شکل دادن فلزات در مقیاس نانو

 
موضوع: نانو دانش و فنون مقياس نانو



مقدمه
در دو قسمت پیشین، با شکل‌دهى‌‌، فرايندهاى‌ آن‌، مواد و مصالح‌ صنعتى‌، خواص‌ مکانيکى‌ و عوامل مؤثر بر آنها آشنا شدیم. در این قسمت به شکل‌دهی در مقیاس مایکرو می‌پردازیم تا نسبت به تأثیرات ریزسازی و کاهش ابعاد در شکل‌دهی، اطلاعات بیشتری به دست آوریم.

مایکروشکل‌دهی
مايکرومتر ‌برابر است با يک‌هزارم‌ ميلى‌متر‌، یعنی هزار برابر بزرگتر از ابعاد نانو. این ابعاد مورد توجه‌ صنایع مدرنی است که می‌خواهند تا جایی که می‌شود، به کوچک‌سازی بپردازند. منظور از کوچک‌سازی، یا ریزسازی، کاهش ابعاد به مقیاس‌هایی کمتر از میلی‌متر است. این هدف در علوم مختلف، مانند شیمی، فیزیک، مکانیک، متالورژی، پزشکی، رایانه، زیست‌فناوری و زیست‌مکانیک مورد توجه و کاوش قرار گرفته و از سوی دانشمندان این علوم در آزمایشگاه‌ها در دست بررسی و تحقیق است.
وقتی می‌خواهیم نظریه‌ای ارائه کنیم، ابتدا باید در حوزه‌های مشابه اطلاعاتی به دست آوریم و با دسته‌بندی آنها حدس‌هایی بزنیم و سپس با انجام آزمایش صحت آنها را بیازماییم. بنابراین، برای اینکه با جهانی در مقیاس یک میلیونیُم میلی‌متر (نانو) آشنا شویم، ابتدا از مقیاسی که دانش بیشتری در زمینة شکل‌دهی در آن داریم، یعنی مقیاس مایکرو، آغاز می‌کنیم.
در مايکروشکل‌دهى‌ به‌ دنبال‌ ايجاد فرايندهاى‌ امکان‌پذير براى‌ صنعت‌ و توليد انبوه‌ هستیم. آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده‌اید که برای صنعتی شدنِ یک فرایند و تولید انبوه آن چه مراحلی باید طی شود؟
اگر همین امروز اراده کنید که پزشک جراح شوید، نمی‌توانید با پوشیدن لباس اتاق عمل دانش مورد نیاز جراحی را به دست آورید. شما باید پس از دوازده سال تحصیل در دبستان، راهنمایی و دبیرستان و سپری کردن دورة هشت‌سالة پزشکی عمومی و سپس طی دورة تخصص و اخذ مجوز لازم از مراکز معتبر، به فکر پوشیدن لباس جراحی بیفتید. چنین وضعی در دنیای مهندسی هم وجود دارد: ممکن است دانش یا مهارتی در خصوص شکل‌دهی داشته باشید. اما تنها پس از طی مراحلی مانند محاسبات، آزمایش، مُدل‌سازی و... می‌توان ساختار مشخصی برای ماده تعریف کرد. مجموع این ساختار مشخص را فناوری می‌گوییم که نحوة استفاده از دانش را به ما می‌آموزد. برای صنعتی شدن هم باید برای فناوری مورد نظر دستگاه‌های مختلف، وسایل اندازه‌گیری و... تهیه کرد. مهندسان به این قسمت‌ها سامانه (یا سیستم) می‌گویند. پس اولین گام برای صنعتی کردنِ فناوری، تعریف سیستم و اجزای آن است. دربارة مایکروشکل‌دهی نیز ابتدا به سیستم آن می‌پردازیم تا با عناصر تشکیل‌دهندة آن بیشتر آشنا شوید.
مايکرو‌شکل‌دهى‌ از نظر علمى‌ «ساخت‌ و توليد ساختارهاى‌ دوبُعدى‌ در مقیاس‌ ميلى‌متری» است. محصولات مایکروشکل‌دهی، در اجزای الکترونيکى‌ ریزسيستم‌ها و سيستم‌هاى‌ مايکروالکترومکانيکى‌ مثل مایکرورُبات‌ها کاربرد دارند. اين‌ محصولات‌ باعث‌ شده‌اند که‌ عملیات ريزسازى‌ به‌سرعت‌ ‌جلو برود.


اجزای ساخته شده بوسیله مایکرو شکلدهی
 

مروری بر تاریخ مایکروشکل‌دهی
رشد فناورى‌ها و به‌خصوص‌ فناورى‌ شکل‌دهى‌ مايکرو در دهة 1990، اين‌ سؤال‌ را به وجود آورد که‌ چرا به‌ جاى‌ استفاده‌ از تراشکارى‌ در ساخت‌ قطعات‌ ازشکل‌دهى‌ فلزات‌ استفاده‌ نشود؟
مهندسان و صنعتگران دريافتند‌ که‌ بايد قطعه‌ را با روش‌هاى‌ شکل‌دهى‌ و بدون‌ بُراده‌بردارى‌ تغییر شکل دهند. این کار برای تأمين‌ دو هدف‌ اساسى‌ صنعتى‌ و اقتصادى‌ صورت می‌گیرد: تولید انبوه، و نرخ تولید بالا. تولید انبوه یعنی تولید محصول در تعداد بسیار زیاد، مانند تولید خودرو یا ساخت وسایل خانگی. البته تعداد محصول در صنایع مختلف در تولید انبوه متفاوت است. نرخ تولید بالا نیز به تولید محصول در حداقل زمان ممکن گفته می‌شود. در این کار آنها با چند مشکل‌ اساسى‌ مواجه‌ بودند که در دو سطح‌ عمدة زیر‌ خلاصه‌ مى‌شدند:
الف‌ ـ نبودِ دانش‌ پايه‌اى؛ چون در آن زمان دانش بشر در زمینة مایکرو کافی نبود.
ب‌ ـ نبودِ کاربرد مشخص‌ و نمونة‌ اوليه؛ زیرا آنها نمی‌دانستند باید به دنبال ساخت چه محصولی باشند. مثلاً اگر شما به دنبال ساخت هلی‌کوپتر باشید، با دیدن نمونه‌های قبلی و طرز کار آن می‌توانید به ایده‌هایی برای ساخت نوع جدید آن برسید.
اولين‌ حرکت‌ در اين‌ زمينه‌ توسط‌ يک‌ دانشمند ژاپنى‌ در سال‌ 1989 ميلادى‌ آغاز شد. او در گزارش‌ اولية‌ خود در انجمن‌ فناورىِ‌ شکل‌دهى‌ ژاپن،‌ طرح‌ اولية خود را با عنوان‌ «پيش‌طرح‌ ساخت‌ و توسعة ماشين‌ پرسِ‌ سوپرمايکرو» ارائه‌ کرد و در سال‌ 1990 اين‌ ايده‌ را به‌ چاپ‌ رساند.
با شروع‌ حرکت‌، به‌‌سرعت‌ مسائل‌ و مشکلات‌ پايه‌اى زیادی‌ در مقابل‌ دانشمندان‌ به وجود آمدند. کاهش‌ مقياس‌ در رسيدن‌ به‌ ابعاد مايکرو در فلزات‌ دشوار است. علاوه‌ بر آن،‌ مشکلات‌ ديگرى‌ نيز در مقابل‌ اين‌ فناورى‌ جديد قرار دارند، نظير ابزارآلات‌ و ماشين‌‌ابزار لازم‌. از اين‌رو کاوش‌ها، پژوهش‌ها و تحرکات‌ گستردة علمى‌ و صنعتى‌ براى‌ حل‌ معضلات ‌و يافتن‌ راه‌ حل‌هاى‌ مناسب‌ آغاز شدند که‌ تاکنون‌ نيز ادامه‌ دارند.

سيستم‌ مايکروشکل‌دهى
سيستم‌ شکل‌دهى‌ مايکرو را مى‌توان‌ مانند سیستم شکل‌دهی ماکرو به‌ چهار بخش‌ اساسى‌ تقسيم کرد:
الف‌ ـ مواد (material)
ب‌ ـ ابزار (tools)
ج‌ ـ فرايند (process)
د ـ ماشين‌آلات‌ و تجهيزات‌ (machines & equipment)


یک نمونه از قطعات شکل‌یافته در ابعاد مایکرو

علاوه‌ بر مشکلات‌ موجود در شکل‌دهى‌ ماکرو،‌ مانند طراحى‌ ابزار، فرسايش‌، خوردگى‌ و عمليات‌ مناسب‌ بر روى‌ مواد، مشکلات جدید ناشی از کاهش ابعاد هم به آنها افزوده می‌شود. این مشکلات‌، خود را در هر چهار بخش‌ سيستم‌ شکل‌دهى‌ نشان‌ مى‌دهند. مثلاً در زمینة مواد در حوزه‌های شکل‌پذیری، محدودة شکل‌دهی، تنش‌ها و کُرنش‌ها؛ در مورد فرایند در خصوص نیروهای شکل‌دهی، دقت اجزای تولیدی، اصطکاک و مدل‌سازی؛ و در زمینة ابزار در مورد توليد ابزار به وسيلة‌ فناورى‌هاى‌ جديد، جنس‌ و مواد به‌کار رفته‌ در آنها و دقت‌ لازم‌ و مورد نياز ابزار.
اگرچه‌ روش‌هاى‌ نوينِ‌ ساخت‌ با هدف‌ حل‌ اين‌ معضلات‌ توسعه‌ يافته‌اند، اما گام‌هاى‌ زيادى‌ در اين‌ راه‌ باقى‌ است‌. يکى‌ از مثال‌هاى‌ اين‌ توسعه‌، ساخت‌ ابزار برجسته‌کارى‌ (embossing tools) است. اين‌ وسايل‌ در یک فرايند حک‌کارى‌ با‌ پرتودهى‌ الکترونى‌، ابزارى‌ با ابعاد 200 نانومتر را می‌سازند‌.
در خصوص ماشین‌آلات و تجهیزات نیز جابه‌جايى‌ مواد و اجزا دشوار است،‌ زيرا سطح‌ گيرة‌ نگه‌دارندة‌ قطعه بسيار کوچک‌ است‌ و نيروهاى‌ چسبندگى‌ و کشش‌ سطحى‌ بسيار قوى‌تر از نيروى‌ وزن عمل می‌کنند. توضیح بیشتر اینکه وزن قطعه در مقیاس مایکرو بسیار ناچیز است، در حالی که نیروهای بین مولکولی، که نام برده شدند، چندین برابر بزرگتر از آن هستند. از اين‌ رو، قطعه‌ به‌ خودى ‌خود از گيره‌ جدا نمى‌شود.
در کنار سیستم مایکروشکل‌دهی، ساختارها و فناورى‌هاى‌ پشتیبان ديگرى نیز‌ مورد نيازند. از جمله، فناورى‌هاى‌ مناسب‌ِ اندازه‌گيرى‌ قطعات‌ و ابزار کوچک‌ و همچنین اتاق تمیز. اتاق تمیز، اتاقی است که هوای آن تخلیه شده باشد. زیرا ذرات گرد و غبار و آلودگی‌ها از لحاظ ابعاد در حد مقیاس مورد نظرند و موجب ایجاد خطا در تولید محصول و آزمایش‌ها می شوند.


نمونه ای از عملیات آزمایشگاهی در ابعاد مایکرو

فرايندهاى‌ مایکرو شکل‌دهی
مقايسة فرايندهاى‌ شکل‌دهى‌ مايکرو و ماکرو‌ نشان‌ مى‌دهد که‌ دسته‌ای‌ از عوامل، على‌رغم‌ کاهش‌ ابعاد ثابت ‌مى‌مانند. به ‌عنوان‌ مثال،‌ ساختار مايکروی مواد مستقل‌ از ابعاد است‌، يا عوارض‌نگارى‌ سطح‌ (پستی و بلندی سطح) در طول‌ فرايندِ کاهش‌ ابعاد بدون‌ تغيير باقی مى‌ماند. بررسی‌ها نشان می‌دهند که روش‌هاى‌ مرسوم‌ در شکل‌دهى‌ ماکرو،‌ در شکل‌دهى‌ مايکرو غيرقابل‌ انجام‌اند. بنابراين،‌ باید ‌تحقيقات‌ و بررسى‌هاى‌ کاملى‌ برای نمايش‌ اين‌ موضوع به‌ اعداد و ارقام‌ صورت‌ گيرد. برای این کار فرايندهاى‌ شکل‌دهى‌ را به ‌صورت‌ سامان‌مند (سيستماتيک‌) به‌ مقياس‌ پايين‌تر تبديل‌ می‌کنيم‌. در این صورت، لازم است در زمينة تئورى‌ دانش ابعاد کوچک پیشرفت‌هایی صورت گیرد، آزمايش‌های‌ پايه‌اى‌ با هدف‌ جلوگيرى‌ از ايجاد پيچيدگى‌ در ابزار و ساخت‌ آنها اجرا شود و کاربرد مواد گوناگون‌ بررسی گردد.


ثابت بودن ساختار مایکرو و عوارض نگاری سطح در طول فرایند کاهش ابعاد

تحقيقات‌ در حال‌ پيشرفت‌ در زمينة‌ فرايندهای مایکروشکل‌دهی
گرايش‌ به‌ سمت‌ توليد محصولات‌ کوچکتر، منجر به‌ تحقيقات‌ پايه‌اى‌ فراوانی‌ شده‌ است‌. بر اساس ‌فرضياتى‌ که‌ در دهة‌ 1950 ميلادى‌ در آزمايشگاه‌های بِل‌ مورد آزمایش قرار گرفتند‌، تغيير شکل‌ پلاستيک (تغییر شکل دائمی مواد؛ در این حالت ماده به حالت قبلی خود باز نمی‌گردد)‌ باید‌ بر اساس‌ کُرنش‌ و نيز تغییرات کُرنش‌ تحليل‌ شود، به‌خصوص‌ در شرايطى‌ که‌ ابعاد ناحية‌ تغيير شکل‌ در حدود 10 ميکرومتر يا کمتر باشد.
جابه‌جايى‌ اجزای مايکرو نیز از ديگر موضوعاتی‌ است‌ که‌ مورد بررسى‌ و در دست‌ پژوهش‌‌اند. دانشمندان می‌خواهند از این بررسی‌ها به دو هدف‌ اساسى‌ زير برسند:
1. جابه‌جايى‌ قطعات‌ در مراحل‌ چندگانه‌ همراه با دقت‌، سرعت‌ و دقت‌ در مکان‌يابى‌ اجزای کوچک‌؛
2. جلوگيرى‌ از آثار نامطلوبِ‌ چسبندگى‌ بين‌ اجزا و گيرة‌ نگه‌دارنده.

نتايج‌ اولية‌ آزمايش‌ها‌ و پروژه‌هاى‌ تحقيقاتى‌ مختلف‌ منجر به‌ ساخت‌ نمونة اولية‌ سيستم‌ انتقال ‌شده‌ است‌. اين‌ سيستم‌ گيره‌هاى‌ مکنده‌ای دارد‌ که‌ مى‌توانند در هر ثانيه‌ 3 قطعه را درفاصلة 25 ميلى‌متری و با دقت مکان‌یابی‌ ‌در حدود 5 ميکرومتر جابه‌جا کنند.


نمونه ماشینکاری در ابعاد مایکرو

خوب است در انتهاى‌ اين‌ بخش‌‌ به‌ اين‌ سؤال‌ پاسخ‌ بدهيم‌ که‌ دورنماى‌ کاربرد ماشين‌ پِرِس‌ سوپرمايکرو که‌ در آغاز به‌ آن‌ اشاره‌ کرديم‌، چيست‌؟
در سال‌ 2000 ميلادى‌ گروهى‌ از پژوهشگران‌ ژاپنى‌، کارخانة‌ ماشين‌کارىِ‌ روميزى‌ِ مايکرو را ساختند که‌ شامل‌ ماشين‌‌ابزارهايى‌ نظير ماشين‌تراش‌، دستگاه‌ دريل‌، وسايل‌ جابه‌جاکننده‌ و پرس‌ بود‌ و می‌توانست قطعات‌ مينياتورى‌ تولید کند. اگرچه‌ این دستگاه هنوز شرايط‌ لازم‌ براى‌ توليد انبوه‌ را ندارد، اما دورنمایی را ترسيم‌ می‌کند که در آن فناورى‌هاى ‌مايکرو به خصوص‌ فناورى‌هاى‌ شکل‌دهى‌ در مقياس‌ مايکرو توسعة چشمگیری یافته‌اند.
پژوهش‌هاى‌ ده سال‌ اخير، فرايندهایی را به دانشمندان نشان داده است که‌ پايه‌ و اساس‌ تحقق‌ فرايندهاى‌ صنعتى‌اند. با تمام‌ اين‌ تلاش‌ها فناورى ‌مورد نظر به‌ مراحل‌ توسعة‌ نهايى‌ خود نرسيده‌ است‌ و نياز به‌ تلاش‌هاى‌ گسترده‌ترى‌ دارد تا به‌ حداقل‌هاى‌ مورد انتظار براى‌ حل‌ مسائل‌ پيشِ ‌رو در آينده‌ برسد.
على‌رغم‌ تکاپوى‌ سريع‌ جهانى، در برخورد‌ با مشکلات‌ موجود نیاز به‌ دستيابى‌ به‌ راه‌حل‌هاى ‌فوری وجود دارد. البته‌ مجموعة مهندسى‌ کنونى‌ می‌تواند از پسِ حل اين‌ مسائل‌ برآید، اما ايده‌هاى‌ زيادى‌ هم وجود دارند که‌ در يک‌ بازة زمانى‌ کوتاه‌ قابل‌ صنعتى‌ شدن‌ نیستند. اين‌ ايده‌ها و طرح‌ها نيازمند زمان‌ زياد، صرف‌ بودجه‌هاى‌ کلان‌ و تحقيقات‌ پايه‌اى‌ فراوانی هستند و زمانى‌ به‌ موفقيت‌ ختم‌ مى‌شوند که‌ همراه‌ با تلاش‌ گستردة دانشمندان‌ و حمايت‌هاى‌ مالى‌ باشند. در عين‌ حال‌، احتياج‌ به‌ توسعة روابط‌ ميان‌ رشته‌هایی گوناگونی از قبیل شیمی، فیزیک، رایانه، متالورژی، صنایع و مکانیک نيز دارند.
در مورد شکل‌دهى‌ مايکرو، شرايط‌ مورد نياز، در حال‌ مهيا شدن‌ هستند. فرايندهاى‌ مختلفى‌ در صنعت‌ در حال‌ تکمیل‌اند که‌ در محدودة کاربرد ورق‌ فلزی تمرکز يافته‌اند. اين‌ فناورى‌ می‌تواند دورنماى‌ وسيع‌تر و افق‌ گسترده‌ترى‌ را در مقابل‌ ساخت‌ طيف‌ فراوانى‌ از محصولات‌ بگشايد، هرچند که‌ چالش‌ها


 



بهداشت آب

بهداشت آب

 

دكتر علي الماسي

 

 مقدمه

بهداشت آب موضوعي بسيار مهم در بهداشت عمومي و مديريت سلامت مي‌باشد. قبل از پرداختن به راه كارهاي عملي استحصال، انتقال، بهسازي و توزيع آن لازم است اين عنصر حياتي موثر بر سلامت و مرتبط با توسعه پايدار، شناخته شود.

شناخت آب از نظر كيفيت و كميت و چگونگي حصول آن قدمي اساسي در جهت بهينه سازي مصرف آن مي‌باشد. اگر چه بيش از سه چهارم كره زمين را آب فرا گرفته است، سهم قليلي از آب‌هاي موجود، براي مصارف بهداشتي و كشاورزي، قابل استفاده است. زيرا حدود 3/97 درصد اقيانوس‌ها و 1/2 درصد يخ‌هاي قطبي و 6/0 درصد درياچه ها و رودخانه و آب‌هاي زيرزميني وجود دارد كه حدود 36/0 درصد كل منابع آب مي‌باشد. آب اقيانوس‌ها، درياها و اغلب درياچه ها و بسياري از منابع آب زيرزميني به علت شوري بيش از حد و داشتن املاح معدني براي مقاصد بهداشتي، كشاورزي و صنعتي، غيرقابل استفاده مي‌باشند.

آب ماده حياتي است كه بطور يكنواخت در سطح كره زمين موجود نمي‌باشد. در نتيجه بسياري از نقاط كره زمين با كمبود آب مواجه است. حركت مداوم بخار آب به هوا و برگشت آن به زمين را گردش آب در طبيعت مي‌نامند.

 

انرژي خورشيد باعث تبخير آب اقيانوس‌ها، رودخانه ها، درياچه ها و منابع آب سطحي مي‌گردد. بخار آب فشرده شده همراه توده هاي هوا باعث نگهداري آب در هوا شده و موجب تشكيل ابر باردار يا ذخيره كننده آب مي‌شود ريشه گياهان، آب و رطوبت موجود در خاك را گرفته و از طريق روزنه هاي تنفسي برگ‌ها به هوا فرستاده و به بخار تجمع يافته در هوا اضافه مي‌شود كه در شرايط مناسب به صورت نزولات جوي به زمين برمي‌گردد.

آب يك عنصر حياتي است با ويژگي‌هاي قابل توجه و كم نظير، يكي از مهم ترين عناصر شيميايي مي‌باشد كه قسمت اعظم موجودات زنده و محيط زيست راتشكيل مي‌دهد. اين ماده 70% گياهان را تشكيل مي‌دهد. آب فراوان‌ترين و بهترين حلال در طبيعت است. آب يك مايع زيست شناختي است كه واكنش‌هاي فيزيكوشيميايي سوخت و ساز در پيكره موجودات زنده را مقدور و تسهيل مي‌نمايد ومحيطي است براي نقل و انتقال مواد در بدن موجودات زنده كه علاوه بر نقش موثرآن در متابوليسم، دفع مواد زائد حاصل از فعاليت‌هاي زيست شناختي موجود زنده را موجب مي‌شود. آب ناشي از تعريق در گرما باعث خنك كردن بدن مي‌گردد. آب و انيدريد كربنيك توسط انرژي خورشيدي در پيكره گياهان سبز تبديل به كربوهيدرات يا انرژي شيميايي مي‌شود.

اگر چه آب خالص در طبيعت يافت نمي‌شود. اما آب خالص مايعي بي‌رنگ، بي‌بو و بي مزه است كه داراي نقطه انجماد صفر و نقطه جوش 100 درجه سانتي گراد مي‌باشد ساختار شيميايي آن به صورت  H2O  است كه به احتمال كمتر از 3/0 درصد آب‌هاي موجود در طبيعت بر دارنده ايزوتوپ‌هاي H4O2 ،  H6O3  نيز مي‌باشند. آب در چرخه گردش خود قادر است املاح و گازهاي موجود در طبيعت را به صورت محلول در آورده و بسياري از آلودگي‌ها را همراه خود به حركت در آورد. آب باران قبل از رسيدن به زمين ناخالصي‌هاي موجود در هوا نظير ذرات، گازها، مواد راديواكتيو و ميكروب‌ها را به سطح زمين آورده و در حين حركت در زمين نيز آلاينده ها را با خود حمل مي‌كند. به علاوه آب‌هاي جاري اغلب دريافت كننده فاضلاب‌ها و مواد زائد ناشي از فعاليت‌هاي انساني مي‌باشند.

بسياري از مشكلات بهداشتي كشورهاي در حال پيشرفت، عدم برخورداري از آب آشاميدني سالم است. از آنجايي كه محور توسعه پايدار، انسان سالم است و سلامت انسان در گرو بهره مندي از آب آشاميدني مطلوب مي‌باشد بدون تامين آب سالم جايي براي سلامت مثبت و رفاه جامعه، وجود ندارد. آب از دو بعد بهداشتي واقتصادي حائز اهميت است. از بعد اقتصادي به حركت درآورنده چرخ صنعت و رونق بخش فعاليت كشاورزي است. از بعد بهداشتي آب با كيفيت، تضمين كننده سلامت انسان است. آب با شكل ظاهري و با وسعت محتوايي آن دنياي زنده ديگري است.

اگر چه از ديد ما پنهان است، اما آب داراي آثار بسيار زيادي در حيات جانداران به ويژه انسان ميباشد. آب آشاميدني علاوه بر تامين مايع مورد نياز بدن به مفهوم مطلق آن يعني H2O ، در بردارنده املاح و عناصر ضروري براي موجود زنده و انسان مي‌باشد. كمبود پاره اي از آن‌ها در آب ايجاد اختلال در بدن موجود زنده مي‌كند و منجربه بروز برخي بيماري‌ها مي‌شود.

فقدان يد و فلوئور و ارتباط آن‌ها با گواتر اندميك و پوسيدگي دندان‌ها به ترتيب بيان كننده اين اهميت است. علاوه بر مواد شيميايي، موجودات ذره بيني گوناگوني نيز در آب پيدا مي‌شوند كه بعضي از آنها بيماري زا بوده و ايجاد بيماري‌هاي عفوني خطرناكي مي‌كنند. بهسازي آب رابطه مستقيمي با كاهش بيماري‌هاي عفوني دارد. بطوري كه پس از تامين آب آشاميدني سالم ميزان مرگ از وبا 1/74 درصد، ميزان مرگ از حصبه 3/63 درصد، ميزان مرگ به علت اسهال خوني 1/23 درصد و ميزان مرگ از بيماري اسهال 7/42 درصد كاهش يافت. بنابراين برنامه ريزي و هزينه در جهت تامين آب سالم سرمايه گذاري قابل توجهي براي آينده خواهد بود. تهيه و تامين آب آشاميدني سالم براي جامعه يكي از موثرترين و پايدارترين فنآوري‌ها براي ارتقاء سلامت جامعه است.

 

ادامه نوشته

بهداشت روانی

بهداشت روانی (Mental Health)

نگاه کلی

  • کلمه بهداشت روانی چقدر برای شما آشناست؟
  • چه ارتباطی بین بهداشت روانی و اختلالات روانی وجود دارد؟
  • چگونه می‌توانیم بهداشت روانی خود را حفظ کرده یا بهبود ببخشیم؟
واژه بهداشت (Health) و سلامتی همیشه انسان را در طول تاریخ به خود مشغول کرده است. تدوین برنامه‌های تربیتی – بهداشتی برای حفظ سلامتی و مطالعه ، جلوگیری و درمان بیماریها نمونه‌ای از این اقدامات بشری است. بهداشت در یک تقسیم کلی به دو نوع "بهداشت جسمی" و "بهداشت روانی" تقسیم می‌شود. ولی آنها همپوشی‌های زیادی را با هم دارند (بر یکدیگر تاثیر می‌گذارند).

بهداشت روانی از آن جهت که رابطه مستقیمی با "عملکرد فردی – اجتماعی" و آسیب‌های روانی – اجتماعی" دارد، از اهمیت زیادی برخوردار است و این اهمیت باعث تدوین و اجرای برنامه‌های متعدد بهداشت روانی در سه بعد " پیشگیری ، درمان و توانبخشی" می‌شود این سه بعد در برگیرنده تمام اهداف و فعالیت‌های بهداشت روانی است.

تعاریف بهداشت روانی

تعریف سازمان بهداشت جهانی

سازمان بهداشت جهانی ، بهداشت روانی را اینگونه تعریف می‌کند: "بهداشت روانی در درون مفهوم کلی بهداشت قرار دارد و بهداشت یعنی توانایی کامل برای ایفای نقش‌های روانی و جسمی ، بهداشت به معنای نبود بیماری یا عقب ماندگی نیست."

تعریف انجمن بهداشت روانی کانادا

انجمن بهداشت روانی کانادا در یک دید جامع بهداشت روانی را در سه قسمت "نگرش‌های مربوط به خود ، نگرش‌های مربوط به دیگران و نگرش‌های مربو به زندگی" تعریف می‌کند. از نظر این انجمن بهداشت روانی یعنی : "توانایی سازگاری با دیدگاههای خود ، دیگران و رویارویی با مشکلات روزمره زندگی."

عوامل موثر بربهداشت روانی

بهداشت روانی افراد متاثر از عوامل متعددی است، اگر چه این عوامل به صورت جداگانه مورد مطالعه قرار می‌گیرند ولی در واقع این موضو ع چند وجهی متاثر از یکدیگر است. بدین معنی که افراد به علت شرایط محیطی یا عوامل فردی تعادل و آرامش روحی شان دچار تغییراتی می‌شود و هر چه شدت این عوامل زیادتر باشد، تاثیر و تهدیدش بیشتر خواهد بود. عواملی همچون : "عدم برآورده شدن نیازهای اولیه، ناکامی، استرس، یادگیری، مسائل اجتماعی و رسانه های جمعی و... از عمده ترین تاثیرگذاران بر بهداشت روانی هستند.

ابعاد بهداشت روانی

پیشگیری نوع اول (Primary Prevention)

هدف این نوع از بهداشت روانی ممانعت از شروع یک بیماری یا اختلال است، "با حذف عوامل کلی کاهش عوامل خطرساز ، تقویت مقاومت افراد ، دخالت در فرایند اختلال" بدست می‌آید." برنامه‌های آموزش بهداشت روانی (نظیر آموزش والدین برای تربیت کودکان ، آموزش تاثیرات مصرف الکل و مواد و...)، برنامه‌های بالا بردن کارایی و توان افراد (نظیر برنامه‌های تقویتی برای کودکان محروم) ، ایجاد سیستم‌های حمایت اجتماعی (نظیر بیمه‌های درمانی ، ایجاد و حمایت از گروه‌های محلی و اجتماعی حمایت کننده از افراد مبتلا)" نمونه‌های پیشگیری نوع اول می‌باشد.

پیشگیری نوع دوم (Secondary Prevention)

هدف اقدامات این بعد از برنامه بهداشت روانی ، شناخت به موقع و درمان فوری و مناسب اختلال (یا بیماری) است. تمام نظریه‌ها و اقدامات درمانی نظیر "دارو درمانی ، رفتار درمانی ، شناخت درمانی ، گروه درمانی ، روانکاوی و ..." در غالب این بعد از بهداشت روانی قرار می‌گیرد.

پیشگیری نوع سوم

هدف این بعد از بهداشت روانی ، بازگرداندن و حفظ تمام یا قسمتی از توانایی‌های از دست رفته فرد به علت اختلال (یا بیماری) است، تا فرد بتواند به گونه‌ای مفید و سازنده به زندگی "خانوادگی ، اجتماعی و شغلی" خود باز گردد. در واقع برنامه‌های این بعد با "توانبخشی" (Rehabilitation) افراد و جلوگیری از بازگشت مجدد اختلال (یا بیماری) در فرد و حفظ و پیشبرد سلامت ایجاد شده توسط درمان ، سروکار داشته ، اقدامات قبلی را تکمیل می‌کند.

ترانزیستور



علم الکترونیک با اختراع ترانزیستور وارد فاز جدیدی از تحقیق و اختراع شد .هر روز اخباری را مبنی بر اختراعات جدید در زمینه الکترونیک می شنویم که مطمئنا در کالبد شکافی این اختراعات به نقش پر اهمیت ترانزیستور پی خواهیم برد .


                                                            ترانزیستور


ترانزیستور یک قطعه سه پایه است که ساختار فیزیکی آن بر اساس عملکرد نیمه هادی ها می باشد.ترانزیستور را از دو نوع نیمه هادی با نام سلسیوم و ژرمانیوم می سازند.عموما در یک تقسیم بندی ترانزیستور ها را به دو دسته ترانزیستور های BJT و FET  تقسیم می کنند . ترانزیستور های BJT با نام ترانزیستور های پیوند دو قطبی و ترانزیستور های FET با نام ترانزیستور های اثر میدان شناخته شده­اند.FETها دارای سرعت سوئیچینگ کمتر از BJT  هستند .


معمولا ترانزیستور را با دو دیود مدل سازی می کنند از این مدل برای تشخیص سالم بودن ترانزیستور استفاده می کنند.عملکرد ترانزیستور هابه عنوان یک طبقه در مدار بستگی به نظر طراح دارد اما در صورتی که ترانزیستور را یک جعبه سیاه در نظر بگیریم که دارای دو ورودی و دو خروجی است با توجه به اینکه ترانزیستور دارای سه پایه است باید یکی از پایه ها را به عنوان پایه مشترک بین ورودی و خروجی در نظر بگیریم. این پایه مشترک اساس آرایش های مختلف ترانزیستور است .یکی از پایه های ترانزیستور با نام Base و پایه دیگر با نام امیتر (تزریق کننده) و پایه آخر با نام کالکتور (جمع کننده ) شناخته شده است . بسته به اینکه کدامیک از پایه های مذکور به عنوان پایه مشترک در نظر گرفته شود آرایش های بیس مشترکCommon Base – کالکتور مشترکCommon Collector- امیتر مشترک Common Emitter – ممکن خواهد بود.


                                       مدل ترانزیستور


هر کدام از این آرایش ها دارای یک خصوصیت خواهند بود که متفاوت با دیگر آرایش ها است مثلا امیتر مشترک دارای بهره توان  بسیار زیاد  است و یا بهره ولتاژ بیس مشترک زیاد است و...


 


ترانزیستور در هر مداری می تواند متفاوت از قبل ظاهر شود- منبع ولتاژ یا منبع جریان و یا تقویت کننده ولتاژ و ....-  این تفاوت را المانهای همراه ترانزیستور که اکثرا مقاومت و خازن(دیود و...) هستند تعیین می کنند نحوه قرار گیری این المانها به همراه ترانزیستور و منبع تغذیه را بایاس ترانزیستور گویند.در مدار های بایاس برای ترانزیستور یک ولتاژ مثبت به همراه زمین یا یک ولتاژ  مثبت  به همراه ولتاژ منفی را برای ترانزیستور بسته به کاربرد در نظر می گیرند .


عملکرد ترانزیستور ها(BJT) در سه ناحیه تعریف می شود . 1-ناحیه قطع 2- ناحیه فعال  3- ناحیه اشباع


این سه ناحیه بر اساس بایاس پایه های ترانزیستور و ولتاژ آن ها تعریف می شود .


ترانزیستور در مدارات عمدتا به صورت زیر ظاهر می شود :


1-       به عنوان کلید به منظور قطع و  وصل قسمتی از مدار


از ترانزیستور در ناحیه قطع و اشباع  به عنوان کلید دیجیتال و سوئیچ استفاده می کنند .ولتاژ VCE  در حالت اشباع کمتر از 0.2 است . در حالت اشباع توان تلف شده ترانزیستور بسیار کم است زیرا توان تلف شده ترانزیستور از حاصلضرب ولتاژ VCE  و IC بدست می آید که هردو مقدار کوچکی هستند.


2-       به عنوان تقویت کننده ولتاژ


3-       به عنوان تقویت کننده جریان


4-       به عنوان منبع جریان ثابت


5-       به عنوان منبع ولتاژ ثابت


و...


در 4 مورد بعدی بالا از ترانزیستور در ناحیه فعال که همان ناحیه خطی عملکرد ترانزیستور است استفاده می شود .


آرایش های مداری مشهور :


1-       امیتر فالوور (Emitter follower) :


                                                           دنبال کننده امیتر


شکل موج خروجی دنبال کننده شکل موج ورودی است (وجه تسمیه) مقاومت کوچک موجود در بیس به منظور جلوگیری از نوسانات ناخواسته قرار گرفته است .


 


1-       زوج دارلینگتون


هر ترانزیستور دارای یک خصوصیت با نام بتا β است  که بهره جریان ترانزیستور است در زوج دارلینگتون بتای زوج ترانزیستور از ضرب 2β1*β  حاصل می شود که مقداری نزدیک به چند هزار خواهد شد .البته در این آرایش ترانزیستور خروجی باید تحمل این جریان کالکتور را داشته باشد که مسئله مهمی در طراحی است.


                                       زوج دارلینگتون


1-       منبع جریان ثابت


  در این آرایش ولتاژ هر کدام از دیود ها 0.7 است و در نتیجه ولتاژ بیس ترانزیستور 1.4 خواهد شد  ولتاژ VBE (ولتاژ بیس – امیتر) هم در حدود 0.7 است پس جریان عبوری از امیتر  مقدار 0.7/RE خواهد بود با انتخاب مناسب RE می توان مقدار جریان را به دلخواه انتخاب کرد .


                                                          منبع جریان ثابت


4 – منبع ولتاژ ثابت


در این مدار ولتاژ خروجی توسط دیود زنر تامین می شود .ولتاژ خروجی تقریبا 0.7 کمتر از ولتاژ شکست زنر است .


 


 


                                                                       منبع,ولتاژثابت



 

ترانزیستور ترکیبی تازه حاصل پیوند لیزر و الکترونیک ساخته شد.


يک گروه ازمحققان موفق شده اند ترانزيستورهاى تازه اى بسازند که مى‌تواند هم با نور ليزر و هم با نيروى برق ، علائم الکترونيک را هدايت کند.

به گزارش بخش خبر شبكه فن آوري اطلاعات ايران، به نقل از ايرنا،‌ ترانزيستورها يکى از اصلىترين اجزاى مدارهاى الکترونيک و تراشه ها به شمار مى‌ايند.
اين دستگاهها که سه پايه يا اتصال دارند عمدتا يک سوئيچ الکترونيک هستند، به اين معنى که از يکى از پايه ها جريان برق دريافت مىشود و از آن براى کنترل جريان در دو شاخه ديگر استفاده مى شود.

در ترانزيستور تازه اى که به وسيله يک گروه از فيزيکدانان ساخته شده و گزارش آن در شماره اخير نشريه علمى "اپلايد فيزيکس لترز "Physics Letters Appliedبه چاپ رسيده ، خروجى ترانزيستور هم مى تواند نور ليزر باشد و هم جريان برق .
حسن چنين دستگاهى آن است که مى توان نور ليزر توليد شده را در مدارهاى متشکل از فيبرهاى نورى که در کنار مدارهاى الکترونيک معمولى قرار داردند هدايت کرد و به اين ترتيب بر سرعت عمليات افزود.
اين ترانزيستورها هم چنين مى توانند در نسل بعدى رايانه هاى نورى مورد استفاده قرار گيرند.

ترانزيستور جديد ساندويچى از سه نيمه هادى مختلف يعنى اينديوم گاليم فسفايد و indium gallium phosphideگاليم فسفايد و gallium arsenideاينديوم گاليم آرسنياد indium gallium arsenideاست .
ماده آخر عمل يک چاه کوانتومى را انجام مى‌دهد که با به تله انداحتن الکترونها کار توليد نور ليزرى را به انجام مى‌رساند.
در آزمايشى که با اين ترانزيستور جديد در دماى منهاى۷۳ درجه سانتيگراد صورت گرفت ، مشاهده شد زمانى که جريانى معادل۸ هزارم آمپر به يکى از پايه هاى ترانزيستور وارد مى‌شود، از پايه ديگر نور ليزرى بيرون مى‌آيد.

البته محققان توجه کرده اند که بازده نور ليزرى در قياس با زمانى که نور معمولى توليد مى‌شود اندک است .
پژوهشگران در تلاشند که با رفع اين محدوديت ، ترانزيستور ابداعى خود را کاملا کاربردى کنند.