در این تحقیق روشی مستقیم و کارآمد برای تهیه مشتقات جدید ۴-آریل-۵-آمینو فوران از طریق واکنش تک ظرفی سه جزئی ۳-(۱-متیل-۱H-پیرول-۲-ایل)-۳-اکسو پروپان نیتریل، ترشری بوتیل ایزوسیانید و آلدهید های آروماتیک، در حلال EtOH و استفاده از DABCO به عنوان کاتالیزگر در شرایط رفلاکس ارائه شده است. در این روش مشتقات جدید ۴-آریل-۵-(ترشری-بوتیل آمینو)–۲-(۱-متیل-۱H-پیرول-۲-ایل)-فوران-۳-کربونیتریل، با بازده های ۸۰-۶۵% سنتز شدند.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

Ar = 4-MeC₆H₄, 4-MeOC₆H₄, 4-ClC₆H₄, 4-MeSC₆H₄, 4-BrC₆H_4, ۲,۴-Cl₂C₆H₃, 4-O₂NC₆H₄
کلید واژه ها: ۴-آریل-۵-آمینو فوران، واکنش های چند جزئی، ۳-(۱-متیل-۱H-پیرول-۲-ایل)-۳-اکسو پروپان نیتریل
فصل اول
مقدمه و تئوری
۱- مقدمه
نظر به اینکه در پایان نامه حاضر ۴-آریل-۵-آمینو فوران های با استخلاف پیرول با بهره گرفتن از واکنش های چند جزئی مورد مطالعه قرار گرفته اند، ابتدا مقدمه کوتاهی در مورد واکنش های چندجزئی، پیرول و فوران ارائه می شود.

واکنش های چند جزئی
واکنش های چند جزئی بیش از ۱۵۰ سال است که شناخته شده اند. در این واکنش ها سه یا چند واکنش دهنده با هم در یک واکنش شیمیایی برای تشکیل یک محصول که حاوی بخش های قابل توجهی از تمام اجزا اولیه واکنش است، شرکت می کنند.
واکنش های چند جزئی به دلیل سهولت اجرا، صرفه جوئی در زمان و بطور کلی بازده بالا و کاهش تشکیل محصولات نا خواسته توجه زیادی را در شیمی ترکیبی در صنعت و دانشگاه به خود جلب کرده اند. این واکنش ها از لحاظ اقتصادی بسیار سودمند بوده وکاربردشان در کشف داروها، علوم مواد و سنتز مواد طبیعی نشان دهنده اهمیت بالای آن ها است ]۳-۱[.

پیرول
شیمی ترکیبات هتروسیکلی یکی از شاخه های جذاب شیمی آلی بوده و متنوع ترین روش های سنتزی را دربر می گیرد. سنتز این ترکیبات به طور عمده از سال ۱۹۵۰ به بعد گسترش یافت. پیرول یک ترکیب پایه هتروسیکل، بی رنگ، فرار، نامحلول در آب و محلول در الکل و اتر است. پیرول و مشتقات آن به طور گسترده به عنوان حد واسط در سنتز مواد دارویی، مواد شیمیایی و کشاورزی، رنگ، مواد شیمیایی عکاسی، عطر وسایر ترکیبات آلی استفاده می شوند. همچنین به عنوان کاتالیزگر در فرایند های پلیمری شدن، بازدارنده های خوراکی و مواد نگه دارنده کاربرد دارند. از دیگر کاربردهای مشتقات پیرول می توان به فعالیت های بیولوژیکی و دارویی وسیع مانند ضد باکتری، ضد التهاب، ضد قارچ و ضد تومور اشاره کرد. در شکل ۱-۱ ساختار دو مشتق پیرولی (۱،۲) با خاصیت دارویی ارائه شده است [۴].

Fendosal Tanaproget
ضد باکتری ضد تومور
۲ ۱
شکل ۱-۱ مشتقات پیرول دارای خاصیت دارویی.

فوران
فوران هتروسیکلی حاوی یک حلقه آروماتیک پنج عضوی با چهار اتم کربن و یک اتم اکسیژن است. این ماده بی رنگ، قابل اشتعال، با فراریت بالا و دمای جوش نزدیک به دمای اتاق است. فوران در بیشتر حلال های آلی مانند الکل، اتر و استون محلول بوده اما در آب حل نمی شود. فوران های استخلافی در شیمی دارویی و سنتز دارای اهمیت زیادی هستند، به طوری که آریل فوران ها توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. فوران و بسیاری از مشتقات آن در طبیعت وجود داشته و همچنین در ساختار قند ها با استخلاف های هیدروکسیل یافت می شوند. اغلب فوران های دارای استخلاف خواص دارویی قابل توجهی از جمله ضد سرطان، ضد تومور، ضد التهاب، ضد باکتری و ضد قارچ هستند. در شکل ۱-۲ ساختار تعدادی از مشتقات فوران (۵–۳) دارای خاصیت دارویی ارائه شده است ]۸-۵[.

ضد تومور ضد سرطان سینه
۴ ۳

ضد سلول های سرطانی
۵
شکل ۱-۲ مشتقات فوران دارای خاصیت دارویی.
۱-۳-۱ مروری بر انواع روش های سنتزی فوران های استخلاف دار
روش های سنتز فوران گسترده بوده و در اینجا تعدادی از این روش ها برای تهیه فوران های پر استخلاف توضیح داده می شوند.
۱-۳-۱- ۱ استفاده از ۴-متیلن-۲-نیترو-۵-اکسو-۳-فنیل-هپتانوئیک اسید اتیل استر
در گزارشی ابتدا آکریلیک اسید اتیل استر(۶) در حضور هیدروژن برمید، ترکیب ۷ را بدست داده که در ادامه با اتیل نیترو استات و استفاده از کاتالیزگر دابکو به ۸ تبدیل می شود (شمای ۱-۱). سپس کتو استر ۸ در واکنش با آروماتیک ها در سولفوریک اسید حاوی چند قطره تری فلورو استیک اسید ۳-بنزیل-۵-اتیل-۲-متیل-۴-فنیل-فوران (۹) را با بازده ۴۹-۴۳ % به دست می دهد (شمای ۱-۲) ]۹[.

۸ ۷ ۶
شمای۱-۱ سنتز ۴-متیلن-۲-نیترو-۵-اکسو-۳-فنیل-هپتانوئیک اسید اتیل استر.

۹ ۸
شمای ۱-۲ سنتز ۳-بنزیل-۵-اتیل-۲-متیل-۴-فنیل-فوران با بهره گرفتن از کتو استر.
در ادامه این گزارش از واکنش ۱،۳-دی استر ۱۰ با آروماتیک ها در سولفوریک اسید و تری فلورو استیک اسید، مشتقات ۳،۲-دی هیدرو- بنزوفوران (۱۱) با بازده ۵۵ – ۵۰ % سنتز شده اند.

۱۱ ۱۰
شمای ۱-۳ سنتز ۳،۲- دی هیدرو- بنزوفوران-۲-کربوکسیلیک اسید اتیل استر.
۱-۳-۱-۲ تهیه از سیانو استیل ایندول
در سال ۲۰۰۷ سون^۱ و همکارانش از واکنش ایندول (۱۲)، سیانو استیک اسید و استیک انیدرید در حلال اتانول و در مدت ۲ ساعت ترکیب ۳-(۱ H-ایندول-۳-ایل)-۳-اکسو پروپان نیتریل (۱۳) را بدست آوردند.
___________________
۱- Chang Sun

۱۳ ۱۲
شمای ۱-۴ سیانو استیل دار کردن ایندول.

۴-۹ بررسی نتایج غلظت بهینه جذب…………………………………………………………………………………………۷۵
۴-۱۰ بررسی نتایج pH بهینه جذب…………………………………………………………………………………………..۷۶
فهرست شکلها صفحه
شکل ۱-۱ استفاده ار ذرات مغناطیسی………………………………………………………………………………………….۴
شکل ۱-۲ نانو سیم ها در استیل داماسکوس……………………………………………………………………………….۶
شکل ۱-۳ وجود رنگ قرمز و سبز در جام لیکورگوس………………………………………………………………..۷
شکل ۱-۴ اندازه نسبی نانو ذرات در مقیاس نانو…………………………………………………………………………۹
شکل ۱-۵ شکلهای مختلف نانو ذرات……………………………………………………………………………………….۱۰
شکل ۱-۶ ساختار مواد سوپر پارامغناطیس………………………………………………………………………………….۱۲
شکل ۱-۷ اثر میدان خارجی بر ذرات مغناطیسی………………………………………………………………………..۱۳
شکل ۱-۸ نمونه های از نانو ذرات فلزی…………………………………………………………………………………..۱۴
شکل ۱-۹ نوسان طولی و عرضی الکترونها در نانو میله های فلزی………………………………………………..۱۷
شکل ۱-۱۰ پیک جذبی مرئی فرابنفش نانو میله های طلا با نسبت ابعادی مختلف…………………………………………………………………………………………………………………………………..۱۷
شکل ۱-۱۱ نانو ذرات کوانتومی بر پایه ی مواد نیمه رسانا…………………………………………………………..۱۹
شکل ۱-۱۲ نانو ذرات لپیدی…………………………………………………………………………………………………..۱۹
شکل ۱-۱۳ نانو ذرات پلیمری………………………………………………………………………………………………..۲۱
شکل ۱-۱۴ نانو ذرات طلا سنتز شده با سیترات……………………………………………………………………….۲۳
شکل ۱-۱۵ شمایی از پلاسمون سطحی انتشار…………………………………………………………………………….۲۵
شکل ۱-۱۶ طیف جذبی نانو ذرات کروی طلا………………………………………………………………………….۲۶
شکل ۱-۱۷ بر همکنش میدان الکتریکی اشعه الکترومغناطیس……………………………………………………..۲۷
شکل ۱-۱۸ اثرات پراکندگی و جذب در مجموعه ای از نانو ذرات………………………………………………۲۸
شکل ۱-۱۹ طیف خاموشی محاسبه شده بوسلیه تئوری می…………………………………………………………۳۰
شکل ۱-۲۰ پیک های جذب برای نانو ذرات کروی طلا……………………………………………………………..۳۱

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل ۲-۱ ساختار شیمیایی اولتراویست…………………………………………………………………………………..۴۹
شکل۲-۲ میزان مقاله های منتشر شده در مباحث سمیت نانو ساختارها……………………………………….۵۴
شکل۳-۱ سنتز نانو ذره آهن……………………………………………………………………………………………………..۵۹
شکل ۳-۲ نانو ذره آهن پوشش داده شده با طلا………………………………………………………………………….۶۰
شکل ۴-۱ طیف جذبی مربوط به سیستامین ۰٫۱ مولار………………………………………………………………….۶۷
شکل۴-۲ طیف جذبی مربوط به سیستامین۰٫۵ مولار…………………………………………………………………..۶۸
شکل ۴-۳ طیف جذبی مربوط به سیستامین۰٫۰۵ مولار………………………………………………………………..۶۹
شکل ۴-۴ مقایسه pH های بهینه جذب…………………………………………………………………………………..۷۱
شکل ۴-۵ pH بهینه……………………………………………………………………………………………………………..۷۱
فهرست نمودارها صفحه
نمودار ۳-۱ طیف جذبی UV-Vis از نانو ذره آهن پوشش داده شده با طلا………………………………..۶۵
نمودار ۴-۲ مقایسه زمان بهینه غلظت ۰٫۱ مولار سیستامین در λ_{max ……………………………………………………………………….}72
نمودار ۴-۳ مقایسه زمان بهینه غلظت ۰٫۵ مولار سیستامین در λ_max………………………………………………72
نمودار ۴-۴ مقایسه زمان بهینه غلظت ۰٫۰۵ مولار سیستامین در λ_max…………………………………………….74
نمودار ۵-۴ مقایسه غلظت های بهینه سیستامین در مدت ۶۰ دقیقه در λ_max……………………………………75
فهرست جداول صفحه
جدول ۱-۴ غلظت ۰٫۱ مولار از سیستامین……………………………………………………………………………….۷۲
جدول ۲ -۴ غلظت ۰٫۵ مولار از سیستامین……………………………………………………………………………….۷۳
جدول ۳ -۴ غلظت ۰٫۰۵ مولار از سیستامین……………………………………………………………………………..۷۴
جدول ۴-۴ مقایسه غلظتهای سیستامین ذر زمان ۶۰ دقیقه…………………………………………………………….۷۵
فصل اول
مقدمه

مقدمه:

پدرم دلخوشی همیشگیست
تقدیم به مادر عزیزتر از جانم:
مادرم هستی من ز هستی توست تا هستم و هستی دارمت دوست.
غمگسار جاودانی مادر است.
چشم سار مهربانی مادر است.
تقدیم به همسرم
به پاس قدر دانی از قلبی آکنده از عشق و معرفت که محیطی سرشار از سلامت و امنیت و آرامش و آسایش برای من فراهم آورده است به خودم تبریک می گویم که تو را دارم و دنیا با همه بزرگیش مثل تو را ندارد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

تقدیم برادر و خواهرم همراهان همیشگی و پشتوانه های زندگیم
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱
فصل اول: کلیات تحقیق
۱-۱- مقدمه ۳
۱-۲- آفت کش ها ۴
۱-۳- تاریخچه استفاده از سموم ۵
۱-۴- اهمیت آفت کش ها ۶
۱-۵- تقسیم بندی آفت کش‌ها ۸
۱-۵-۱- طبقه بندی آفت کش‌ها از از لحاظ نوع موجودات زنده تحت اثر ۹
۱-۵-۲- طبقه بندی بر اساس سمیت دهانی ۱۰
۱-۵-۳- تقسیم بندی آفت کش‌ها بر اساس ساختمان شیمیایی آنها ۱۱
۱-۵-۴- تقسیم بندی سموم بر اساس نحوه ورود به داخل بدن ۱۱
۱-۵-۵- تقسیم بندی آفت کش‌ها بر اساس طرز تأثیر ۱۲
۱-۵-۶- رده بندی سموم بر اساس نوع مسمومیت ۱۴
۱-۵-۷- طبقه بندی سموم بر اساس نحوه حرکت در گیاه ۱۵
۱-۵-۸- طبقه بندی سموم بر اساس میزان دوام و پایداری ۱۶
۱-۵-۹- طبقه بندی بر اساس ساختمان شیمیایی ۱۷
۱-۶- آفت کش‌های ارگانوفسفره(آلی فسفره) ۱۷
۱-۷- چگونگی ایجاد مسمومیت به وسیله سموم فسفره ۲۰
۱-۸- راه‌های ورود ارگانوفسفره‌ها به بدن ۲۱
۱-۹- تقسیم بندی ارگانوفسفره‌ها ۲۱
۱-۱۰- مکانیزم مسمومیت و پدیده ی پیر شدن ۲۲
۱-۱۱- ترشح استیل کولین به وسیله پایانه‌های عصبی ۲۳
۱-۱۲- عملکرد استیل کولین ۲۴
۱-۱۳- آنزیم استیل کولین استراز ۲۴
۱-۱۴- آنزیم پسودوکولین استراز سرم ۲۴
عنوان صفحه
۱-۱۵- دیازینون ۲۵
۱-۱۶- متابولسیم دیازینون در بدن ۲۶
۱-۱۷- مکانیزم عمل ۲۷
۱-۱۸- مخاطرات مواجهه با دیازینون ۲۷
۱-۱۹- مقدمه‌ای بر فناوری نانو ۲۹
۱-۲۰- تعاریفی از فناوری نانو ۲۹
۱-۲۱- ویژگی‌های نانو ۳۰
۱-۲۲- دسته بندی نانو مواد ۳۱
۱-۲۳- ضرورت به کار گیری فناوری نانو در علوم کشاورزی وصنایع غذایی ۳۱
۱-۲۴- نانوسلولز ۳۱
۱-۲۵- ابعاد سلولز ۳۲
۱-۲۶- تجزیه سلولز ۳۲
۱-۲۷- فرمهای سلولز و شناسایی آنها ۳۳
۱-۲۸- کاربرد سلولز ۳۵
۱-۲۹- اهمیت نانو سلولز ۳۷
۱-۳۰- ساختار و خواص نانو سلولز ۳۹

شرکت سیگما-آلدریچ

کلرورطلا

آمریکا

شرکت سیگما-آلدریچ

دیازینون

هند

شرکت پستیساید

۳-۱-۲- دستگاه‌های مورد استفاده
دستگاه­های مورد استفاده در این تحقیق، در جدول ۳-۲ آمده است.
جدول۳-۲ دستگاه­های مورد استفادهه

نام دستگاه

نام شرکت سازنده

کشور سازنده

اسپکتروفتومتر مدل ((Clinic II

شرکت تجهیزات سنجش

ایران

میکروسکوپ الکترونی روبشی

شرکت هیتاچی

ژاپن

طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه

شرکت بروکر

انگلستان

۳-۱-۳- نرم افزار
نرم افزار HyperChem نسخه ۸٫۰٫۳ از شرکت هیپرکم، آمریکا
۳-۲- سنتز نانوسلولز و کونژوگاسیون آن با طلا
نخست یک گرم ازپنبه خالص درون لوله آزمایش قرار داده و به آن ۲میلی لیترمحلول ۵مولار NaOH اضافه گردید و بمدت نیم ساعت دردمای °C37 انکوبه شد. سپس این لوله آزمایش در دور ۵۰۰۰ دور بر دقیقه بمدت ۵ دقیقه سانتریفوژ شد و NaOH اضافی خارج گردید. بعد از خارج کردن کامل NaOH از پنبه دو بار عمل شستشو با آب مقطر انجام گردید و در مرحله بعد، به پنبه شستشو داده شده، ۲ میلی لیتر محلول۱ مولار DMSO اضافه و دوباره بمدت نیم ساعت در ۳۷ درجه انکوبه شد و سپس ۲ بار با آب مقطر شستشو داده شد. در مرحله بعد ۱ میلی لیتر اسید غلیظ( شامل ۷۰% اسید سولفوریک) به ۱ گرم پنبه شستشو داده شده اضافه و در دمای آزمایشگاه اجازه داده شد تا هیدرولیز پنبه صورت پذیرد. در مرحله بعد، جهت خنثی کردن اسید موجود در لوله و رسوب نانوذرات از یک میلی لیتر محلول ۵ مولار NaOH استفاده گردید که بصورت آرام و قطره قطره اضافه گردید. برای تخلیص نانو ذرات، نانوذرات رسوب کرده بمدت ۵ دقیقه در دور ۳۰۰۰ سانتریفوژ و سپس با آب مقطر شستشو داده شد.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

برای کونژوگه نمودن طلا به نانوسلولز، تمامی نانوذرات سنتز شده در ۱۰ میلی لیتر آب مقطر حل و درون بشر ریخته، سپس به آن یک میلی لیتر اسید سیتریک (۵%)، یک میلی لیترکاتالیسیت طلا(GC) با غلظت ۱۰۰ میلی گرم بر میلی لیتر و دو میلی لیتر محلول نمک کلرور طلا با غلظت ۰٫۱ مولار اضافه گردید و فورا روی شعله قرار داده شد. بعد از سنتز نانوذرات طلا که با تغییر رنگ محلول همراه بود، بشر از روی شعله برداشته شد و نانوذرات سنتز شده با سانتریفوژدر دور ۳۰۰۰ به مدت ۵ دقیقه و شستشو با آب مقطر جدا و تخلیص گردیدندسپس نانو ذرات شست وشو داده شده به انکوباتور°C37منتقل شده تا خشک گردد سپس ۰٫۱گرم از نانو ذرات خشک شده توزین وmL50 آب مقطر به آن افزوده شدتا غلظت ۲۰۰۰ میکروگرم بر میلی لیتر از نانوذرات کونژوگه شده تهیه گردد. لازم بذکر است جهت جلوگیری از ایجاد ذرات بزرگتر و از هم پاشیدگی ذرات بزرگ، از گلوله های سرامیکی وآسیاب شدید بمدت ۵ دقیقه استفاده شد.
۳-۳- مشخصه یابی نانو ذرات کونژوگه شده
جهت بررسی ساختاری و تایید کونژوگاسیون به ترتیب از روش تصویر برداری با میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) استفاده گردید. برای تصویر برداری با میکروسکوپ الکترونی نخست با دستگاه متالایزر نمونه ها با طلا پوشش داده شد و سپس با ولتاژ ۱۵ کیلو ولت نمونه ها از نظر ساختار و مرفولوژی بررسی گردند. برای طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه نمونه ها روی بلوک KBr ریخته شده و خشک گردید سپس دستگاه مربوطه در طول موج ۴۰۰۰-۵۰۰ (cm^-1) نمونه ها را اسکن و طیف جذبی آنها را ارائه نمود.
۳-۴- بررسی جذب دیازینون توسط نانوذرات کونژوگه شده با طلا در شرایط آزمایشگاهی
جهت ارزیابی زمان انکوباسیون بر میزان جذب، ۱۰۰۰ میکرولیتر از غلظت های سریال نانوذرات کونژوگه شده ( ۲۰۰۰ و ۱۰۰۰ و ۵۰۰ و ۲۵۰ میکروگرم بر میلی لیتر) بطور جداگانه با ۱۰۰۰ میکرولیتر از محلول دیازینون با غلظت (۲٫۵ در هزار (حجم/حجم)) مخلوط و در دمای ۳۷ درجه بمدت یک ساعت انکوبه گردیدند. لازم بذکر است حلال نانوذرات کونژوگه شده آب مقطر و حلال دیازینون الکل ۷۰ درصد بود. در ادامه همین مراحل دوباره انجام، ولی بجای ۶۰ دقیقه زمان انکوباسیون بطور جداگانه ۱۲۰ و ۱۸۰ دقیقه در نظر گرفته شد. جهت ارزیابی دما بر میزان جذب، مانند مراحل بالا ۱۰۰۰ میکرولیتر از غلظت های سریال نانوذرات کونژوگه شده بطور جداگانه با ۱۰۰۰ میکرولیتر از محلول دیازینون مخلوط و بمدت ۶۰ دقیقه و بطور جداگانه ای در دمای ۴، ۲۵ و ۳۷ درجه انکوبه شدند. برای ارزیابی pH نیز مانند مراحل بالا ۱۰۰۰ میکرولیتر از غلظت های سریال نانوذرات کونژوگه شده بطور جداگانه با ۱۰۰۰ میکرولیتر از محلول دیازینون مخلوط و بمدت ۶۰ دقیقه در ۳۷ درجه انکوبه گردیدند. لازم بذکر است بطور جداگانه و مستقل pH تمامی لوله ها روی اعداد ۵ و ۷ و ۹ تنظیم گردید.
بعد از اتمام انکوباسیون، تمامی لوله ها در دور ۵۰۰۰ بمدت ۵ دقیقه سانتریفوژ و میزان جذب نوری محلول روئی با بهره گرفتن از دستگاه اسپکتروفتومتر تحت طول موج ۳۴۰ نانو متر قرائت شد و درصد جذب با فرمول زیر استفاده شد:
در لوله کنترل منفی به جای نانوذرات کونژوگه شده از آب مقطر استفاده شد.

(۱-۱۵)
از طرفی
(۱-۱۶) o = WdQ+d
بنابراین

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

(۱-۱۷)
و از آنجا داریم:
(۱-۱۸)
با حد گیری از این رابطه، وقتی که _cTبه_hT نزدیک می شود، و تقسیم برdT داریم :
(۱-۱۹)
بطوریکه
(۱-۲۰)
قانون دوم تغییرات آنتروپی :
(۱-۲۱)
از آنجا که مقدار گرما را برگشت پذیر می دانیم، است، لذا :

و از آنجا داریم:
(۱-۲۲)
با توجه به رابطه اول کلوین ، دومین رابطه که ضریب سیبک و تامسون را به یکدیگر مربوط می کند عبارت است از :
(۱-۲۳)
هر دو رابطه کلوین از نقطه نظر تجربی برای تعدادی از مواد مورد استفاده در ترموکوپل مورد تایید قرار گرفته اند.باید توجه داشت که ضرایب سیبک و پلتیه هر دو برای اتصال دو رسانا تعریف می شوند، اما ضریب تامسون خاصیتی مربوط به یک تک رسانا است. بنابراین رابطه (۱-۲۳)راهی را برای محاسبه ضریب سیبک یک ماده به صورت زیر پیشنهاد می کند.
(۱-۲۴)
از قانون سوم ترمودینامیک چنین بر می آید که ضریب سیبک برای تمام اتصالات در دمای صفر مطلق، صفر است. بنابراین:
(۱-۲۵)
بنابراین ضریب سیبک مربوط به یک ماده در دماهای خیلی پایین و با اتصال آن به یک ابررسانا با توجه به آنکه ضریب سیبک ابررسانا ها صفراست ،بدست می آید[۱۰].
فصل دوم
سرامیک ها
۲-۱: مقدمه
سرامیک ها موادی را شامل می شوند که بخش عمدهٔ عناصر تشکیل دهندهٔ آنها غیرفلزی و غیرآلی هستند.واژهٔ سرامیک از واژهٔ یونانی کراموس۱ گرفته شده‌ که به معنی سفال یا شیء پخته شده است. این تعریف نه ‌تنها سفالینهها، پرسلان(چینی)، دیرگدازها، محصولات رسی سازه‌ای، ساینده‌ها، سیمان و شیشه را در بر می‌گیرد، بلکه شامل آهنرباهای سرامیکی، لعاب‌ها و سوخت‌های هسته‌ای و … نیز می‌شود. برخی‌ها آغاز استفاده ازسرامیک‌ها را در حدود ۷۰۰۰ سال ق.م. می‌دانند در حالی که برخی دیگر قدمت آن را تا ۱۵۰۰۰ سال ق.م نیز دانسته‌اند. اما به هر حال اکثریت تاریخنگاران بر ۱۰۰۰۰ سال ق.م. اتفاق نظر دارند.
۲-۲ : طبقه‌بندی سرامیک‌ها
سرامیکها را میتوان به سه دسته کلی سرامیکهای سنتی، بیوسرامیکها و سرامیکهای الکترونیکی یا الکتروسرامیکها تقسیمبندی کرد [۱۱].
۲-۲-۱ سرامیکهای سنتی^[۱]
سرامیکهای سنتی خود به سه گروه تقسیم میشوند که به اختصار آنها را معرفی میکنیم:
۱) مواد نسوز، که این مواد دارای مقاومت زیاد در برابر دماهای بالا بوده و در ساختمان کورههای دمای بالا و همچنین بهعنوان عایقهای حرارتی از آنها استفاده میشود. بهعلاوه مقاومت شیمیایی این مواد در مقابل ترکیب شدن با موادی که با آنها در تماسند، نیز از اهمیت ویژهای برخوردار است.
۲) لوازم منزل، که شامل چینی، لوازم بهداشتی و ظروف میباشند. لوازم منزل معمولاً از مخلوطی از خاک رس فلدسپار۲ و فلینت۳ ساخته میشوند. خاکهای رسی عمدتاً شامل آلمینوسیلیکات همراه با آب هیدراسیون و بهصورت دانه دانه میباشند.
۳) سفالها، کاشیها و آجرها که از خاک رس تهیه میشوند.
۴) سایندهها، از قبیل سیلیکن کاربید و اکسید آلومینیوم (آلومینا).
۲-۲-۲ بیوسرامیکها۴
یکی از کاربردهای مهم مواد سرامیکی، که در ارتباط نزدیک با زندگی انسان میباشد به کارگیری قطعات سرامیکی در بدن انسان است. به این دسته از سرامیکها، بیوسرامیک گویند. از آنجا که در پزشکی مدرن، ضرورت استفاده از مواد مختلف به منظور ترمیم عیوب بدن انسان احساس میشد، کارشناسان پلیمرها گستره وسیعی از این مواد را برای استفاده به جامعه پزشکی معرفی کردند و نیز متخصصان دیگر با بهره گرفتن از آلیاژهای فلزی جدید و متفاوت، قطعات ارتوپتیک بسیاری برای بدن ساختند. اما این مواد نیز بهعلت خوردگی شیمیایی در بدن ایجاد عارضه میکردند. خوردگی سرامیکها بهدلیل ماهیت ذاتیشان خیلی کمتر از فلزات است. از این رو پژوهشگران برای دستیابی به موادی با مشخصات بهتر به دنیای سرامیک راه پیدا کردهاند.
۲-۲-۳:الکتروسرامیکها۱
درحدود دهه۱۹۴۰ و قبل ازجنگ جهانی دوم انجام تحقیقات در زمینه سرامیکها رو به فزونی گذاشت. احتیاج مبرم به خازنهای با ثابت دیالکتریک(K) بالا سبب شد که تورنائرو سولومن^[۲] در یک کارمنتشر نشده، BaTiO3 را به عنوان ماده دی الکتریک در ساخت یک نوع جدید خازن سرامیکی با ۱۰۰K> وارد کردند. در اواخر جنگ جهانی دوم انتشار مطالب در این زمینه به صورت کامل و همگانی آغاز و معلوم گردید که کار همزمان روی BaTiO3 بهعنوان مادهای با ثابت دیالکتریک بالا، توسط چند کشورعمدتاً آمریکا، انگلستان، شوروی و ژاپن دنبال شده است[۱۲]. این آغازی برای سرعت گرفتن توسعه و ساخت الکتروسرامیکها بود. در چند دهه اخیر ورود الکتروسرامیکها بهعرصه فناوری امکان افزایش تراکم مدارهای مجتمع را فراهم کرده است. از انواع الکتروسرامیکها که در زندگی روزمره انسان بسیار پرکاربرد هستند میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
وریستورها۱– در بعضی از دستگاه ها به قطعهای نیاز است که مقاومتش در ولتاژ پایین زیادودرولتاژ بالا کم باشد. وریستورها دارای اینگونه مشخصهای هستند. ازاین سرامیکها در خیلی از موارد به عنوان محافظ مدارهای الکتریکی استفاده می شود. وقتی که یک ولتاژ زیاد و ناگهانی به مدار اعمال میشود، این قطعه در مقابل تغییر ناگهانی و زیاد ولتاژ مدار را حفظ میکند. از این سرامیکها در مدارهای مجتمع و ترانزیستورها که نسبت بهتغییر ناگهانی ولتاژ آسیب پذیرند، برای محافظت استفاده میشود. همچنین نمونهای از کاربردهایش را میتوان در تلفن و جرقهزن به وفور مشاهده کرد[۱۳].
ترمیستورها۲ – به موادی گفته میشود که مقاومتشان به دما وابسته است.سه نوع از ترمیستورهای سرامیکی که بهطور وسیع مورد استفاده قرار میگیرند عبارتنداز: ترمیستورهای دمای بحرانی، ترمیستورهای NTC3 ،ترمیستورهای PTC4[13].
فریت ها۵ – گروه بزرگی از سرامیکها هستند که دارای خواص مغناطیسیاند. ماده اساسی در آنها Fe₂O₃ است. تمامی این مواد به صورت اکسید بوده و از خود یک القای مغناطیسی نشان میدهند، حتی اگر در میدان مغناطیسی قرار نگیرند. القاء مغناطیسی خود بهخودی قوی، مقاومت ویژه الکتریکی بالا و ضرایب اتلاف پایین مهمترین ویژگیهای این دسته از سرامیکها است. به طور کلی مزیت های مواد سرامیکی در مقایسه با مواد دیگر،عبارتند از: دیرگدازی، سختی بالا، مقاومت بالا در برابر خوردگی[۱۳].
۲-۳: کاربردهای مختلف مواد سرامیکی
در زیر شاخه های کاربردی این مواد به همراه نمونه هایی ازاین مواد آورده شده‌است:
الف)الکتریکی ومغناطیسی– عایق‌های ولتاژ بالا(AlN-Al₂O₃ )، دیالکتریک (_۳BaTiO)، پیزوالکتریک (ZnO-SiO₂)،پیروالکتریک (Pb(Zr_xTi_1-x)O₃)، رسانای یونی (Al₂O₃)،مغناطیس نرم
(Zn_1-xMn_xFe₂O₄)، مغناطیس سخت (SrO-6Fe₂O₃)، نیمرسانا( ZnO-GaN-SnO₂ ).
ب)ویژگی سختی بالا– ابزار ساینده، ابزار برشی و ابزار سنگ‌زنی (_۲O₃TiN-Al) و مقاومت مکانیکی (SiC-Si₃N₄).
ج)خواص نوری– فلورسانس (Y₂O₃)،ترانسلوسانس(نیمه‌شفاف) (SnO₂)، منحرف کنندهٔ نوری (PLZT)، بازتاب نوری (TiN)، بازتاب مادون قرمز (SnO₂) و انتقال دهندهٔ نور (SiO₂).
د)خواص گرمایی – پایداری حرارتی (_۲ThO)، عایق حرارتی (_۲CaO-nSiO) و رسانای حرارتی (AlN-C).
ه)استفاده درفناوری هسته‌ای– سوخت‌های هسته‌ای سرامیکی، مواد کاهش‌دهنده‌ی انرژی نوترون و مواد کنترل کننده‌ی فعالیت راکتور.
و)خواص شیمیایی و بیوشیمیایی– پروتزهای استخوانی، زیرلایه (_۲TiO- _۲SiO).
۲-۶ : نانو سرامیک
زمان ظهور سرامیکهارا میتوان دهه ۹۰ میلادی دانست. در این زمان بود که با توجه خواص بسیار مطلوب پودرهای نانوسرامیک، توجه زیادی به سمت آنها جلب شد، اما روش های فرآوری آنها چندان آسان و مقرون به صرفه نبود. با پیدایش نانوتکنولوژی، نانوسرامیکها هرچه بیشتر اهمیت خود را نشان دادند. درحقیقت نانوتکنولوژی با دیدگاهی که ارائه میکند، تحلیل بهتر پدیده ها و دست یافتن به روش های بهتر برای تولید مواد را امکان پذیر میسازد. شکل گرفتن علم مهندسی نانو، منجربه درک بی سابقه اجزای اولیه پایه تمام اجسام فیزیکی و کنترل آنها شده است و این پدیده به زودی روشی را که اغلب اجسام توسط آنها طراحی و ساخته می شده اند، دگرگون میسازد. نانوتکنولوژی توانایی کار در سطح مولکولی و اتمی برای ایجاد ساختارهای بزرگ را به دست میدهد که ماهیت سازماندهی مولکولی جدیدی خواهند داشت و نیز دارای خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی جدید و بهتری هستند. هدف، بهره برداری از این خواص با کنترل ساختارها و دستگاه ها در سطوح اتمی، مولکولی و ابرمولکولی و دستیابی به روش کارآمد ساخت و استفاده از این دستگاه ها میباشد. هدف دیگر، حفظ پایداری واسطه ها و مجتمع نمودن نانوساختارها در مقیاس میکرونی و ماکروسکوپی میباشد. همیشه با بهره گرفتن از رفتارهای مشاهده شده در اندازه های بزرگ، نمی توان رفتارهای جدید در مقیاس نانورا پیش بینی کرد و تغییرات مهم رفتاری صرفاً به خاطر کاهش مرتبه بزرگی اتفاق نمی افتد.