:
پلی اورتان ها در ابتدا به وسیله گروه بایر در آلمان سنتز شده اند و اکنون نزدیک به 70 سال است که عمدتا به صورت الاستومرها و فوم ها شناخته شده اند. اولین پلی اورتان با نام پرلون یو در سال 1937 و از واکنش 1 و 6 – دی ایزوسیاناتوهگزان و 1 و 4- بوتان دیول به دست آمده است. محصولات پلی اورتان بعد از سال 1940 به بازار عرضه شده اند. تفاوت عمده پلی اورتان نسبت به سایر پلیمرهای الاستومری دانسیته پایین آن می باشد. پلاستیک های پلی اورتان امروزه در گروه مواد بسیار مهم قابل کاربرد در حوزه های مختلف مهندسی می باشد. در میان پلیمرهای پرکاربرد، این پلیمر رتبه پنجم را بعد از پلیمرهای پلی اولیفین ها، PVC، پلی استایرن و پلاستیک های دی انی دارد.
کاربرد بسیار بالای این پلیمر از این حقیقت ناشی می شود که خواص آن می تواند با انتخاب نوع مواد خام، کاتالیست و ترکیبات کمکی و روش های تولید مختلف و یا با بکارگیری روش های مختلف برای فرایند کردن بیشتر و یا شکل دادن نهایی آن، به طور گسترده اصلاح شود. محصول به دست آمده از ساختار میکروفازی مشخص آن که از قسمت زنجیری سخت و قسمت زنجیری ارتجاعی تشکیل شده است باعث قابلیت ارتجاعی بالای این پلیمر به همراه قدرت مکانیکی بالا و مقاومت سایشی قابل توجهی می شود. هیچ پلیمر دیگری را نمی توان یافت که همه این خصوصیات را یکجا داشته باشد. پلی اورتان ها می تواند هم به صورت پلاستومرهای سخت و هم الاستومرهای ارتجاعی با ساختار فشرده یا فومی شکل باشد. دو فاکتور بازدارنده در بکارگیری پلی اورتان وجود دارد: پایداری محدود آن در دمای بالاتر از 90 درجه سانتی گراد و قابلیت اشتعال آن.
پلی اورتان ها به فرم های پلاستیک های فومی شکل، الاستومرهای ساختاری و الاستومرهای پوششی و مواد شبه چرم قابل عرضه هستند. الاستومرهای پلی اورتان ارتجاعی به عنوان مواد اصلی در ساخت مبلمان و صنعت خودرو مورد استفاده قرار گرفته است. از طرف دیگر فرم های سخت این پلیمر می تواند به عنوان جزء سبک وزن با پایداری ساختاری زیاد و عایق فوق العاده دمایی و شنوایی به کار رود.
الاستومرهای ترموپلاستیکی پلی اورتان (PUT) نیز گونه ای هستند که مورد استفاده زیاد قرار می گیرند. با تغییر نحوه قرارگیری گروه های آلوفانی، این ترکیبات می توانند به صورت ترموپلاستیک های انتخابی درآیند.
تلاش های جدید در تولید پلی اورتان ها تولید یونومرهای زیست تخریب پذیر می باشد. این گروه به عنوان ذخیره کننده غذایی برای محلول های آبکی که نیازی به امولوسیون کننده ندارند به کار می روند. ترکیب امولوسیون های یونومرهای پلی اورتان و امولوسیون های دیگر پلیمرها نظیر پلی وینیل الکل ها یا پلی وینیل استات ها، محصول شبکه های پلیمری رسوخ پذیر را می دهد که به اختصار Semi-IPNs نامیده می شوند، که چسبندگی بسیار خوبی روی سطوح فلزی و سرامیکی خواهند داشت و همچنین مقاومت بهبود یافته در برابر آب خواهند داشت.
ترکیب منحصر به فرد خواص فیزیکی، پایداری هیدرولیتیکی همراه با جذب بسیار پایین پروتئین ها و چسبندگی عالی روی سطح، بعضی کاربردهای دارویی را برای این پلیمر فراهم می کند، به ویژه وقتی با سیالات بیولوژیکی نظیر خون و پلاسما سروکار داشته باشیم.
پلی اورتان ها عموما نمایش سودمندی از ترکیبات را دارند: کاربرد و فرایند کردن آسان، مقاومت عالی در برابر آب و شرایط اتمسفری، حلال های آلی، اسیدهای رقیق شده و قلیاها و مقاومت در برابر واکنشگرهای اکسیداسیون نوری در حالت پلیمر غیر آروماتیکی، باعث به کارگیری روزافزون آن شده است.
سودمندی های فوق پلی اورتان را جزء دسته پلاستیک های پلیمری آلی مدرن قرار می دهد و علاقمندی های قابل توجهی در مهندسی مواد ایجاد می کند.

سوخت های فسیلی منابع انرژی رو به زوالی هستند كه جامعه روبه توسعه انسانی را در آینده ای نه چندان دور دچار كمبود سوخت می سازد. با رشد سریع جمعیت و رسیدن آن به مرز 10 میلیار نفر تا 50 سال دیگر نیاز به منابع پایان پذیر سوخت افزایش خواهد یافت. از طرفی وسعت آلودگی ناشی از سوخت های فسیلی زندگی در كره خاكی را دچار مشكل ساخته است. در این ارتباط شاهد قوانین سخت زیست محیطی و تخصیص اعتبارهایی برای تحقیق در زمینه بهره برداری از انرژی های نو بوده ایم.
به هر ترتیب ضرورت انتخاب جایگزین مناسب، ارزان قیمت و تمیز برای سوخت های فسیلی آشكار است. از جمله انرژی الكتریكی تولید شده به وسیله پیل های سوختی است، كه به دلیل بازدهی بسیار بالا و عدم آلایندگی محیط زیست ونیز مصرف هیدروژن به عنوان سوخت، در حال حاضر راه حل مناسبی جهت عبور از تنگنای انرژی و آلودگی محیط زیست می باشد (گاز هیدروژن را می توان از منابع انرژی تجدید پذیر و تجدید ناپذیر بدست آورد، امروزه اقتصادی ترین روش تولید هیدروژن استفاده از گاز طبیعی است).
پیل های سوختی بسیار كمتر از سوخت های فسیلی باعث آلودگی هوا می شوند، چون تنها خروجی آنها آب خالص است (در صورتی كه از متانول به عنوان سوخت استفاده شود، آلاینده های خروجی مقدار بسیار ناچیزی منوكسیدكربن و اكسیدهای نیتروژن هستند كه در حین تبدیل سوخت حاصل می شوند).
بازدهی پیل های سوختی حدود سه برابر موتورهای احتراق داخلی است (بازدهی پیل سوختی 40 تا 60 درصد است. در حالی كه بازدهی خودروهای دارای موتور احتراق داخلی، كمتر از 17 درصد می باشد). پیل های سوختی دارای قسمت یا قسمت های متحرك نیس ن تد . بنابراین به تعمیر یا تعویض قطعات احتیاج ندارند. صدای ناشی از كار پیل های سوختی بسیار كمتر از صدای موتور خودروهای احتراق داخلی است و احتمال انتقال پیل های سوختی از یک خودرو از كار افتاده به خودرو دیگر وجود دارد.
ابعاد استفاده از پیل های سوختی بسیار گسترده است. به عنوان مثال می توان از آنها در زیر دریایی ها، سفینه های فضایی، كشتی ها، هواپیماها و… استفاده كرد و یا آنها را در خودروها اعم از اتوبوس ها، كامیون ها، مینی بوس و سواری ها بكار برد. در مناطق دور افتاده كه امكان استفاده از شبكه برق سراسری وجود ندارد (روستاها) می توان از آنها به مثابه نیروگاه استفاده كرد. همچنین می توانند منبع تأمین نیروی برق برای مناطق حساسی نظیر بانك ها، مراكز معاملات سهام، بیمارستان ها و مراكز رایانه ای باشند.
1-1- تعریف پیل سوختی
پیل سوختی دستگاهی است الكتروشیمیایی كه انرژی شیمیایی حاصل از یک واكنش شیمیایی را به انرژی الكتریكی مفید تبدیل می كند. تبدیل انرژی در پیل سوختی تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الكتریكی است.
عملكرد پیل سوختی مانند باتری نیست كه انرژی را ذخیره كند، بلكه در پیل سوختی حالتی از انرژی به حالت دیگر تبدیل می شود. به طوری كه در این تبدیل مواد داخل پیل مصرف نمی شوند . همچنین چگالی انرژی باتری كمتر از پیل سوختی است و فرایند شارژ نمودن باتری بسیار پیچیده تر از پر كزدن تانك سوخت پیل سوختی می باشد. در باتری ها بعد از چندین بار شارژ شدن توان تبدیلات الكتروشیمیایی كاهش می یابد، حال آنكه در پیل های سوختی چنین محدودیتی وجود ندارد، به عنوان مثال توده پیل های سوختی كار كرده در یک خودرو قابل انتقال به خودرو جدید می باشد.

صنایع پتروشیمی به دلیل تولید مواد باارزش افزوده بالا و تهیه مواد اولیه صنایع دیگر مورد توجه اکثر کشورها قرار گرفته است. در این صنایع از نفت و گاز طبیعی محصولات باارزشی همچون اولفین ها مانند پروپیلن، اتیلن و نیز وینیل استات، اکسید اتیلن و هزاران ماده ارزشمند دیگر تولید می شود که هرکدام به نوبه خود ماده اولیه برای سایر قسمت ها و واحدهای صنعتی پایین دستی می باشند.
به لحاظ اینکه مواد اولفینی، ساختار اولیه برای مواد پلیمری هستند، ایجاد زنجیره های سنگین هیدروکربنی در ادامه عملیات شکست حرارتی امری اجتناب ناپذیر است.
برای مقابله با واکنش های ثانویه باید جریان خروجی از رآکتور سریعا خنک شود و به درجه حرارتی که از توقف واکنش های ثانیوه جلوگیری می نماید برسد. در نتیجه، استفاده از مبدل های خط تبادل که به اختصار TLE نامیده می شوند، در واحد ضرورت می یابد. پیش از این در دهه های گذشته، عملیات سرد کردن جریان خروجی از رآکتور شکست حرارتی به وسیله تزریق روغن و یا آب انجام می شد که به روش های سرد کردن مستقیم معروفند. این روش علاوه بر افزایش هزینه های جداسازی، تولید بخار با فشار بالا (قابل استفاده در توربین ها) را نیز به همراه خواهد داشت که در کاهش هزینه های واحد سهم بسزایی دارد.
بی تردید مدلسازی و شبیه سازی فرایندها در واحدهای صنعتی از اهمیت خاصی برخوردار است. امروزه شبیه سازی به معنای استفاده از کامپیوتر در حل مدل های ریاضی سیستم است که ابزار کار طراح بوده و وی را قادر به مطالعه فرایند می کند. مزیت اصلی مدل سازی و شبیه سازی در این است که با صرف کمترین هزینه و در کوتاه ترین مدت زمان، می توان با دقت بالایی همان نتایج تجربی را به دست آورد بدون آنکه تغییری در واحد صنعتی داده شود.
تولیدات صنعت پتروشیمی به عنوان یک صنعت مادر، تأمین کننده بسیاری از مواد اولیه مصرفی مورد نیزا تعداد قابل توجهی از صنایع است. فراورده های پتروشیمی در صنایع پایین دستی به ویژه صنایعی چون نساجی، پلاستیک، کشاورزی، غذایی، رنگ سازی، شیشه سازی و… مورد استفاده قرار می گیرند.
پتروشیمی صنعتی است که از مواد اولیه هیدروکربنی، محصولات گوناگون مورد نیاز زندگی امروز را فراهم می سازد و در واقع در این صنعت با اعمال یک سلسله فعل و انفعالات شیمیایی از هیدروکربن های نفتی، فراورده هایی با ارزش افزوده ای معادل ده ها برابر ارزش مواد اولیه آن تولید می شود. میزان افزایش این ارزش افزوده با درجه پیچیدگی عمل، رابطه مستقیم دارد.
فعالیت در این رشته صنعتی در ممالک در حال توسعه از یکی دو دهه اخیر آغاز شده و در این میان کشورهایی که ذخایر و منابع نفتی دارند هرچند گام های بیشتری برداشته اند اما هنوز در ابتدای راه هستند.
بررسی های انجام شده در مورد صنایع پتروشیمی در کشورهای هم جوار نشان می دهد که عربستان از نظر حجم تولیدات و حضور در بازارهای صادراتی و ترکیه از نظر تنوع محصولات و عرضه در برابر متقاضیان داخلی خود وضعیت بسیار مطلوب تری دارند.

سوخت مصنوعی به هرگونه محصول سوختی مایعی اطلاق می شوند که از منشا غیر از آنچه معمول است حاصل می شوند. همانطور که می دانیم منشا تولید سوخت ها، نفت خام است اما با توجه به آنکه ذخایر نفتی روبه کاهش است و قیمت آن روندی صعودی را پیش گرفته است، بشر را به سوی منابعی غیر از نفت خام سوق داده است. منابع غیر از نفت خام شامل زغال سنگ، گاز طبیعی و یا ترکیباتی با ساختار بیولوژیکی می باشند. این سه منشأ مهمترین منابع در تولید سوخت مصنوعی به حساب می آیند. روش های کلی تولید سوخت های مصنوعی به سه دسته کلی زیر تقسیم می گردند:
– تبدیل زغال سنگ به مایعات هیدروکربنی (CTL)
– تبدیل گاز طبیعی به مایعات هیدروکربنی (GTL)
– تبدیل موادی با ساختار بیولوژیکی به مایعات هیدروکربنی (BTL)
زغال سنگ توانایی تبدیل به بنزین و سوخت دیزل را دارا می باشد. روش های مستقیم و غیر مستقیمی را برای فرایند CTL می توان برشمرد. همانطور که از نام فرایند تبدیل مستقیم بر می آید، فرایندی است که در آن زغال سنگ مستقیما به سوخت های مصنوعی تبدیل می شود، این تکنولوژی در ابتدا توسط Friedrich Bergius به صورت تجاری در آلمان مطرح شد و توسعه یافت، این اتفاق پیش از سال های جنگ جهانی دوم حادث شد و در سال های جنگ نیز روند صعودی خود را ادامه داد ولی پس از آن بنابه دلایلی نظیر هزینه های عملیاتی و استفاده مجدد از ذخایر نفتی در اوایل دهه 1950 استفاده از آن کاهش یافت. در سال های اخیر نیز تحقیقات بر توسعه این تکنولوژی در سیستم های آزمایشگاهی محدود شده است و این مسأله دلیلی به جز هزینه های بالا نداشته است. به هرحال با افزایش روزافزون قیمت نفت خام می توان دورنمایی برای این فرایند در نظر گرفت. آنچه حائز اهمیت است این که این فرایند بایستی از لحاظ اقتصاد طرح و مسائل زیست محیطی مورد تصحیح و بازبینی قرار گیرد.
دو نمونه از فرایندهای مستقیم تبدیل زغال سنگ، فرایندهای Bergius و Karrick می باشند. در فرایند Bergius شاهد ترکیب زغال سنگ خرد شده با هیدروژن هستیم که طی دو مرحله بنزین با عدد اکتان بالا حاصل می شود. فرایند Karrick را می توان یک کربناسیون دما پایین زغال سنگ، قیر، سنگ رست و یا هر ماده کربن دار دیگری دانست. بنزینی که از فرایند کربناسیون دما پایین زغال سنگ به دست می آید دارای کیفیتی معادل با بنزین همراه با تترا اتیل سرب است.
اما زغال سنگ به صورت غیرمستقیم هم قادر به تولید سوخت های مصنوعی می باشد. برخلاف روش مستقیم، در روش غیرمستقیم شاهد مرحله میانی در تولید سوخت مصنوعی هستیم. اولین مرحله فرایندی، تبدیل زغال سنگ به گاز سنتز می باشد. برای این کار رآکتورهای متنوعی به منظور تولید گاز سنتز موجود می باشند. گاز سنتز طی عملیات بیشتر، در ادامه سرد شده و خالص سازی می شود و پس از جدا کردن آلودگی ها تحت فرایند بیشتر قرار می گیرد و طی فرایندی کاتالیستی توانایی تبدیل شدن به طیف وسیعی از فرآورده ها را دارا می باشد. این فرآورده ها محصولاتی نظیر بنزین و سوخت دیزل می باشند. فرایندهایی نظیر سنتز فیشر تروپش و MTG به منظور تولید سوخت مصنوعی از گاز سنتز به صورت تجاری مطرح می باشند. از زمان کشف فرایند فیشر تروپش در دهه 1920 در طی سالیان متمادی این فرایند دستخوش تحولات گسترده و توقف های بسیاری بوده است. تحقیقات بر روی فرایند سنتز فیشر تروپش ادامه داشته تا آنکه در 1927 فرایند Winkler برای گازدار کردن زغال سنگ در یک بستر سیال ارائه گشت. فرایند مزبور با سپری کردن سیر تکاملی در اواخر 1930 و اوایل 1940 به صورت تجاری درآمده است. با ایجاد چنین واحد تجاری در تولید گاز سنتز مسیر برای تحقیقات بیشتر در توسعه و تجاری نمودن فرایند سنتز فیشر تروپش هموارتر شد. شرکت معتبر ساسول اولین واحد تولید سوخت مصنوعی از زغال سنگ را با بهره گرفتن از فرایند سنتز فیشر تروپش در سال 1955 و در افریقای جنوبی تجربه کرده است. شرکت ساسول فازهای بعدی این طرح را نیز در افریقای جن

وبی براساس پیشرفت های صورت گرفته طراحی رآکتورهای سنتز فیشر تروپش توسعه داده است.
سوخت حاصل از فرایند BTL سوختی پاکیزه می باشد که از لحاظ معیارهای سازمان محیط زیست در حد بسیار مناسبی قرار دارد. به منظور تولید چنین سوختی روش های مختلفی وجود دارد. روش های مستقیم در تولید سوخت های با منشا بیولوژیکی شامل واکنش های جایگزینی استری شدن روغن های گیاهی و حیوانی می باشند. چنین واکنش های مستقیمی به صورت کاتالیستی و یا بدون استفاده از کاتالیست قابل انجام می باشند. در طی واکنش کاتالیسیتی جایگزینی استری شدن شرایط واکنشی و محصول نهایی تا حدی مناسب تر خواهد بود. روش مستقیم معمول در تولید سوخت های مصنوعی با منشا بیولوژیکی واکنش روغن سویا متانول در حضور کاتالیست های قلیایی می باشد. چنین روش هایی، روش های صنعتی با ظرفیت تولید بالا نیستند. به عنوان مثال تا پایان سال 2010 تنها 2 الی 5% از حجم مصرف سوخت اروپا از منابع بیولوژیکی تامین خواهد شد. این روش ها و تولید چنین سوختی، روشی نوپا بوده و توجه موسسات تحقیقاتی و محققان را به خود جلب کرده اند، از سوی دیگر این سوخت ها با منشا بیولوژیکی بسیار پاکیزه بوده و این مساله نیز دلیلی دیگر بر توجه افزون تر به سمت توسعه و تولید چنین سوخت هایی می باشد.
تولید سوخت های< br />مصنوعی از منشا بیولوژیکی از طریق تولید گاز سنتز و روش های غیرمستقیم تبدیل نیز قابل حصول می باشد. گاز سنتز حاصل از ترکیباتی این چنین شامل متان، دی اکسید کربن، منوکسید کربن و هیدروژن می باشد، که به منظور استفاده در فرایند سنتز فیشر تروپش ترکیب مناسبی ندارد و محتوی متان این گاز سنتز بالا می باشد. از اینرو بایستی تحت ریفرمینگ قرار گرفته و ترکیب آن به صورتی مناسب و قابل استفاده در فرایند سنتز فیشر تروپش درآید.

:
آنچه از شنیدن نام دارو برای اولین بار به ذهن خطور می کند شاید چیزی فراتر از قرص، کپسول و یا آمپول نباشد! در حالی که دنیای دارو و روش های انتقال آن به بدن به همین ها خلاصه نمی گردد. معمولا داروها به دو طریق گوارشی (ورود از طریق دهان و جذب به سمت خون در طول لوله گوارشی) و غیر گوارشی (تزریق، قطره های چشمی و…) وارد بدن می شوند. ورود دارو از این روش ها مشکلات و محدودیت هایی را به دنبال دارد و به همین دلیل محققان در پی راه هایی بودند که بتواند مشکلات فوق را تا حد زیادی حل کند. به دنبال این تلاش ها سیستم های رهایش کنترل شده دارو مطرح شد که دارای مزایای زیادی است. مهمترین این مزایا شامل توانایی حفظ غلظت دارو در حدی نسبتا ثابت برای مدتی مشخص، قابلیت تنظیم سرعت آزاد شدن دارو وابسته به محل دارورسانی، امکان رساندن دارو به یک عضو یا بافت خاص، توانایی رساندن چندین ماده دارویی با یک فرمولاسیون، امکان دارورسانی در ابعاد نانومتری و… این سیستم ها انقلابی را در زمینه درمان بسیاری از بیماری ها ایجاد نموده و در حال پیشرفت روزافزون است. رهایش کنترل شده دارو فرایندی است که در آن یک ماده حامل پلیمری یا سرامیکی به طور حساب شده ای با دارو یا عامل فعال ترکیب شود تا عامل فعال در بدن به شکلی از پیش تعیین شده و دلخواه از این ماده رها شود.
امروزه رهایش دارو یکی از زمینه های کاری و تحقیقاتی بسیار وسیع در رشته مهندسی بیومتریال می باشد و حضور و پیشرفت دانش هایی همچون: ژنتیک، نانو تکنولوژی و… نیز در کنار مهندسی بیومتریال زمینه های تحقیقاتی را گسترش داده به طوری که شاهد پیشرفت های چشمگیری نیز بوده این.
تکنولوژی های رهایش آهسته و کنترل شده دارو با هدف کنترل نرخ رهایش دارو و هدفمند شدن رهایش دارو به سمت یک بافت یا محل خاص مطرح گردیده است. البته استفاده از این سیستم ها محدودیت هایی نیز ایجاد می کند که ممکن است شامل پیدایش مسمومیت های جدید در اثر بکار بردن مواد تازه در بدن همراه با داروها، تاخیر در پراکنده شدن دارو و نیاز به آزمایش های جدید برای بررسی حامل دارویی است.