شکیل می‌دهند و مفید نمیباشند (ویکیپدیا). شکل (1-24) ساختار انواع سورفکتانتها را نشان میدهد.
شکل (1-24) نمایش ساختار انواع سورفکتانتها (ویکیپدیا).

1-5-5- انواع مختلف تکنیکهای امولسیونی
1-5-5-1- مینیامولسیونی
روش مینیامولسیون‌ که نانوامولسیون نیز نامیده می‌شود یک مورد خاصی از پلیمریشدن امولسیونی است. تکنیک امولسیونیِ کلاسیک فرآیند اصلی برای تولید لاتکس‌های پلیمری است اما محدودیت‌ها برای تولید کوپلیمرها و محلول‌هایِ پلیمری و مونومری منجر به تحقیقات گسترده‌ای بر روی تکنیک مینیامولسیونی شده است. این تکنیک یک روش ایده‌آل برای تولید کوپلیمرها111 و ذرات هیبریدی با مقیاس زیرِ میکرون می‌باشد. مینیامولسیون‌ها یک نوع بی‌نظیر از امولسیون روغن در آب هستند که اساساً به وسیله‌ی سایز قطرات و پایداری نسبی‌شان توصیف می‌شوند. برای ایجاد این قطرات ریز از روش‌های برش استفاده می‌شود. فرآیندهای برش معمولاً از طریق دستگاه‌های ماوراءصوت با قدرت بالا یا هموژنایزر با فشار بالا ایجاد می‌شوند. پایداری قطره‌ها وقتی بهدست می‌آید که سایز آن‌ها بین nm500-50 باشد. مینیامولسیون‌ها مخصوصاً برای تولید نانومواد به کار می‌روند. شکل (1-25) ساختار سامانه مینیامولسیونی را نشان میدهد.

شکل(1-25) سامانه مینیامولسیونی.
تفاوت‌های اساسی بین پلیمریشدن امولسیونی و مینیامولسیونی وجود دارد. حضور تعداد زیادی از قطره‌های کوچک مونومری در مینیامولسیون‌ها باعث می‌شود مکانیسم واکنش از هسته‌زایی ذرات در مایسلها به هسته‌زایی در قطره‌ها تغییر پیدا کند. سامانههای مینیامولسیونی ما بین ماکرو(امولسیونی کلاسیک) و میکرو سامانهها قراردارند (ماسون و همکاران112، 2006؛ پشکووسکی113، 2011). شکل (1-26) این دو سامانه را در مقایسه با یکدیگر نشان میدهد.

شکل (1-29) مقایسه سامانههای ماکرو و مینیامولسیونی.
1-5-5-2- میکروامولیسونی
میکروامولیسونها مخلوطهای مایع شفاف و پایدار ترمودینامیکی از روغن، آب، سورفکتانت و خیلی از اوقات کوسورفکتانتها هستند. فاز آبی ممکن است که شامل نمکها و یا دیگر گونهها باشد و فاز روغنی امکان دارد مخلوط پیچیدهای از هیدروکربنها114 و اولفینهای115 مختلف باشد.
میکروامولیسونها سامانههایی با قطرات بسیار ریز نیستند اما این تکنیک از ماکروامولیسونها (امولسیونهای معمولی) اساساً متفاوت میباشد. ماکروامولیسونها بهطور ذاتی سامانههای ناپایداری میباشند و قطرهها در آنها سرانجام بهم میپیوندند اما میکروامولیسونها به صورت ترمودینامیکی پایدارترند. در امولیسونها جداسازی فاز بسیار سریع انجام میشود مگر اینکه سیستم همزده شود. در این سامانهها قطرههای مونومری بهطور پیوسته بهم برخورد میکنند و به یکدیگر میپیوندند و بوسیلهی اعمال برش و شکاف در سیستم شکسته میشوند اما برخلاف دیگر روشهای امولیسونی میکروامولیسونها بهمحض مخلوط شدن تشکیل میشوند و به فرآیندهای برش نیازی ندارند. پلیمریشدن میکروامولیسونی بهطور گستردهای برای سنتز نانوذراتِ پلیمرهای رسانا، مانند نانوکرههای توخالی، نانوساختارهای هسته- پوسته و نانوفیبرها پذیرفته شدهاند (جنگ، 2006).

1-5-5-3- امولیسون وارونه
همانگونه که قبلاً ذکر شد سورفکتانتها ترکیباتی آلی هستند که دارای گروههای آبگریز (دم) و گروههای آبدوست (سر) میباشند اگر غلظت سورفکتانت کم باشد در محیط حل میشوند اما با افزایش غلظتِ سورفکتانت ماسیلها شروع به تشکیل شدن میکنند. به غلظتی که در آن این مایسلها شکل میگیرند غلظت بحرانی مایسل یا CMC میگویند. این اصطلاح تنها برای مایسلهای عادی به کار میرود. مایسلهای عادی در محیط آبی تشکیل میشوند به این صورت که دم آبگریز سورفکتانت به سمت داخل و سر آبدوست به سمت محیط آبی جهتگیری میکند و فاز روغنی داخل مایسل میباشد (O/W). اگر مایسلها در محیط غیر آبی تشکیل شوند به آنها مایسل وارونه میگویند. در این حالت سر آبدوست به سمت داخل و دم آبگریز به سمت بیرون مایسل است و محیط داخل مایسل آبی است (W/O). شکل (1-27) ساختار این مایسلها را نشان میدهد.
شکل (1-27) تصاویر مایسلهای: (الف) آب-در-روغن، (ب) روغن-در-آب (جنگ، 2006).
در یک پلیمریشدن امولیسونی وارونه مونومر آبدوست با استفاده از سورفکتانت در یک فاز آلی پیوسته پراکنده میشود و مونومرها در مایسلهای وارونه به پلیمر تبدیل میشوند. این تکنیک برای سنتز پلیمرها با وزن بالا مناسب است (راو116 و ساتیانارایانا117، 2002؛ کُن و همکاران118، 1999).

1-6- نانوتکنولوژی
فناوری نانو حدود نیم قرن پیش در دههی آخر قرن بیستم همراه با توسعه فناوریهای نوین تصویربرادری، دستکاری و شبیهسازی ماده در مقیاس اتمی پدید آمده است. نانو در گذشته فیزیک اتمی نامیده میشد. پس از کاربردی شدن این تکنیک نام آن نانو شد. به همین دلیل نانو یک علم جدید نیست اما کاربردی شدن آن زندگی انسان را دگرگون ساخت. ایده نانوتکنولوژی برای اولین بار توسط دکسلر119 به دنیا عرضه شد و به نام او ثبت گردید. ریشه اصطلاح نانو به یک واژهی یونانی معادل کوتوله و بسیار ریز و کوچک بر میگردد اما در زبان علمی نانو معادل یک میلیاردم متر یا تقریباً معادل اندازه ده اتم هیدروژن است که در کنار یکدیگر قرارگرفتهاند. نانوتکنولوژی عبارتست از دستکاری مولکولها برای ساخت آنها در ابعاد نانو. نانو مواد براساس ابعاد ذرات به چهار دسته تقسیم میشوند:
1. مواد صفر بعدی یا نقاط کوانتومی: اگر تمام ابعاد ماده از 20 نانومتر کمتر باشد به آن صفر بعدی میگویند.
2. مواد یک بعدی: اگر یک بعد ماده در یک راستا بیشتر از 20 نانومتر باشد و دیگر ابعاد کمتر از 20 نانومتر باشد به آن یک بعدی میگویند.
3. مواد دو بعدی: به موادی گفته میشود که دو بعد از ابعاد آن بیشتر از 20 نانومتر باشد.
4. مواد سه بعدی: به موادی اطلاق میشود که همهی ابعاد آن بیشتر از 20 نانومتر باشد.
با توجه به این تعاریف نانو مواد به موادی گفته میشود که یک بعد آن بین nm 100-20 باشد.
1-6-1- نانوکامپوزیتها
کامپوزیتها یا مواد مرکب از جمله مواد جدیدی هستند که در توسعه و کاربرد آنها متخصصان فراوانی از رشتههای مختلف نظیر متالوژی، سرامیک، پلیمر، علوم و مهندسی شیمی، مکانیک جامدات، مکانیک شکست مواد، کامپیوتر و ریاضی سهم فراوانی داشتهاند.
با مخلوطکردن فیزیکی دو یا چند ماده علاوه بر این که موادی سبکتر و محکمتر از مصالح سنتی نظیر فلزها، سرامیکها، چوبها و پلیمرهای معمولی بدست میآید حتی میتوان برای اهداف مختلف ویژگیهای مورد نیاز را ایجاد کرد. با گسترش فناوری کامپوزیتها و نیازهای رو به رشد صنعتی و عدم پاسخگویی آنها به نیازهای صنعتی جدید در سالهای اخیر، شاخه نانوکامپوزیتها به عرصه فناوری پا گذاشته است (مارچِسالت و همکاران120، 1992؛ آفِستِگای121 و جاکوبو122، 2004).
انواع نانوکامپوزیتها
1. نانوکامپوزیتهای پایه پلیمری
2. نانوکامپوزیتهای پایه سرامیکی
3. نانوکامپوزیتهای پایه فلزی
در بین این نانوکامپوزیتها بیشترین توجه به نانوکامپوزیتهای پایه پلیمری معطوف است. یکی از دلایل گسترش نانوکامپوزیتهای پایه پلیمری عموماً به خاطر وزن کم، استحکام، پایداری حرارتی ، رسانایی الکتریکی و مقاومت شیمیایی بالای آنهاست. این دسته از کامپوزیتها به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند بهطور گستردهای در صنایع خودرو، هوا- فضا و بستهبندی موادغذایی استفاده میشوند. از دیگر کاربردهای نانوکامپوزیتهای پلیمری، پوششهای مقاوم به سایش، پوششهای مقاوم به خوردگی، پلاستیکهای رسانا، حسگرها و غیره …. میباشند. همانگونکه مشاهده میشود شکل (1-28) چگونگی سنتز یک نانوکامپوزیت پایه پلیمری را نشان میدهد.
شکل (1-28) چگونگی سنتز نانوکامپوزیت پایه پلیمری (گنگوپادهیای و دی ، 2000).

به موادی (معمولاً جامد) که بخش عمدهی تشکیلدهندهی آنها غیر فلزی و غیر آلی باشد سرامیک گفته میشود.
کامپوزیتهای پایه فلزی کم وزن و سبک بوده و به علت استحکام و سختی بالا کاربردهای وسیعی در صنایع خودرو و هوا- فضا پیدا کردهاند اما این کاربردها به لحاظ کم بودن قابلیتِ کشش در این کامپوزیتها محدود شدهاند.