمركز شده ميباشد. اين مركبهاي سراميكي نانومتري ميتوانند قابليت تكرار، توليد خوب و اشباع رنگي بالايي بر روي كاشي ها، ظروف غذاخوري و سطوح سراميكي ايجاد كنند]۱،۱۴،۱۵[. قطر نازلها در چاپگرهاي جوهرافشان با توجه به نوع و كاربرد آنها ميتواند متفاوت باشد. غالباً قطر نازل هاي جوهرافشان هاي رايج در بازار حدود۱۰۰-۵۰ ميكرومتر مي باشد، كه براي جلوگيري از خطر گرفتگي آنها بايد قطر ذرات جامد موجود در مركبها حدود ۱% قطر نازلهاي هد  جوهرافشان باشند. اما براي بالا بردن ميزان پايداري اين مركبها بهتر است اندازه ذرات حدود ۱۰۰- ۵۰ نانومتر در نظر گرفته شود تا هنگام خروج قطرات مركب از نازل ذرات جامد به هم چسبيده نشوند و در مركب تشكيل كلوخه ندهند. در مناسبترين حالت بايد شكل ذرات جامد كروي باشد تا كمترين تماس سطح را با هم برقرار كنند و كمترين خطر كلوخهشدن ايجاد شود، رسوبگذاري اين كلوخهها در هد جوهرافشان باعث مسدودشدن نازلهاي چاپگر ميشود. البته خواص رئولوژيكي نيز در نانو مركبهاي سراميكي بسيار مهم و قابل بحث ميباشد. موارد متعددي براي ساخت مركبها وجود دارد كه بايد باتوجه به كاربرد آنها هنگام ساخت مركب در نظر گرفته شود، در شكل ۴ تقسيمبندي كلي چاپگرهاي جوهرافشان و شركتهاي پيشرو در هر روش از فناوري جوهرافشان نشان داده شده است]۱[. البته چاپگرهاي موجود در بازار كه بهصورت فراگير مورد استفاده قرار ميگيرند از نوع پيزوالكتريك و حرارتي ميباشند و چاپگرهاي الكترواستاتيك و مكانيكي ميكرو الكتريك در بازار به تعداد محدودي موجود ميباشد]۱[

۳- روش هاي تهيه نانومركب هاي سراميكي جوهرافشان

مركب هاي رنگدانه سراميكي معمولاً براي تزيين كردن سطوح سراميكي استفاده ميشوند. اين مركبها داراي ذرات درشت، در حدود ۱۰ ميكرومتر ميباشند اما اين مركب هاي سراميكي ميكرونيزه، اشباع رنگي خوبي بر روي سطوح سراميك ايجاد نميكنند به همين خاطر از غلظت رنگدانه بيشتري براي اعمال بر روي سراميك نسبت به سطوح ديگر استفاده ميشود. غلظت و بزرگ بودن اين رنگدانهها مشكلات زيادي را بوجود ميآورد.

اين مشكلات منجر به تهيه نانومركب هاي سراميكي شدند. با استفاده كردن از نانو رنگدانه هاي سراميكي مشكلاتي كه در رنگدانه هاي ميكروني ديده ميشود ديگر وجود ندارد و نياز روز افزون صنعت سراميك به تزيين ارزان قيمت و با دوام كه داراي كيفيت مطلوبي باشد درحال برطرف شدن ميباشد. پركاربردترين روشهاي تهيه نانومركب هاي سراميكي عبارتند از همرسوبي، سل- ژل و ميكروامولسيون ۱ و يا ميكروامولسيون معكوس ۲ كه در موارد متعدد، براي تهيه نانو مركبهاي سراميكي جوهرافشان و تهيه رنگدانههاي سراميكي استفاده شده اند. در ادامه شرحي از اين روشهاي پركاربرد براي تهيه نانومركبهاي سراميكي توضيح داده شده است]۱[.

۱-۳- روش هم رسوبي

روش هم رسوبي، يكي از روشهاي پركاربرد براي توليد نانوذرات در روشهاي شيمي تر۳ ميباشد. اين روش شيميايي به صورت گسترده براي توليد نانوذرات مورد استفاده قرار ميگيرد. تهيه نانوذرات در روش

هم رسوبي از سه مرحله هسته گذاري، رشد و انعقاد تشكيل شده است. از روش هم رسوبي به خاطر سادگي روش كار، عدم نياز به امكانات زياد آزمايشگاهي، انجام واكنش در دماي محيط و توزيع اندازه ذرات مناسب]۱۷[، در مقالات متعدد، براي توليد نانوذرات و تهيه نانومركبهاي سراميكي مورد استفاده قرار گرفته است. به عنوان مثال سيزو اباتا و همكاران ۴ در سال  2011 موفق به ساخت نانومركب سراميكي كبالت آلومينا ۵ شدند اين مركب به خوبي در چاپگرهاي جوهرافشان قطره در صورت نياز مورد استفاده قرار گرفت و تصوير بهدست آمده است. از اين مركب بر روي سطح سراميكي چاپ شد كه از كيفيت خوبي برخوردار بود، نانو رنگدانه هاي تهيه شده در pHهاي  9، ۱۰، ۱۱ و ۱۲ به دست آمدند و مناسبترين رنگدانه سنتز شده در pH12 به دست آمد و قطري حدود ۷۰ نانومتر داشت سپس رنگدانه هاي به دست آمده را با استفاده از نمك آمنيوم پلي كربكسيلات به عنوان عامل پراكنش استفاده كردند و مركب به دست آمده را ۲۴ ساعت در آسياب ماهوارهاي آسياب كردند]۵،۱۸[

در روش هم رسوبي، با كنترل مراحل مختلف واكنش اين امكان وجود دارد كه دو و يا بيشتر از دو نوع پودر را به صورت همزمان در يك ساختار رسوب دهيم، و رنگدانه هايي با قدرت رنگي بالا و يا با ويژگيهاي خاصي در ذرات كه با قرار گرفتن دو نوع اكسيد و يا ذره، در يك ساختار مانند ساختار اسپينلي ۶ امكان پذير است برخوردار شويم.

براي سنتز نانوذرات در روش هم رسوبي غالباً از نمك هاي نيترات و يا كلريد پيش ماده هاي مورد نظر استفاده مي شود. با استفاده از پيش ماده هاي مورد نظر محلولهاي مورد نياز ايجاد ميشود و با افزودن عامل رسوب دهنده در سيستم ايجاد رسوب ميشود، سپس با كلسينه ۷ كردن اين رسوبات به نانوذرات يا نانو رنگدانه هاي مورد نظر دست مييابند ]۵،۱۹،۲۰[.  در مرحله بعد نانو رنگدانه هاي به دست آمده را با پراكنش ۸ كننده هاي مختلف در محيط مناسب بصورت پايدار پراكنده ميكنند و مركبهاي پايداري كه حاوي نانو ذرات تهيه شده هستند، به دست ميآيند. بعد از تشكيل نانومركب، خواص فيزيكي شيميايي سوسپانسيون هاي به دست آمده را بررسي ميكنند تا با چاپگر جوهرافشان مورد نظر هماهنگي لازم را داشته باشند]۵[.

 

2-3-  روش ميكروامولسيون و ميكرو امولسيون معكوس

روش ميكروامولسيون و ميكروامولسيون معكوس نيز از ديگر روشهاي شيمي تر محسوب ميشوند و براي تهيه نانوذرات و توليد مركب هاي جوهرافشان در موارد متعددي مورد استفاده قرار گرفته اند]۲۱،۲۲[.

به عنوان مثال رويسونگ و همكاران۹در سال  2004  با استفاده از سيستم ميكروامولسيون معكوس نانومركب سراميكي بر پايه زيركونيا تهيه كردند. نانومركب تهيه شده مخصوص جوهرافشان هاي قطره در صورت نياز بود كه با ايجاد برخي از تغييرات در فرمولاسيون اين مركب توانستند آن را براي چاپگرهاي جوهرافشان پيوسته۱۰نيز مورد استفاده قرار دهند و با موفقيت بر روي سطح سراميك چاپ بزنند. آنها براي تهيه سيستم ميكروامولسيون از ان اكتان۱۱به عنوان فاز روغن و از ان بوتانول به عنوان فعال كننده كمكي سطح استفاده كردند و اجزاي سيستم را با درصدهاي متفاوت با هم مخلوط كردند تا مناسبترين حالت سيستم به دست بيايد در نهايت مركب مناسبي با اندازه رنگدانه هاي پراكنده شده در حدود ۶-۴ نانومتر به دست آمد]۶[.

سيستم ميكروامولسيون ها از مخلوط آب، روغن، فعال كننده سطح۱۲و يا كمك فعال كننده هاي سطح ۱۳ تشكيل ميشوند، اين سيستم ها هميشه از يك فاز پيوسته و يك فاز گسسته، كه معمولاً آب و روغن هستند تشكيل ميشوند. فعال كننده هاي سطح و كمك فعال كننده هاي سطح نيز در مرز مشترك اين دو فاز قرار ميگيرند. با توجه به اين كه فاز پيوسته روغن باشد و يا آب، در سيستم كره هاي از فعال كننده هاي سطح و كمك فعال كننده هاي سطح به نام مايسل ۱۴و مايسل معكوس۱۵تشكيل ميشوند كه فاز گسسته درون اين كره ها قرار ميگيرد. اگر فاز گسسته از روغن تشكيل شده باشد، سيستم تشكيل شده ميكروامولسيون ناميده ميشود و در صورتي كه فاز گسسته سيستم از آب تشكيل شده باشد سيستم، ميكروامولسيون معكوس ناميده ميشود. قطر مايسل ها و مايسل هاي معكوس در ابعاد نانو ميباشد، در واقع اين مايسل ها و مايسل هاي معكوس در سيستمهاي ميكروامولسيوني و ميكروامولسيوني معكوس مانند نانو راكتورها عمل ميكنند و واكنش هاي كه منجر به توليد نانوذرات ميشوند درون اين كره ها صورت ميگيرند، قطر مايسل ها و شكل آنها را ميتوان با تنطيم شرايط سيستم مانند دماي سيستم، سرعت هم زدن سيستم و نوع فعال كننده هاي سطح مشخص كرد.

پس از انجام واكنش ها و توليد نانوذرات بايد سيستم ميكروامولسيون كاملاً پايدار و شفاف يا نيمه شفاف باشد تا مشخص شود اين سيستم با موفقيت تشكيل شده است]۱،۱۲،۱۷[. در شكل ۵ تصور مايسل و مايسل معكوس نشان داده شده است. براي سنتز نانو مركب هاي سراميكي با روش ميكروامولسيون پس از تشكيل سيستم ميكروامولسيون مورد نظر و تشكيل نانو ذرات حاصل شده بايد به بررسي و تنظيم خواص فيزيكي شيمايي ميكروامولسيون به دست آمده پرداخته شود و با خصوصيات چاپگر جوهرافشان مورد نظر تنظيم ميشوند تا مركب سراميكي، مناسب با چاپگر جوهرافشان تهيه شود و در روند چاپ مشكلي ايجاد نشود ]۶[.

۳-۳- روش سل- ژل

يكي ديگر از روش هاي مناسب براي سنتز نانوذرات روش سل- ژل ميباشد كه براي تهيه نانو رنگدانه هاي سراميكي در موارد مختلف از جمله تهيه نانومركب هاي سراميكي چاپگر جوهرافشان مورد استفاده، قرار گرفته است]۲۳،۲۵-۱۴[. به عنوان مثال زهن جون و همكاران در سال ۲۰۰۸ با استفاده از روش سل- ژل مركب سراميكي جوهرافشان هاي قطره در صورت نياز كه برپايي باريوم تيتانات بود تهيه كردند و با روش  اختلاط مكانيكي مقايسه كردند درصد جامد موجود در روش سل- ژل %۲۲ بود و درصد جامد موجود در روش اختلاط مكانيكي حدود ۱۶% به دست آمده است، اندازه رنگدانه هاي به دست آمده در روش سل- ژل حدود ۲۰۰ نانومتر بوده است هنگام اختلاط مكانيكي اندازه ذرات افزايش يافته و باعث كاهش كيفيت شده است]۷[.

 در اين روش سنتز ابتدا با استفاده از پيش ماده هاي مورد نياز يك محلول كلوئيدي تشكيل ميشود، سيستم كلوئيدي با توجه به خواسته ما از محصول نهايي ميتواند در محيط آب و يا الكل تشكيل ميشود. سپس با اضافه كردن عامل ژل كننده به محلول كلوئيدي سيستم به ژل تبديل ميشود آنگاه بايد ژل به دست آمده را خشك كرد و نانوذرات مورد نظر را به دست آورد]۱۷[. در روش سل- ژل، ميتوان ژل به دست آمده را بر روي سطح اعمال كرد و سپس سطح مورد نظر را حرارت داد تا يك لايه از مركب مانند فيلم ايجاد شود]۱[در شكل ۶ تشكيل فيلم بر روي زيرآيند نشان داده شده است. ماده آغازگر در فرآيند سل- ژل ، “سل”ميباشد كه عموماً از نمك فلزات معدني و يا تركيب فلزات آلي تشكيل ميشود، در مرحله بعد براي تهيه نانومركبهاي جوهرافشان پودر به دست آمده را در حلال مناسب براي تهيه مركب به صورت پايدار با استفاده از پراكنده كننده هاي مناسب پراكنده ميكنند و خواص فيزيكي شيميايي آن را با توجه به چاپگر جوهرافشان مورد نظر تنظيم ميكنند]۱[.

۴ – نتيجه گيري

در گذشته براي تزئين سطوح سراميكي، كاشي و دكوراسيون فقط از دستگاه هاي چاپ سيلك اسكرين استفاده ميشده است اين روش چاپ داراي مشكلات و محدوديت هاي فراواني بود كه پاسخگوي تزئين مناسب در صنعت سراميك نبود و از لحاظ اقتصادي قادر به تهيه محصولات سفارشي با قيمت مناسب نبود، اما با ورود چاپگرهاي جوهرافشان در صنعت سراميك و تزئين دكوراسيون، ديگر مشكلاتي كه در چاپگرهاي سيلك اسكرين وجود داشت، در چاپگرهاي جوهرافشان وجود ندارد و قابليت ايجاد چاپ با كيفيت بسيار بالا بر روي سطوح سراميكي، كاشي و تهيه محصولات سفارشي با صرفه اقتصادي به وجود آمد. البته به خاطر ساختار چاپگرهاي جوهرافشان محدوديت هاي در تهيه مركب براي چاپگرهاي جوهرافشان وجود دارد. 

مهمترين موضوع در چاپگرهاي جوهرافشان تهيه مركب است. كه محدوديت هاي را شامل ميشود، اما با ورود نانومركب هاي سراميكي بسياري از اين مشكلات و محدوديت ها حل شده است. امروزه نسبت به گذشته نياز بيشتري به تهيه اين مركب ها بوجود آمده است و صنعت را واداشته است تا در تهيه مركب هاي سراميكي متناسب با نيازشان بيش از پيش مطالعه و پژوهش انجام بدهند در اين مطالعات مشخص شد مناسب ترين و پركاربردترين روشهاي تهيه نانو مركب هاي سراميكي چاپگرهاي جوهرافشان شامل همرسوبي، ميكروامولسيون و سل- ژل ميباشد كه در موارد متعدد، براي سنتز نانو مركب هاي سراميكي مورد استفاده قرار گرفته اند. پيشرفت هاي  بيشتري در ساخت مركب و سيستم چاپگرهاي جوهرافشان در حال شكل گيري ميباشد، كه نشان دهنده آينده درخشان براي چاپگرهاي جوهرافشان در صنعت سراميك و تزئين دكوراسيون ميباشد.

۵- مراجع

۱۱. M. Lejeune, T. Chartier, C. Dossou-Yovo, R. Noguera, “Ink-jet printing of ceramic micro-pillar arrays”, J. Eur. Ceram. Soc., 29, .2009,905-91

12. محمد مومني نسب، سيد منصور بيدكي، كاربردهاي متنوع چاپگرهاي جوهرافشانDODبعنوان ابزار توليد، نشريه علمي ترويجي مطالعات در دنياي رنگ، سال اول شماره اول- تابستان،۱۳۹۰.

۱۳. نجوا شكيب، دكترآتشه سليماني گرگاني، مروري بر چاپ پارچه هاي

پنبه اي به وسيله چاپگر جوهرافشان، نشريه علمي ترويجي مطالعات در

دنياي رنگ،سال اول شماره دوم-زمستان،۱۳۹۰.۱۴. B .Derby, “Inkjet printing of functional and structural materials- fluid property requirements”, featurestability and resolution, Ann.

Rev. Mater. Res., 40, 395-414, 2010.
15. G. D. Martin, S .D. Hoath, I. M. Hutchings,” Inkjet printing the

physics of manipulating liquid jets and drops”. J. Phys: Conf. Ser,

.2008,1968-1972 ,105
16. L. Yuen-Wong, “OrganicElectronics@NUSScience”, http:// vhosts

.science.nus.edu.sg/organicelectronics/?p=617, 2010.
١٧.مسعود صلواتي نياسري، زينب فرشته، نانوشيمي، روشهاي ساخت،

بررسي خواص و كاربردها، علم و دانش،۱۳۸۸.

۱۸. Z. Ding, Q. Li, Z. Ho u, J. I. Anqiang Wang, “Preparation of i to na noparticles by liquid phase coprecipitat ion method”, J. Nanomaterials, 75, 1-5, 2010.

19. H. P. Fu, R. Y. Hong, Y. Zheng, D. G. Wei, “Influence of surfactants on co-precipitation synthesis of Bi–YIG particles”, J. Alloys Compd., 470, 497-501, 2008.

20. P. Derakhshi, S. A. Khorrami, R. Lotfi, “An investigation on synthesis and morphology of nickel doped cobalt ferrite in presence

  1. 1. S. Magdassi, “The chemistry of ink jet inks”, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd, Singapore, 2010.
  2. 2. O. F. Xiang, J. R. G. Evans, M. J. Edirisinghe, P .F. Blazdell, “Solid free forming of ceramics using a drop-on-demand jet printer”, J. Eng. Manuf, 37, 211-214, 1997.
  3. 3. M.Mott,J.H.Song,J.R.G.Evans.”Microengineeringofceramics by direct ink-jet printing”, J. Am Ceram Soc, 82, 1653–۱۶۵۸, 1999.
  4. 4. N. Tozzi, “Inkjet decoration of ceramic tiles”, htte://print- cmyk.blogfa.com/author-printcmyk.aspx, 2012.
  5. 5. S. Obata, M. Kato, O. Sakurada, “Synthesis of nano COAL2O4pigment for ink- jet printing to decorate porcelain”, J. Ceram. Soc. Jpn., 119, 208-213, 2011.
  6. 6. G. U. O. Ruisong, Q. i. Haitao, “Preparation and properties of the AEO9/agcohol/alkane/water reverse microemulsion ceramic inks”, Ceram. Internal, 30, 2259-2267, 2004.
  7. 7. Z. Zhen-jun, Y. Zheng-fang, Y. Qi-ming, “Barium titanate ceramic inks for continuous ink-jet printing synthesized by mechanical mixing and sol-gel methods”, Trans. Nonferrous Met. China, 18, .2007,150-154
  8. 8. H. Seitz, W. Rieder, S. Irsen, B. Leukers, “Three-Dimensional printing of porous ceramic scaffolds for bone tissue engineering”, jbm, 74B(2), 782-788, 2005.
  9. 9. R. Emi Noguera, M. Lejeune, T. Chartier, “3D fine scale ceramic components formed by ink-jet prototyping process”, J. Eur. Ceram. Soc., 25, 2055-2059, 2005.

10. M. Lejeune, T. Chartier, C. Dossou-Yovo, R. Noguera, “Ink-jet printing of ceramic micro-pillar arrays”, Ceram. Int., 29, 887-892, .2009

of surfactant at different calcination temperature by Co-Precipitation

route”, World. Appli. Sci. J., 16 (2), 156-159, 2012.
21. H. Ke-long, Y. I. N. Liang-guo, L. I. U. Su-qin, L. I. Chao-jian, “Preparation and formation mechanism of Al2O3 nanoparticles by reverse microemulsion,Trans”, Nonferrous Met. Soc., 17, 633-637,

2006.
22. M. Hosseini-Zori, A. Soleimani-Gorgani, “Ink-jet printing of

micro-emulsion TiO2 nano-particles ink on the surface of glass”, J. Eur. Ceram. Soc., 32, 4271-4277, 2012.

23. X. Duan, M. Pan, F. Yu, D. Yuan, “Synthesis, structure and optical properties of CoAl2O4 spinel nanocrystals”, J. Alloys Compd., 509, 1079-1083, 2011.

24. F. Yu, J. Yang, J. Ma, J. Du, Y. Zhou, “Preparation of nanosized CoAl2O4 powders by sol-gel and sol-gel-hydrothermal methods”, J. Sol-Gel Sci Technol., 52, 321-327, 2009.

25. M .Salavati-Niasari, M. Farhadi-Khouzani, F. Davar, “Bright blue pigment CoAl2O4 nanocrystals prepared by modified sol-gel method”, J. Alloys Compd., 468, 443-446, 2009.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برگشت به بالا
فروشگاه آنلاین طرح کاشی و سرامیک