در اثر واکنش ایجاد شده در محلول، ذرات جامد حاصل می­شوند که این ذرات را می­توان به وسیله­ سانتریفوژ و یا با ثابت نگه داشتن محلول و زمان دادن برای ته نشینی جداسازی کرد.

۱-۳-۱-۲-سل-ژل^[۶]
این روش شامل دو مرحله است. در مرحله­ اول، ذرات کلوئیدی در محیط آب و یا اسید رقیق پخش می­شوند که به مرحله­ سل معروف است. در مرحله­ بعدی، فاز مایع حذف شده و ژل تشکیل می­ شود. با کنترل فرایند تبدیل سل به ژل می­توان اندازه و شکل ذرات را کنترل کرد. در سل ذرات نه حل می­شوند و نه رسوب می­ کنند. برای تشکبل ژل باید حالت تعلیق حفظ شود و ذرات رسوب نکنند. در این روش، ذرات را از خشک کردن سریع و یا مرحله­ ای ژل تولید می­ کنند.
۱-۳-۱-۳-پیش ماده­ پلیمری
این روش شامل اختلاط کاتیون­ها در یک محیط آبی است که روشی ارزان بوده و توزیع همگنی از یون­ها را در سطح مولکولی به همراه دارد. از جمله فواید این روش، امکان کار کردن در محلول­های آبی با کنترل بالای استوکیومتری است. همچنین دمای عملیاتی و هزینه­ عملیاتی و تجهیزاتی این فرایند پایین است [۱۴].
۱-۳-۱-۴-میکروامولسیون^[۷]
میکروامولسیون­ها، مخلوط­های مایع پایا و همگنی از روغن، آب و سورفکتانت هستند. فاز آبی شامل نمک­ها و یا دیگر عناصر بوده و روغن ممکن است مخلوطی از هیدروکربن­ها و الفین­های مختلف باشد. میکروامولسیون­ها بر خلاف امولسیون­های معمولی در شرایط اختلاط معمولی وساده تشکیل می­شوند. دو نوع میکروامولسیون داریم. میکروامولسیون مستقیم که پخش روغن در آب و میکروامولسیون معکوس که پخش آب در روغن است. در سیستم­های سه­تایی، مولکول­های سورفکتانت ممکن است به صورت یک لایه، در فصل مشترک روغن و آب قرار گیرند. سر آبگریز مولکول­های سورفکتانت، در فاز روغن و سر آب دوست آن در فاز آلی حل می­ شود. وظیفه­ی سورفکتانت تثبیت مخلوط روغن/ آب می­باشد [۱۵].
۱-۳-۱-۵-هیدروترمال^[۸]
این روش برای سنتز پودرهای اکسیدی ساده و در دمای نسبتاٌ پایین به کار می­رود. در این فرایند پس از تهیه­ یک سل از محلول با حرارت دادن آن در اتوکلاو، نانو ذرات اکسیدی سنتز می­شوند [۱۶].
۱-۳-۱-۶-سنتز به کمک احتراق
در این روش، ماده­ آغازین را در محفظه­ای با مخلوط گازهایی چون اکسیژن و استیلن ویا اکسیژن و هیدروژن ترکیب می­ کنند. در اثر انفجار، انرژی لازم برای سنتز مواد ایجاد می­ شود. از معایب این روش، تجمع بالای ذرات است که در نتیجه­ فشار بالای گاز در طول فرایند حاصل می­ شود. برای کنترل اندازه وابعاد محصول نهایی، باید شعله کاملاٌ کنترل شده و یکنواخت باشد. با توجه به اکسیدی بودن محیط سنتز این روش برای تولید پودرهای اکسیدی مناسب است [۱۶].
۱-۳-۲-روش­های فیزیکی– شیمیایی
۱-۳-۲-۱-تجزیه حرارتی افشانه­ای
در این روش ماده­ آغازین به صورت ذرات ریزی در آورده شده و ترکیبات زائد در معرض شعله می­سوزد.
۱-۳-۲-۲-تغلیظ گاز
در این روش یک فلز و یا یک ماده­ معدنی، در اثر اشعه­ی الکترونی و یا جرقه در محیط گازهایی چون آرگون، نئون و کریپتون تبخیر می­شوند. سپس خوشه­های ذرات به وسیله­ هسته­زایی همگن در فاز گاز و در مجاورت منبع تشکیل شده و با ملحق شدن اتم­های دیگر رشد می­ کنند. رشد ذرات تابع زمان قرار گرفتن خوشه ­ها در محیط است که با تغییر فشار گاز کنترل می­ شود. برای جمع آوری ذرات از یک چرخ دوار خنک شونده با نیتروژن مایع استفاده می­ شود. در این روش، اندازه­ ذرات ۵۰-۲ نانومتر بوده وتجمع و انباشتگی ذرات را نداریم [۱۷].
۱-۳-۲-۳-سایش مکانیکی
در سایش مکانیکی، مواد از طریق خرد شدن تهیه می­شوند. از جمله مزایای این روش تجهیزات نسبتاٌ ارزان در مقیاس آزمایشگاهی، قابلیت سنتز اکثر مواد و سهولت استفاده از آن
۷
در مقیاس صنعتی می­باشد. عمده محدودیت این روش، آلودگی ناشی از پخش ذرات در محیط آسیاب و تجمع ذرات در حین آسیاب کردن است. در سایش مکانیکی، معمولاٌ از آسیاب­های چرخشی با انرژی بالا استفاده شده و نانوذرات بر اساس تنش­های برشی وارده بر مواد تولید می­شوند. انرژی مورد نیاز آسیاب کردن، از طریق گلوله­های آسیاب به ذرات وارد می­ شود. برای تولید نانوذرات غیر اکسیدی و حساس به اکسید شدن، معمولاٌ محیط اطراف آسیاب را خنثی و بی­اثر در نظر می­گیرند [۱۷].
۱-۳-۲-۴-روش اولتراسونیک^[۹]
از امواج مافوق صوت برای تولید نانوذرات استفاده می­ کنند.
۱-۳-۲-۵-سیالات فوق بحرانی
به دلیل برخی از خواص گازگونه و مایع گونه­ سیالات فوق بحرانی مانند نفوذپذیری و دانسیته، امکان استفاده از این سیالات در تولید نانوذرات به وجود آمده است. این سیالات، معایب دیگر روش­ها مانند اثرات گرمایی و شیمیایی را ندارند [۱۷].
۱-۴-کامپوزیت­ها
واژه کامپوزیت از کلمه انگلیسی to compose به معانی ترکیب کردن، ساختن و مخلوط کردن مشتق شده است، لذا یک ماده کامپوزیتی از ترکیب و اختلاط چند ماده حاصل می­ شود. لازم به ذکر است که ترکیب و اختلاط فیزیکی است و نه شیمیایی، به طوری که اجزا تشکیل دهنده ماهیت شیمیایی وطبیعی خود را کاملاٌ حفظ می­ کنند [۱۸]. کامپوزیت­ها یا مواد مرکب از جمله مواد مهندسی و ساختمانی جدیدی هستند که در توسعه و کاربرد آن­ها متخصصین فراوانی از رشته­ های مختلف مانند: متالوژی، سرامیک، پلیمر و غیره سهم به سزایی داشته اند.
استفاده از کامپوزیت­های مدرن در حقیقت از اوایل سال ۱۹۴۰ میلادی شروع شد. در این سال برای اولین بار از الیاف شیشه جهت تقویت پلاستیک­های مصرفی در ساخت پوشش پلاستیکی آنتن رادار هواپیما استفاده شد [۱۹]. به پلیمر­های تقویت­شده با الیاف یا ذرات پودری کامپوزیت­های پلیمری گفته می­ شود که دارای دو یا چند فاز مشخص هستند. هدف از تهیه کامپوزیت­ها تقویت یکی از فازهای تشکیل دهنده است که به فاز تقویت شونده اصطلاحاٌ ماتریس (زمینه) یا فاز پیوسته می­گویند. به دلیل اینکه فاز غیر پیوسته نسبت به فاز پیوسته، عمدتاٌ سخت­تر و قوی­تر است به آن فاز تقویت­کننده می­گویند [۲۰]. خواص نهایی کامپوزیت­ها به فاز پیوسته، فاز غیر پیوسته و فصل مشترک بستگی دارد [۲۱].
۱-۴-۱-انواع کامپوزیت­ها
کامپوزیت­های لیفی
کامپوزیت­های پودری
۱-۴-۱-۱-کامپوزیت­های لیفی
فاز غیرپیوسته در این کامپوزیت­ها را رشته­ های کوتاه یا بلند الیاف تشکیل می­ دهند. نکته­ای که در این نوع کامپوزیت­ها مهم است این است که در ساخت این نوع کامپوزیت­ها باید سعی شود تا الیافی که در ماتریس پلیمر توزیع می­شوند یکنواخت باشد و چنانچه الیاف استفاده شده با طول بلند باشد، نحوه آرایش الیاف جهت یکنواخت شدن در زمینه پلیمری مهم است [۲۲]. در این زمینه الیاف شیشه ­ای، کربنی، تالک و میکا از مهم­ترین الیاف­ها هستند [۲۳].
۱-۴-۱-۲-کامپوزیت­های پودری
در این نوع کامپوزیت­ها ماده تقویت­کننده به صورت پودر است. پودر­ها در بهبود خواص مکانیکی از قبیل استحکام، سختی و چقرمگی بالای کامپوزیت نقش دارند اما در مقایسه با الیاف این نقش به مراتب کمتر است. از این پودر­ها می­توان به پودر­های مس، آلومینیوم، گرافیت، زغال سیاه اشاره کرد [۲۲]
۹
۱-۵-تاریخچه فن­آوری نانوکامپوزیت
در چند دهه اخیر نانوکامپوزیت­های آلی-معدنی در عرصه علم و صنعت توجه بسیاری را به خود جلب کرده ­اند. با افزودن مقادیر بسیار کم، در مقیاس نانومتر، افزودنی­ها و پرکننده­هایی مانند خاک رس به جای کامپوزیت­های عادی خواص حرارتی و مکانیکی آن­ها بهبود می­یابد و این امکان فراهم می­ شود تا موادی جدید با انعطاف­پذیری بی­نظیر و خواص فیزیکی پیشرفته، طراحی و ساخته شوند [۲۴].
در اواخرقرن بیستم زمینه جدیدی تحت عنوان نانوکامپوزیت­ها^[۱۰] وارد عرصه علم وفن­آوری کامپوزیت­ها شد. به دلیل تغییر در ترکیب شیمیایی و ساختار مواد در مقیاس نانومتری و ارائه خواص ویژه و بی­نظیر این ترکیبات نسبت به مواد کامپوزیتی در مقیاس­های متداول، در ده سال اخیر پیشرفت قابل توجهی در این زمینه صورت گرفته است و فن­آوری­های پیشرفته­ای در ساخت ذرات نانومتری ارائه شده است.
استفاده از خاک رس^[۱۱] به دهه ۵۰ مربوط می­ شود که در آن زمان از خاک رس جهت تقویت لاستیک لاتکس استفاده می­شد، ولی بررسی­های موشکافانه در این فرایند صورت نمی­گرفت و از خاک رس تنها به عنوان یک افزودنی معمولی استفاده می­شد. در واقع خاک رس بدون تغییرات شیمیایی در آن تا حدودی خواص را بهبود می­داد [۲۵].
البته در سال ۱۹۶۱ بلوم استین^[۱۲] منومر وینیل را توسط نانوذرات مونت موریلونیت^[۱۳] تقویت کرده بود و در سال ۱۹۶۳ نیز شرکت یونیون اویل^[۱۴] از خاک رس در جهت بهبود محصولات خود استفاده کرد ولی باز هم محصول تولیدی نانوکامپوزیت مطلوب نبود چرا که شیمی فرایند هنوز توسعه نیافته بود. در سال ۱۹۶۷ شرکت ژاپنی یونیچیکا^[۱۵] موفق شد اولین کامپوزیت پلی­آمید تقویت شده با مونت موریلونیت را تولید نماید و خواص به دست آمده در این محصول بسیار بهتر از نتایج قبلی بود و این نشان از بهبود تقویت ساختار در مقیاس نانویی بوده است [۲۶].
یک دهه بعد یک تیم تحقیقاتی در شرکت تویوتا^[۱۶] روش­های بهتری برای تولید نانوکامپوزیت­های پلی­آمیدی به دست آوردند. اولین محصول تولیدی این شرکت به عنوان پوشش تسمه تایمینگ^[۱۷] و در صنعت بسته­بندی به کار برده شد و در این میان خواص مهندسی و نفوذ­پذیری بیشتر مد­نظر است [۲۷].
در اصل نانوکامپوزیت­های پلیمری برای نخستین بار توسط محققین مرکز تحقیق و توسعه تویوتا ساخته شدند تا جایگزین برخی قطعات اتومبیل که در برابر گرما مقاوم هستند شوند. در سال ۱۹۸۰ با تهیه نانوکامپوزیت­های بر پایه نایلون-۶ و خاک رس به صورت تجاری به وسیله این مرکز، تحقیقات برای ساخت این مواد وارد دوران جدیدی شد و از آن پس شرکت­های یوبی^[۱۸]، هانی­ول^[۱۹] و بایر^[۲۰]، تولید نانوکامپوزیت بر پایه نایلون-۶ را آغاز نمودند [۲۸].
تعداد دیگری از شرکت­ها نیز نانوکامپوزیت­ها را به منظور کاربرد­های تجاری مورد مطالعه قرار دادند و در اواخر سال ۲۰۰۱ میلادی شرکت جنرال موتورز^[۲۱] اولین کاربرد نانوکامپوزیت­های بر پایه ترموپلاستیک­های پلی­اولفینی را در قطعات خارجی اتومبیل ارائه نمودند. در حال حاضر نیز جدیدترین تحقیقات در جهان در زمینه نانوکامپوزیت­ها، عمدتاٌ روی ساخت ذرات بسیار ریز نانومتری و ساخت ترکیبات نانوکامپوزیت پلیمری و بهبود خواص آن­هاست [۲۹].
۱-۶-نانوکامپوزیت­ها
واژه نانوکامپوزیت، به کامپوزیت­هایی که حداقل یکی از ابعاد فاز پراکنده در آن در مقیاس نانومتر باشد، اطلاق می­ شود. این عبارت معمولاٌ در دو بخش از علم مواد استفاده می­ شود: سرامیک­ها و پلیمرها.
نانوکامپوزیت­ها از بدو تولید خواص خوبی از خود نشان داده­اند و از طرف دیگر هزینه­ های فرآیندی لازم برای تولید این مواد، چندان بالا نیست و یکی از مزیت­های مهم این مواد کم هزینه بودن فرایند تولید می­باشد. در نانوکامپوزیت­ها معمولاٌ با درصد خیلی پایین پرکننده (حداکثر ۱۰ درصد) مدول، استحکام و بسیاری خواص مکانیکی دیگر بهبود پیدا می­ کند. نانوکامپوزیت­های پلیمری علاوه بر افزایش خواص مهندسی و غشائی^[۲۲]، در افزایش کارایی الکتریکی، پایدارسازی در مقابلUV، تاخیر­اندازی آتش و کنترل کریستالیزاسیون پلیمر کارایی فوق­العاده نشان می­ دهند. از جمله کاربردهای اصلی این مواد می­توان به صنایع بسته­بندی و تولید قطعات اتومبیل و صنایع هوایی اشاره کرد [۳۰].
۱-۷-انواع نانوکامپوزیت
۱-۷-۱-نانوکامپوزیت­ها بر اساس اجزای تشکیل­دهنده
نانوکامپوزیت پلیمر-پلیمر: در این دسته فاز پراکنده از نوع پلیمری می­باشد که در این بخش می­توان به نانوکامپوزیت سلولز-سلولز عامل­دار شده اشاره کرد.