يُعد أسلوب إنتاج المواد النانوية بانتهاج تقنية تصغير أحجام الأجسام الكبيرة ومساحيقها التي قد تصل أحجامها إلى عدة ملليمترات أو بضعة سنتيمترات، والوصول بمقاييس أبعادها إلى عدة نانومترات قليلة لا تتجاوز 100 نانومتر الأسلوب الأكثر شيوعا واستخداما وذلك نظرا إلى قدرته على إنتاج كميات كبيرة من مساحيق وحبيبات المواد النانوية على مختلف أنواعها وفئاتها. وتتضمن تقنية تصغير الحبيبات والنزول بمقاييسها إلى الأبعاد النانوية على عدة طرق من بينها: طريقة الطحن الميكانيكي (السحق الميكانيكي) Milling Mechanical، طريقة التذرية، باستخدام طريق أشعة الليزر Laser Ablation طريقة نفث الذرات بالرشرشة الكاثودية puttering ⁽¹⁾ – حيث تتجمع الذرات بعضها مع بعض مكونة طبقة رقيقة Thin Layer من المادة. ويتم إجراء هذه العمليات الإنتاجية في جو منعزل تماما عن الأوكسيجين والهواء الجوي – حيث يتم إحلال أحد الغازات الخاملة بدلا منه، مثل غاز الهليوم أو الأرغون أو خليط منهما ⁽²⁾. ومن الجدير بالذكر أنه في حالة الرغبة للحصول على مواد نانوية المركبات فلزية مثل النيتريدات والهيدريدات، فإنه يتم استخدام غازات نشطة مثل غاز النيتروجين أو الهيدروجين لها القدرة على التفاعل مع الحالة الصلبة للمواد الفلزية، وذلك في أثناء إجراء عملية تصغير أحجام الحبيبات. ويرجع استخدام ما يعرف بطريقة «الحث الميكانيكي للطحن المنشط» Mechanically–Induced Reactive Milling لتكوين حبيبات نانوية من النيتريدات الفلزية إلى العام 1992، حين تمكن مؤلف هذا الكتاب وفريق عمله لأول مرة من إنتاج حبيبات نانوية متجانسة من نيتريدات التيتانيوم TiN ⁽³⁾ عند درجة حرارة الغرفة وفي وجود غاز النيتروجين.

وتعتبر عملية الطحن – السحق – الميكانيكي للمواد للحصول على مساحيق نانوية البنية من أكثر الطرق انتشارا على المستوى الصناعي والتطبيقي، وذلك لقدرتها الفائقة على تحضير كميات ضخمة من مساحيق الحبيبات النانوية المتجانسة لمجموعات متنوعة من كل أنواع المواد. لذا فقد حدثتني نفسي بأن أقوم بعرض مبسط عن ميكانيكية طريقة الطحن الميكانيكي وكيف يحدث من خلالها تفاعل الحالة الصلبة Solid State Reaction بين مادتين أو أكثر لتكوين مساحيق Powders فائقة النعومة تتألف من حبيبات دقيقة نانوية الأبعاد. وسوف يتضمن هذا الجزء أيضا، تقديم بعض أمثلة لمساحيق المواد النانوية التي نحصل عليها بواسطة هذه الطريقة، وكيف يتم تجميعها وتحويلها إلى أجسام متماسكة ذات أشكال وأبعاد تتلاءم مع مواصفات المنتج النهائي المراد الحصول عليه لتوظيفه في الأغراض الصناعية المختلفة.

________________________________________
هوامش

(1) يُطلق على هذه الطريقة أيضا طريقة الرش بالفتات الكاثودي، وذلك وفقا لترجمة مصطلح Sputtering الواردة في معجم المصطلحات العلمية والفنية والهندسية الجديد، إعداد الأستاذ أحمد شفيق الخطيب إصدار العام 2008، الناشر «مكتبة لبنان ناشرون»، صفحة 764.

(2) وذلك من أجل حماية المواد الفلزية المراد إنتاج حبيباتها أو طبقاتها النانوية من الأكسدة وتحولها إلى أكاسيد فلزية بدلا من الحصول عليها في صورة نقية.

(3) M. Sherif El–Eskandarany, K. Sumiyama, K. Aoki and K. Suzuki, Mater. Sci. Forum, Vol. 88 (1992) pp. 801–808.