موفق ترين روش بالا به پايين براي ساخت ساختارهاي نانومتري بالك، اعمال تغيير شكل پلاستيك شديد (SPD) است كه بر روي ماده درشت ساختار انجام مي گيرد. از پارامترهاي اصلي در فرايندهاي SPD رسيدن به ميزان كرنش پلاستيكي موثر بالا در يك سيكل است. فرايند PTCAE (شكل 3 در گزارش ضميمه) بعنوان يك روش جديد تغيير شكل پلاستيك شديد، قابليت بالايي براي اعمال كرنشهاي پلاستيك بيشتر و در نتيجه كاهش تعداد سيكلهاي لازم براي بدست آوردن يك ساختار فوق ريز دانه بدون تغيير در ابعاد قطعه كار دارد. استفاده از اين روش مزايا و نوآوريهاي زير را در بر ميگيرد: 1- بدست آوردن كرنش پلاستيك بيشتر نسبت به فرايند معمول ECAP و در نتيجه ريز دانه شدن بيشتر ساختار در يك سيكل 2- افزايش عمر قالب بدليل كاهش سطح مقطع قطعه كار در تماس با قالب و افزايش كرنش پلاستيك 3- كاهش تعداد سيكلها و در نتيجه زمان لازم براي رسيدن به يك كرنش مشابه در مقايسه با فرايند ECAP معمولي 4- عدم تغيير سطح مقطع و امكان تكرار فرايند در چندين سيكل و مسيرهاي مختلف 5- پيچيدگي كمتر اين روش در مقايسه با ساير روشهاي جديد در فرايندهاي SPD 6- زمان مورد نياز كم براي آماده سازي و فراوري قطعه 7- قابليت بسيار بالا براي توليد انبوه

براي رسيدن به خواص مكانيكي مطلوب در قطعات ساخته شده از آلياژهاي آلومينيوم مي‌توان با استفاده از قالب‌هاي پرس زاويه‌اي با مقاطع يكسان عمل تغيير فرم پلاستيك شديد را بر روي نمونه ها انجام داد تا استحكام مكانيكي آنها افزايش يابد. مشكل عمده‌اي كه در انجام اين فرآيند وجود دارد و لذا مانع صنعتي شدن آن مي‌شود همگن نبودن قطعه كار نهايي است. اين امر باعث ايجاد اختلاف در خواص مكانيكي قطعه در نقاط مختلف آن مي‌شود. در روش جديد با طراحي مجدد قالب و سنبه براي انجام فرآيند تغيير فرم پلاستيك شديد به روش پرس زاويه‌اي با مقاطع يكسان، از پانچ‌هايي با زاويه نوك 45درجه استفاده شده است. نتايج آزمايش‌ها و شبيه‌سازي‌هاي رايانه‌اي نشان داد كه اين زاويه بهينه ترين حالت براي بدست آوردن ساختار نانو فوق همگن با استجكام مكانيكي بسيار بالا در آلياژها مي‌باشد. اندازه گيري ميزان ميكروسختي در سرتاسر قطعه توليد شده و نيز بررسي كانتورهاي مربوط به كرنش معادل موثر وارده بر قطعه كه توسط نرم افزار Deform-3D بدست آمد نشان داد كه ميزان همگن بودن قطعه كار بيش از 30% افزايش مي‌يابد.

نانوذرات تركيب بين فلزي Mg17Al12 به عنوان فراورده اي جديد با متوسط اندازه ذرات 24 نانومتر با ساختار نانوكريستالي با اندازه 16 نانومتر طي يك فرايند جديد و مقرون به صرفه با قابليت صنعتي شدن توليد گرديد. بدين منظور نخست شمش تركيب بين فلزي در شرايط بهينه سازي شده در اتمسفر كنترل ذوب و آلياژسازي گرديد و بعد از عمليات حرارتي همگن سازي، تركيب تك فاز بدست آمده به دليل تردي ذاتي مطلوب اين تركيب به سرعت خرد شده و پس از تهيه پودر اوليه ميكروني تحت فرايند آسياب گلوله اي پر انرژي از نوع سياره اي قرار گرفت. پس از بهينه سازي پارامترهاي موثر در فرايند آسياب، نانوذرات پس از مدت 20 ساعت توليد گرديد. تمامي آزمون هاي لازم جهت ارزيابي ساختاري، فازي و رفتار حرارتي اين نانوذرات به عمل آمده است كه نتايج مويد توليد نانو ذراتي همگن و پايدار با اين روش است. اين نانو ذرات به خوبي مي تواند براي كاربردهاي مختلف نظير نانو مواد ذخيره ساز هيدروزن، استفاده به عنوان نانو ذراتي سبك براي تقويت كنندگي نانوكامپوزيت ها در صنايع هوافضا و نانو ذراتي ارزان قيمت و هادي به عنوان جايگزيني مناسب براي تمامي نانوذرات سراميكي گران قيمت بكار گرفته شود.

يكي از مشكلات توليد قطعات پودري به روش پرس گرم نياز به اعمال همزمان دما و فشار و كنترل دقيق اين پارامترها مي باشد. از طرفي در بعضي موارد نياز است تا از اتمسفر كنترل شده در عمليات پرس گرم استفاده گردد. با توجه به اين شرايط نياز است تا از يك دستگاه پرس ، سيستم گرمايشي و قالب پرس گرم درون يك اتمسفر كنترل شده استفاده نمود كه هزينه زيادي را به دنبال دارد از طرفي نمي توان به دماهاي بالا در حين فرايند دست يافت. با توجه به عدم نياز به فشارهاي بالا در مورد پرس قطعات پليمري (در حدود 50MPa - و10) مي توان از نيروي ايجاد شده توسط فنر با توجه به روابط ميان طول فشردگي و نيروي فنر استفاده نمود. در اين اختراع قالب پرس گرم جديدي طراحي و ساخته شده است كه در آن از نيروي فشردگي فنر به منظور تامين فشار لازم اعمالي براي نمونه هاي پليمري استفاده شده است. بدين ترتيب نيازي به دستگاه پرس نخواهد بود. با توجه به پايين بودن نيروي مورد نياز براي پرس گرم پليمر ها مي توان از فنري با جنس، قطر و ارتفاع مناسب استفاده نمود و بر حسب نيروي مورد نياز طول فشردگي فنر را تنظيم نمود. با در نظر گرفتن عدم نياز به دستگاه پرس و كوچكي قالب مي توان به سادگي آن را حمل نمود و در داخل كوره با درجه حرارت مشخص و در صورت نياز در كوره اي با اتمسفر كنترل شده قرار داد. رسيدن به دماي فراوري پليمرهايي مانند پلي اتراتركتون بوسيله سيستم هاي گرمايشي مرسوم مشكل بوده ولي بوسيله اين قالب مي توان نانو كامپوزيت هاي از اين جنس را پرس گرم نمود. به منظور آزمايش قالب نانو كامپوزيت هايي با زمينه پلي اتراتركتون به خوبي توليد گرديد و نمونه هايي با دانسيته بالا (99%^) بدست آمد. دستاوردها : 1- نوعي از قالب پرس گرم بدون نياز به دستگاه پرس براي توليد نمونه هاي پليمري طراحي و ساخته شد كه در آن براي نخستين بار از نيروي فشردگي فنر براي اعمال نيرو استفاده شده است. 2- استفاده از اين قالب براي اعمال فشارهاي پايين مورد نياز پرس گرم پودرهاي پليمري مناسب است. از طرفي ميزان فشار اعمالي با توجه به طول فشردگي بطور دقيق قابل تنظيم است. 3- با توجه به ابعاد قالب مي توان آن را داخل كوره هاي دماي بالا قرار داد و دماي مورد نياز براي فراوري پليمرهاي با نقطه ذوب بالا نظير پلي اتراتركتون را فراهم نمود.

مشكل اصلي كه در رابطه با آلياژهاي حافظه دار پايه مس وجود دارد ا ين است كه بدليل نظم بالاي ساختاري فاز مادر، اندازه دانه و حالت پلي كريستالي، اين آلياژها ترد مي باشند و در واقع امكان اعمال كار سرد بر روي ا ين آ لياژها بسيار محدود مي باشد. از طرفي خواص حافظه داري و همچنين دماي هاي استحاله هاي بسيار به تركيب شيميا يي وابسته بوده و حتي با اندك تفاوت در تركيب شيميايي مورد نظر، امكان تغيير در دماهاي استحاله اي حتي در بعضي موارد به مقدار قابل توجه و چشمگيري وجود دارد. در روش هاي معمو ل توليد اين نوع آلياژها كه از عمليات هاي ذوب و ريخته گري استفاده مي شود، كنترل دو پارامتر اشاره شده يعني اندازه دانه و تركيب شيميايي بسيار مشكل است و بايد با افزودن عناصر فلزي ديگر و انجام بسيار دقيق فرآيند ذوب و ريخته گري سعي در كنترل اين دو پارامتر شود. پس اگر روشي اتخاذ شود كه اين دو پارامتر به بهترين وجه كنترل گردند بسيار مورد توجه قرار خواهد گرفت. در علم نانومواد كنترل دقيق اندازه و شكل و در موارد آلياژ سازي كنترل مناسب تركيب شيميايي از مهمترين مسائلي هستند كه اين زمينه علم و تكنولوژي در جهت رفع آنها كوشيده استت و البته كنترل كردن اين موارد مستقيما به روش هاي توليد مواد مربوط مي شود. روش هاي زيادي براي توليد پودر و البته در مقياس نانو ابداع شده اند اما در كمتر روشي به امكان توليد آلياژ فلزي اشاره شده است نكته با ارزش اين روش آلياژ سازي مكانيكي از طريق آسيابكاري مكانيكي ساخت نانو مواد آلياژهاي فلزي است كه براي توليد آن ها به روش معمول ذوب و ريخته گري نياز به دماهاي بسيار بالا حدااقل 650 مي باشد. اين روش توانسته حتي در توليد كامپوزيت ها با تقويت كننده هايي در مقياس نانو كمك شاياني به صنعت و برآورده كردن نيازهاي جامعه صنعتي امروز بكند.

خلاصه پيل هاي سوختي وسايل الكترو شيميايي هستند كه به طور مستمر انرژي شيميايي حاصل از واكنش سوخت نظير هيدروژن، هيدرو كربن هاي مايع و يا گازي شكل و اكسيد كننده - نظير اكسيژن و هوا- را به انرژي الكتريكيتبديل مي كنند. در اين بين الكتروليت نقش كليدي را ايفا مي كنند و اجازه عبور بين آند و كاتد را فقط به يون هاي مناسب مورد نظر مي دهد واگر الكترون هاي آزاد يا مواد ديگري بتوانند از بين اين الكتروليت عبور كنند مي توانند واكنش شيميايي را در هم بگسلند. تا زماني كه پيل سوختي از نظر هيدروژن و اكسيژن تامين شود، الكتريسيته توليدنحواهدكرد. الكتروليت هاي جامد بر پايه اكسيد بيسمومت يكي از بيشترينهدايت يون اكسيژن را در ميان الكتروليت ها و كاربرد بسياري در پيل هاي سوختي دارند. در دماهاي بالا اكسيد بيسموت داراي ساختار مكعبي فلوريتي شامل 25% جاي خالي اكسيژن ذاتي مي باشد. غلظت بالاي جاي خالي يون اكسيژن در اين اكسيد همراه با پلاريزاسيون بالاي كاتيون Bi3+ باعث هدايت يوني بالايي نسبت به الكتروليت زيركونياي تثبيت شده با ايتريا (معمولترين الكتروليت مورد استفاده در الكتروليت پيل سوختي اكسيد جامد) مي شود. در سرد كردن از دماهاي بالا فاز مكعبي ناپايدار بوده و در دماي 729 درجه سانتيگراد به فاز پايدار مونوكلينيك تبديل مي شود. دو فاز مياني نيمه پايدار (فاز تتراگونال و فاز مكعب مركز دار) نيز ممكن است در اين فرآيند ايجاد شود. هدايت يوني فاز مكعبي سه برابر هدايت فازهاي αوβوλ است. بعلاوه تبديل فاز δ به فازهاي ديگر همراه با تغيير ناگهاني حجم است كه باعث تخريب شبكه در طول سيكل هاي گرمايي مي شود و استفاده از عناصر بسياري براي پايدار كردن فاز مكعبي به منظور بكارگيري اكسيد بيسموت در دماهاي كاري پيل سوختي اكسيد جامد ضروري است. در اين تحقيق به منظور سنتز نانوپودرهاي مختلف از پيش ماده هاي زير استفاده شده است: اكسيد بيسموت دوپ شده با 25% مولي اكسيد ايتريا و 20% اكسيد باريم ايجاد ساختارهايي با جاهاي خالي اكسيژني بسيار مي كند. مكانيزم هدايت از طريق نفوذ در خود انيون هاي اكسيژن مي باشند. كه با افزايش دما اين امر تسهيل پيدا مي كند. آزمون طيف سنجي امپدانس گرفته شده در اشكال 1 و 2 از نمونه هاي اكسيد بيسموت دوپ شده با ايتريا و اكسيد باريم در دماهاي 600، 500 و 300 درجه سانتيگراد نشان مي دهد كه در فركانس هاي كم كمان ظاهر شده مربوط به پلاريزاسيون الكترود ـ الكتروليت مي باشد. در فركانس هاي بالا نيم دايره مربوط به مقاومت الكتروليت پايدار مي شود. با افزايش دما اين نيم دايره كوچك مي شود كه بيانگر كاهش مقاومت مي باشد. در اين پژوهش بدليل مقياس نانومتري ذرات ساختار متراكم و فشرده عاري از تخلخلي داريم كه به بهبود خواص الكتريكي كمك شاياني ميكند.

خلاصه افزايش سطح به حجم، يكي از خواص نانو ذرات -به دليل كاهش اندازه ذرات-مي باشد. افزايش نسبت سطح به حجم نانو ذرات باعث مي شود كه اتم هاي واقع در سطح، اثر بسيار بيشتري نسبت به اتم هاي درون حجم ذرات، بر خواص فيزيكي ذرات داشته باشند. اين ويژگي، واكنش پذيري نانو ذرات را به شدت افزايش مي دهد به عنوان مثال با استفاده از اين خاصيت مي توان كارايي كاتاليزورهاي شيميايي را به نحو موثري بهبود بخشيد و يا در توليد كامپوزيت ها با استفاده از اين ذرات، پيوندهاي شيميايي مستحكم تري بين ماده زمينه و ذرات برقرار شده و استحكام كامپوزيت به شدت افزايش مي يابد.