سیدخطیب الاسلام صدرنژاد - پژوهشگاه مواد و انرژی و دانشگاه صنعتی شریف

قریب ربع قرن است که محققین بیشماری در سراسر دنیا برای فرایندهای مهندسی مواد مدل کینتیکی ارائه می دهند . کینتیک فرایندهای غیر همگن به لحاظ وسعت کاربرد، پیچیدگی روابط و آموزنده بودن شیوه تحلیل بیش از بقیه مورد توجه قرار گرفته است . واکنش گاز – جامد، برای مثال، نه تنها الگوی مناسبی برای تحلیل سرعت ارائه داده است، بلکه افق تازه ای نیز برای راه یابی به مکانیزم تح ولات سیال – ساکن با استفاده از یک فرض کاملا " ساده گشوده است . شبیه سازی پدیده سرعت در فرایندهای کاربردی، تحولات کاملا " تجربی را به سطح مرزهای دانش کشانده و با بهره گیری از منطق غیر قابل خدشه ریاضی، به پیشگویی رفتارهای اتمی و مولکولی درون اشیاء می پردازد . تحلیل موشکافانه روابط کینتیکی، این حقیقت را به سادگی آشکار می سازد که دانش کینتیک نه تنها قادر به راهنمایی به سمت تولید مواد بی بدیل است، بلکه توسعه هنر اندازه گیری را نیز می تواند به همراه داشته باشد . کاربرد علم کینتیک برای توجیه فرایندهایی همچون احیاء آسترهای اکسیدی یا اکسیداسیون آجرهای دیرگداز منیزیت - گرافیتی در سالهای اخیر مورد توجه تعدادی از محققین قرار گرفته است . تاثیر مقدار و مشخصات فیزیکی گرافیت، دمای سامانه عملیاتی، عوامل ممانعت کننده و ماده نسوز بر سرعت فرایند اکسیداسیون، در مدلهای کینتیکی اعم از هس ته کوچک شونده یا تبدیل تدریجی با شعاع ثابت در نمونه های متخلخل و ًنسبتا جامد مورد بررسی و کنکاش قرار گرفته است . دستاوردهای تحقیقاتی فراوان از طریق تلفیق داده های تجربی با فرمولهای ریاضی و معادلات مربوط به مکانیزم از جمله کشف مسیرهای سری و موازی غالب و نحوه انجام فعل و انفعالات شیمیایی و ورود و دخالت عوامل واکنشگر و بازدارنده بر سرعت اکسیداسیون و تغییر خواص دیرگداز حاصل شده است . در این مقاله به سیر تکاملی توسعه مدلهای ریاضی و فعالیتهای شبیه سازی فرایندهای دارای کاربرد در سرامیک پرداخته و نمونه هایی از نتایج کاربردی بدست آمده مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفته است .

مدل کینتیکی ، شبیه‌سازی ، سرامیک