شبیه سازی تولید و طراحی اندازه نانومواد با فرآیند ذرات از محلول فوق بحرانی اشباع گازی

یکی از روشهای تولید نانوذرات، فرآیند ذرات حاصل از محلول اشباع گازی است. این روش بدلیل مزایای متعدد از جمله: تولید ذرات بسیار ریز با اندازه یکسان، توزیع اندازه باریک، قابلیت کنترل اندازه ذرات با تغییر شرایط فرآیند، تولید ذرات با خلوص بالا و عاری از حلال، روشی منحصر بفرد برای تولید ذرات می باشد. از بین انواع روشهای موجود برای تولید نانوذرات به کمک سیالات فوق بحرانی، با توجه به اینکه فرآیند ذرات حاصل از محلول اشباع گازی، دارای مزایایی نسبت به سایر روشها می باشد، برای مدلسازی انتخاب شده است. از مزایای مهم این فرآیند در مقایسه با سایر روشها نیاز آن به فشار پایین، مصرف پایین تر گاز به دلیل نسبت های کمتر گاز در مایع و توانایی تشکیل ذرات بدون نیاز به حلال است. از دیگر مزایای این فرآیند، توانایی تشکیل نانوکامپوزیت ها یا نانوذرات دارویی کپسوله شده است. اهداف عمده از انجام این پایان نامه تدوین مدلسازی جامع برای فرآیند فوق الذکر، اثبات مدل از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، شناخت پارامترهای موثر، مطالعه نحوه اثر پارامترهای مذکور بر اندازه ذرات، بررسی سیستم در شرایط طراحی و کارکردی که در حال حاضر داده های آزمایشگاهی وجود ندارد و متعاقبا ارائه شرایط بهینه در راستای دستیابی به اندازه نانوذرات جدید می باشد. در پایان نامه با مقایسه نتایج مدل، با یک مورد آزمایشگاهی خاص(داروی نیفدیپین) صحت مدل ارزیابی می گردد، که با توجه به شرایط مختلف ورودی که به برنامه مدل اعمال می گردد، نتایج حاصل میزان خطای نسبی در محدوده 1-30% را نشان می دهد. با توجه به اینکه در حال حاضر مدلی با خطای کمتر در دسترس نمی باشد، می توان از نتایج حاصل از این مدل جهت بررسی اثرات پارامترهای مستقل بر قطر میانگین ذرات استفاده نمود و نیز با استفاده از این مدل می توان نحوه تاثیر پارامترهای مستقل بر پروفایل های خواص ترمودینامیکی در طول نازل را بررسی نمود. در نتایج حاصل از مدل با توجه به شرایط مختلف ورودی نانوذراتی با قطر میانگین حدود 20-23 میکرومتر حاصل می گردد. و نیز توزیع سایز ذرات حاصل از مدل به صورت منحنی توزیع نرمال(منحنی گاوس) می باشد که با نتایج حاصل از تجربه همخوانی دارد و شکل منحنی تائیدی است بر این ادعا که در این فرآیند با توزیع یکنواختی از ذرات رو به رو هستیم. نتایج مدل نشان می دهد که افزایش دمای قبل از انبساط باعث کاهش اندازه ذرات در وسیله انبساط می شود. دما در روابط مربوط به تولید و رشد ذرات پارامتر بسیار موثری است. فشار قبل از انبساط نیز رابطه معکوسی با اندازه ذره دارد به طوریکه افزایش آن، کاهش قطر ذره را ایجاد می کند. نتایج مدل نشان می دهد که اگر شار حرارتی ورودی به نازل کاهش یابد، یعنی فرآیند به سمت مسیر آدیاباتیک حرکت کند، ذرات ریزتری تولید خواهد شد. از جمله پارامترهای موثر دیگر در این فرآیند شکل هندسی نازل است. نتایج مدل نشان می دهد که هر چه قطر نازل بزرگتر شود، ذرات بزرگتری ایجاد می شود. پس پیشنهاد مدل، استفاده از نازلی با قطر کم می باشد.