موضوع مقاله: ویسکر | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ویسکر | مقدمه: ویسکر قلع از اوایل قرن بیستم میلادی در عصر لامپ های خلأ در تجهیزاتی که در آن از قلع خالص، یا تقریباً خالص، استفاده شده بوده مشاهده و ضبط شد. | ## بخش 1: ویسکر | مشاهده میشد که مو یا پیچک هایی فلزی از میان پد های لحیم کاری رشد کرده و باعث اتصال کوتاه میشد. من جمله اصلاحاتی در روند بازپخت (گرمایش و سرمایش)، افزودن فلزاتی مانند مس و نیکل و پوشش سازی همدیس. پیروی دستور العمل محدودیت استفاده از مواد خطرناک (RoHS)، اتحادیّه اروپا استفاده از سرب در اکثر لوازم الکترونیکی مصرفی را از سال ۲۰۰۶ به دلیل مخاطرات سرب برای سلامتی و همچنین مشکل "زباله های فناورانه" ممنوع اعلام کرد؛ که باعث شد توجه ها دوباره به مشکل تشکیل ویسکر فلزی در لحیم های بدون سرب جلب شود. این اتفاق بیشتر در عنصر فلزات رخ می‌دهد اما این امکان نیز وجود دارد که حتی ویسکرها در آلیاژ فلزات نیز مشاهده شوند. مکانیزم رشد ویسکرها به‌طور کامل و دقیق درک نشده‌است اما بر طبق تجربه می‌توان استنباط نمود که رشد ویسکرها با اعمال تنش فشاری رابطهٔ مستقیمی دارد . برای رشد و گسترش ویسکرهای فلزی هیچ نیازی به حضور میدان‌های الکترومغناطیسی یا انحلال فلز نیست. آثار مخرب ویسکرهای فلزی می‌توانند باعث به وجود آمدن مدارهای کوچک و تخلیهٔ الکتریکی در قطعات الکترونیکی شوند. ویسکرهای روی، از سطوح فلزی گالوانیزه شده با سرعت نزدیک به 1 میلی‌متر در سال رشد می‌کنند. این باریکی ِ بیش از اندازهٔ ویسکرهای فلز روی باعث می‌شود که این ویسکرها حتی از فیلترهای هوای داخل قطعات الکترونیکی نیز عبور کنند و باعث تشکیل مدار کوچک و آثار مخرب در روند کاری آن قطعه شود. وجود هیدروژن سولفید و رطوبت بالا به گسترش و رشد ویسکرهای فلزی بسیار کمک می‌کنند. | ## بخش 2: ویسکر | در قطعاتی که با انرژی بسیاری سر و کار دارند، یک جریان کوچک ویسکر به یک پلاسما یونیزه می‌شود و می‌تواند جریانی چند صد آمپری به وجود آورد که صدمات بسیار زیادی را به قطعهٔ مورد نظر وارد می‌کند. راهکارهای کاهش آثار مخرب پوشش‌های سرامیکی و پلیمری می‌توانند جلوی رشد و گسترش ویسکرها را تا حدودی بگیرند. در برخی آزمایش‌ها به کمک پایانه‌های نیکل،طلا یا پالادیوم، با تشکیل یک روکش موفق به حذف ویسکرهای فلزی شدند. ویسکرهای تک کریستالی ویسکرهای تک کریستالی رشته‌هایی با ساختار بلوری نسبتاً کامل بوده و اغلب بدون نقص هستند. این امر باعث می‌شود که استحکام ویسکرها در برابر تنش، به استحکام تئوری به دست آمده از مکانیک محیط‌های پیوسته نزدیک باشد. از تک کریستالی بودن ِ آن‌ها می‌توان فهمید که خواص در طول کریستال، ناهمسانگرد می‌باشند. Yamashita این ویسکرهای تک کریستالی قادرند تنش‌های کششی بسیار زیاد و در حدود 10 گیگاپاسکال را تحمل کنند و از خود انعطاف‌پذیری بسیار بالایی نشان دهند. همانگونه که پیش تر اشاره شد، اگر به جای این مقادیر بسیار کم و در ابعاد نانو، مقادیر بزرگتری ویسکر داشته باشیم باعث بروز مشکلات متنوعی، به خصوص در سیستم‌های الکتریکی می‌شوند. از آنجایی که تولید و ساخت ویسکرهای تک کریستالی برای مقادیر زیاد امری بسیار دشوار است، ویسکرهای تک کریستالی اغلب در کامپوزیت‌ها و در مقادیر کم مورد استفاده قرار می‌گیرند. ابعاد آن‌ها به قدری کوچک است که قابلیت واکنش‌پذیری شیمیاییِ آن‌ها را بسیار بالا میبرد و امکان دارد به راحتی از طریق تماس پوستی یا به‌طور شایع تر، از طریق تنفس وارد بدن انسان شوند و موجب واکنش‌های خطرناک شیمیایی شوند و پیامدهای مخربی در پی داشته باشند. | ## بخش 3: ویسکر | به همین جهت استفاده از ویسکرهای تک کریستالی برای مصارف رایج به کلی ممنوع شده‌است. معمولا قطر مقاطع ِ نانو ویسکرهای تک کریستالی بین 1 تا 100 نانومتر است و آن‌ها بسیار باریک‌اند. استفاده‌های گونان از نانوویسکرهای تک کریستالی در کامپوزیت‌ها، در نهایت باعث در اختیار داشتن ِ ماده‌ای با خواص ِ بسیار بهبود یافته از نظر مقاومت در برابر تنش و ترک خوردن و شکست و خوردگی و بسیاری خواص مکانیکی دیگر می‌شود. بدین ترتیب می‌توانیم برای دستگاه‌های خاص که مسلما موادی خاص هم برای ساخته شدنشان میطلبند، تهیه کنیم. بدون آنکه در ابعاد بزرگ تغییری ایجاد کنیم، با استفاده از ماهیت کوچک اما تأثیرگذار ِ نانو ویسکرهای تک کریستال، ساختن ِ بسیاری از دستگاه‌های پیشرفته را عملی کنیم. کاربردهایی از نانو ویسکر بهبود خواص مکانیکی پلیمرهای مصنوعی و طبیعی: ویسکرها یا نانوکریستال‌های سلولز که ذرات میله‌ای شکل با درجه تبلور بالا و سطح مشترک ویژه در حدود چند صد مترمربع در هر گرم هستند به دلیل ساختار تک کریستالی، شکل میله‌ای بلند و منظم و همچنین قیمت پایین، گزینه مناسبی هستند.این نانوویسکرها در دسترس و تجدید پذیر هستند. جایگزین کردن محصولات حاصل از پلیمرهای غیرقابل تجزیه‌‌ باماده‌ای زیست تخریب پذیر: امروزه که یکی از چالش‌های اصلی جهان زیست تخریب پذیر نبودن تعداد کثیری از مصنوعات بشر است و این مسئله مشکلات زیست‌محیطی بسیاری را ایجاد نموده است، سرمایه‌گذاری در این زمینه برای کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی لازم بسیار پر اهمیت است. بدین ترتیب نانو ویسکرها کاربردهای بسیار گسترده‌ای در جهت حفظ محیط زیست، پیشرفت‌های صنعتی و ...دارند. | ## جمع‌بندی | بهینه‌سازی به کمک این نانو ویسکرها احتیاج به مطالعات گسترده و دستگاه‌های خاص و رعایت نکات امنیتی بسیاری است، اما با توجه به پیشرفت‌های محسوسی که می‌توان در این راستا داشت مسلما در آینده‌ای نزدیک، استفاده از آن‌ها در ساخت مواد بسیار گسترده‌تر خواهد شد.