اين اختراع در حوزه نانومواد بوده و در حوزه پزشكي براي مثال در ساخت سنسورهاي مبتني بر طيف سنجي رامان براي آشكارسازي ملكولهاي مواد استفاده كرد. در اين اختراع توليد هيبريد گرافين- نانوذرات نقره با استفاده از ليزر نئوديميم ياگ (و اگزايمر) صورت گرفته است. اين روش بدون نياز به صرف هزينه جهت سيستم هاي پيچيده خلا و كوره هاي دماي بالا و نيز صرف زمان طولاني قادر به توليد هيبريد گرافين- نانوذرات نقره مي باشد. اساس كار بر پايه بر هم كنش ليزر با نقره در محلولي شامل گرافين مي باشد. در اين روش نور ليزر مستقيما برسطح ماده هدف جامد نقره متمركز شده و فرايند كندگي از سطح نقره در محلول شامل گرافين صورت مي گيرد. همچنين به طور همزمان با تابش نور ليزر از يك همزن مغناطيسي براي يكنواختي محلول استفاده مي شود. محصول نهايي حاصل از اين بر هم كنش در مدت زمان بسيار كوتاه (حدود 20 دقيقه) ساختارهاي هيبريد گرافين- نانوذرات نقره مي باشد. از جمله كاربردهاي اين هيبريدها در حوزه ي پزشكي براي آشكارسازي تك ملكولها با استفاده از طيف سنجي رامان مي باشد. علت استفاده از اصلاح سطحي (پراكندگي رامان سطحي-افزايشي) گرافين، تقويت سيگنالهاي رامان پراكنده شده از گرافين به منظور آشكارسازي مي باشد. چون، يكي از عيبهاي اصلي طيف سنجي رامان كوچك بودن سيگنالهاي رامان پراكنده شده مي باشد كه اين باعث مي شود آشكارسازي آن سيگنالها غيرممكن شود. در نتيجه يكي از راه حلهاي تقويت اين سيگنالهاي رامان، اصلاح سطح ماده ي موردنظر با استفاده از فلزهاي نجيب مثل نقره و طلا مي باشد كه با توجه به تشديد پلاسموني اين مواد در ناحيه ي مرئي، سيگنال پراكنده شده از سطح ماده تقويت مي شود.

زمينه فني اين اختراع در حوزه نفت و گاز جهت توليد هيدروكربنهاي سنگين تر ايجاد شده از فرايند شكست گاز طبيعي(اتان) و هدف فلزي ميباشد. در اين اختراع، شكست اتان با استفاده از پلاسماي ايجاد شده از هدف هاي فلزي آهن، مس، نيكل و پالاديم توسط ليزر نئوديميم ياگ گزارش شده است. يكي از مشكلات استفاده شده از گاز اتان انتقال آن به مكانهاي مصرف است كه بسيار پرهزينه و خطرناك است. يكي از راهكارها تبديل اتان به هيدروكربنهاي سنگين تر ميباشد. اساس كار ايجاد پلاسماي كانوني در محيط گاز اتان با استفاده از ليزر و نتيجتا تبديل اتان به هيدروكربنهاي سنگين تر ميباشد. در واقع بهينه كردن واكنش تبديل اتان به هيدروكربنهاي گازي سنگين تر با بازده بالا به كمك تغيير هدف هاي فلزي ممكن مي باشد..

زمينه فني اين اختراع در حوزه نفت و گاز جهت توليد هيدروكربن هاي سنگين تر و هيدروژن ناشي از فرآيند شكست گاز متان درحضور هدفهاي فلزي (نيكل، آهن، پالاديم و مس) مي باشد.در اين اختراع، شكست متان با استفاده از پلاسماي ايجاد شده از هدفهاي فلزي نيكل، آهن، پالاديم و مس توسط ليزر نئوديميم- ياگ گزارش شده است. يكي از مشكلات استفاده از گاز متان انتقال آن به مكان هاي مصرف كننده ي دوردست مي باشد كه بسيار پرهزينه و خطرناك است. يكي از راهكارها تبديل متان به هيدروكربن هاي سنگين تر مي باشد. اساس كار ايجاد پلاسماي كانوني در محيط گاز متان با استفاده از ليزر و نتيجتا تبديل متان به هيدروكربن هاي سنگين تر مي باشد. تغيير هدف فلزي موجب تغيير در ميزان تبديل متان، گزينش پذيري و بازدهي محصولات نهايي مي شود. بهينه كردن واكنش تبديل متان به هيدروكربن هاي گازي سنگين تر با بازده بالا به كمك تغيير شرايط پرتودهي، پارامترهاي باريكه ليزر، فشار محفظه و زمان پرتودهي ممكن مي باشد.

در اين اختراع روش كندگي ليزري در محيط مايعات دما پايين براي اولين بار پيشنهاد مي گردد با اين روش مي توان نانو ساختارهاي ويژه اي توليد نمود كه ساخت آنها در شرايط عادي بسيار سخت و پيچيده و حتي غير ممكن مي باشد مايعات دما پايين مانند نيتروژن مايع آرگون مايع اكسيژن مايع و ... شرايطي را در فرايند كندگي ليزري فراهم مي آورند كه باعث ايجاد ساختارهاي ويژه از مواد مي گردد. اين امر به دليل فرايند سرمايش سريع و اني پلوم ايجاد شده توسط ليزر مي باشد. از جمله اين ساختارها مي توان به گرافين و نيز نانو ساختارهاي سوپر پارامغناطيس اشاره نمود. اساس اين روش بر پايه تشكيل پلوم توسط ليزر در محيط يك مايع دما پايين و نيز سرمايش سريع ان در اين محيط مي باشد. اين روش بسيار ساده و ارزان قيمت مي باشد و بدين ترتيب مي توان به ساختارهاي ويژه به سادگي و در كمترين زمان ممكن دست يافت.

نمودار شماره 2 نمودار ميله اي توليد رزين فراپل O111 مي باشد. همان طور كه در نمودار مشخص است جهت شروع فرايند ابتدا جامدات را در 50 - 60 درجه سانتي گراد و سپس مايعات را در 70 درجه سانتي گراد شارژ نماييد. راكتور را تا 217 درجه سانتيگراد گرم كرده هنگاميكه دماي بالاي ستون تقطير شروع به پايين آمدن كرد شارژ نيتروژن را آغاز نماييد و تا رسيدن به عدد اسيدي 18 - 22 و ويسكوزيته U< واكنش را ادامه دهيد. بعد از رسيدن به عدد اسيدي و ويسكوزيته مورد نظر راكتور را تا دماي 180 درجه سانتيگراد سرد كرده آلكيد را بر روي استايرن در بلندر تخليه كرده و دماي آن را به تدريج تا 25 درجه سانتي گراد پايين آوريد. چكيده رزين فراپل 111 يك رزين پلي استر غير اشباع ارتوفتاليك با كارايي بسيار بالا مي باشد. اين رزين از تركيب مواد دي اتيلن گلايكول منوپروپيلن گلايكول فتاليك انيدريد اسيد فوماريك و يك بازدارنده توليد مي گردد و در نهايت به منظور كاهش ويسكوزيته ايجاد اتصالات عرضي و پخت با مونومر استايرن رقيق مي گردد. از جمله كاربردهاي اصلي اين رزين در صنعت لوله سازي توسط فرايند رشته پيچي قطعات قالب گيري مي باشد. اين رزين استحكام و مقاومت حرارتي مناسبي مي باشد. لازم به ذكر است كه براي پخت اين رزين از كبات اكتات 1% و كاتاليست متيل اتيل كتون پراكسايد استفاده مي گردد. اغلب اين رزين پلي استر غير اشباع زرد رنگ بوده كه از موادي مانند ايندريد فتاليك انيدريد مالئيك مونو پروپيلن گلايكول و دي اتيلن گلايكول تشكيل شده است. همچنين از هيدرو كوئيتون به عنوان باز دارنده در هنگام توليد و براي تنظيم كردن زمان ژل شدگي در بلندر در هنگام مخلوط شدن رزين با استايرن با استفاده مي شود. انيدريدها و گلايكول ها ابتدا در راكتور در حضور گاز نيتروژن بو با با خلاء با يكديگر در دماي بالا واكنش مي دهد سپس پس از رسيدن به عدد اسيدي و ويسكوزيته مورد نظر آن را سرد كرده و با استايرن در بلندر مخلوط شده و آن را تا دماي محيط خنك كرده و سپس در مخازن ذخيره مي گردند. خلاصه رزين فراپل 0111 يك رزين پلي استر غير اشباع ارتو فتاليك با كارايي بسيار بالا مي باشد اين رزين از تركيب مواد دي اتيلن گلايكول منو پروپيلن گلايكول فتاليك انيدريد اسيد فوماريك و يك بازدارنده توليد مي گردد و در نهايت به منظور كاهش ويسكوزيته ايجاد اتصالات عرضي و پخت با مونومر استايرن رقيق مي گردد. از جمله كاربردهاي اصلي اين رزين در صنعت لوله سازي توسط فرايند رشته پيچي قطعات قالب گيري مي باشد اين رزين استحكام و مقاومت حرارتي مناسبي مي باشد لازم به ذكر است كه براي پخت اين رزين از كبات اكتات 1% و كاتاليست متيل اتيل كتون پراكسايد استفاده مي گردد.

در اين اختراع شكست متان با استفاده از پلاسماي ايجاد شده از هدف پالاديم توسط ليزر نئوديميم گزارش شده است. اين روش علاوه بر توليد هيدروكربن هاي سنگين و هيدروژن به عنوان انرژي پاك باعث ارزش افزوده بالايي به دليل توليد نانو ساختارهاي كربني متفاوت مي گردد. راكتور واكنش پلاسمايي مجهز به پنج پنجره شامل BK7,CaF2,ZnSe مي باشد كه ليزر نئوديميم ياگ به عنوان منبع توليد پلاسما از پنجره BK7 بر سطح هدف مي تابد. پلاسماي ايجاد شده باعث شكستن متان به هيدروكربن هاي سنگين تر هيدروژن و نانو ساختارهاي كربني مي شود. اين سيستم همچنين مجهز به يك پمپ خلا است كه امكان كنترل فشار متان را فراهم مي سازد. از طيف سنجي فرو شكست القايي ليزري و اسپكتروسكوپي FTIR به ترتيب جهت تعيين عناصر موجود در پلاسماي تشكيل شده و محصولات توليد شده در محيط پلاسمايي بهره گرفته شده است. بهينه كردن شرايط انجام واكنش به كمك تغيير فشار گاز ورودي زمان انجام واكنش و تغيير شرايط پرتودهي ليزري مورد بررسي قرار گرفت و نتايج نشان مي دهد كه تبديل متان به هيدروكربن هاي گازي سنگين تر هيدروژن و نانو ساختارهاي كربني كه كاربرد فراواني در علوم پيشرفته دارند انجام مي گيرد.

سل الكتروشيميايي جهت بررسي ميزان و مكانيزم ذخيره سازي هيدروژن با دو فرايند منحني ولتاژ جريان (CV) و منحني شارژ - دشارژ ، يكي از قسمت هاي مهم در بررسي ذخيره سازي هيدروژن الكتروشيميايي مي باشد. به اين منظور سل U شكل كه دو طرف سل توسط يك غشاي پليمري كه فقط پرتون (H به توان مثبت) را عبور مي دهد، از هم جدا شده است طراحي و ساخته شد. براي ساخت الكترود كار كه يكي ديگر از قسمت هاي مهم و اساسي بررسي ذخيره سازي هيدروژن مي باشد ابتدا استيل مورد استفاده را در اسيد HF و(30 درصد) به مدت 20 دقيقه غوطه ور كرديم. قبل از غوطه وري در اسيد HF سطح استيل كاملا صاف هستند اما بعد فرايند سطح كاملا توسط اسيد HF خورده شده و حفرات به قطر متوسط 2 ميكرومتر بر روي سطح تشكيل شده است. اين خلل و فرج ميكروني نقش حياتي در پايداري الكترود ايفا مي كنند. جهت ساخت الكترود، مقدار مشخصي از نانو لوله هاي كربني را در 3 سي سي آب ريخته و سپس 0.1 سي سي نافيون 5 درصد به محلول اضافه شد. محلول بدست آمده به مدت 10 دقيقه جهت همگن شدن در همگن كننده قرار داده شد. بعد از آماده سازي محلول، آن را بصورت يكنواخت بر روي سطح استيل خورده شده ريخته شد و در انتها الكترود كار تهيه شده (نانو لوله - نافيون / استيل) را به مدت 1 ساعت در آون با دماي 100 درجه سانتي گراد جهت خشك كردن آن قرار داده شد. يكي از مشخصات اين الكترود عبارت از اين است كه در هنگام بررسي ذخيره سازي هيدروژن، الكترود پايدار بوده و امكان بررسي تكرار پذير بودن آزمايش ها را فراهم مي آورد.

سيستم حجم سنجي شامل يك لوله از جنس شيشه كوارتز، تجهيزات فشار پايين از جمله پمپ روتاري، فشار سنج فشار بالا و فشار سنج پيراني و هيتر دما بالا است كه دماي آن نيز از 77 تا 750 درجه كلوين به صورت كنترل شده با استفاده از نيتروژن مايع قابل تغيير است (گرمكن سيستم قابل برنامه ريزي مي باشد) هيتر مورد استفاده محفظه نمونه گذاري را از بيرون احاطه نموده است. فشار سيستم طراحي شده از جمله لوله كوارتز از 10 به توان منفي 3 ميلي بار تا 2 بار بصورت كنترل شده قابل تغيير مي باشد. اين مزيت به كاربر اين امكان را مي دهد كه مكانيزم ذخيره سازي گازي و ميزان ذخيره سازي با توجه به خلا و دماي قابل كنترل مورد بررسي قرار دهد. به منظور بررسي ذخيره سازي هيدروژن، ابتدا ماده مورد نظر را در داخل لوله كوارتز ريخته شده و سپس به منظور خروج گازهاي جذب شده دماي نمونه به 300 درجه سانتي گراد در خلا 10 به توان منفي 3 ميلي بار رسانده شده و به مدت يك ساعت در اين دما و فشار نگه داشته مي شود. بعد از سرد شدن، فشار محفظه توسط گاز هيدروژن به 1.5 بار رسانده مي شود. بعد از انجام فرايند ذخيره سازي هيدروژن، دماي نانو لوله هاي كربني توسط نيتروژن مايع به 77 درجه كلوين رسانده شده و سپس فشار محفظه به 10 به توان منفي 3 ميلي بار پمپ مي گردد. سپس ارتباط محفظه از پمپ توسط شيرهاي خلا قطع گرديده و نانو لوله ها با سرعت 10 درجه بر دقيقه از دماي 77 به دماي 600 درجه كلوين رسانده شدند. در اين فرايند تغييرات فشاري بطور لحظه اي ثبت مي گردد. با توجه به اينكه ميزان نشت محفظه قابل اغماض است از داده هاي فوق مي توان ميزان ذخيره سازي هيدروژن در نانو لوله ها و دماهاي دفع هيدروژن از نانو لوله ها را بدست آورد. در انتها لازم به ذكر است كه اين سيستم با توجه به فشار و دماي كنترل شده قادر است نمونه هاي نانو از چند ميلي گرم تا چند گرم را مورد آناليز و بررسي قرار دهد