فهرست مطالب

فصلنامه نانو مواد
پیاپی 17 (بهار 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/03/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • ابوالفضل محبی*، امید رستگار، حجت ماهی حسن آبادی، آناهیتا کاووسی، مریم غزنوی صفحات 1-10
    در این پژوهش، تاثیر نانوگرافن به عنوان یک تقویت کننده صفحه ای، بر خواص مکانیکی و رئولوژیکی پلی استایرن با مصرف عمومی (GPPS) مورد مطالعه قرار گرفت. استایرن- بوتادین- استایرن (SBS) به منظور سازگار کننده استفاده شد و همچنین تاثیر آن در بهبود توزیع نانوگرافن مطالعه گردید. محدوده ترکیب مورد استفاده برای نانوگرافن 01/0، 02/0 و 05/0 درصد و برای SBS، 5 و 10 درصد بود. تهیه نمونه های نانوکامپوزیتی، به روش اختلاط مذاب و توسط یک اکسترودر دو مارپیچه همسوگرد صورت گرفت. مورفولوژی نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری و آزمون پراش اشعه ایکس تعیین گردید. همچنین خواص مکانیکی همه نمونه ها توسط آزمون های کشش و استحکام ضربه ای تحلیل گردید. خواص رئولوژیکی تحت تنش نوسانی با دامنه کوتاه (SAOS) مطالعه شد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراکندگی و توزیع بهتری از نانوگرافن را در ترکیبات دارای SBS نشان دادند. برای همه نمونه های نانوکامپوزیتی دارای SBS، شکست ترد از بین رفت و ناحیه کشش سرد افزایش یافت. بیشترین کرنش در نقطه شکست و استحکام ضربه ای در ترکیب دارای 5 درصد وزنی SBS و 05/0 درصد وزنی نانوگرافن حاصل شد. همچنین در این سیستم استحکام ضربه ای به بیش از 6 برابر پلی استایرن خالص بهبود یافت. آزمون رئولوژیکی نشان داد با استفاده از این درصدهای پایین نانوگرافن همراه با SBS، با وجود افزایش قابل ملاحظه خواص مکانیکی، ویسکوزیته ترکیبی در این نمونه ها کاهش یافت که این امر از نقطه نظر فرآیندپذیری پدیده مطلوبی است.
    کلیدواژگان: پلی استایرن، نانوگرافن، نانوکامپوزیت، مقاومت ضربه ای، رئولوژی
  • علی عبیداوی*، سهراب سنجابی صفحات 11-17
    اکسید نیکل بر پایه اکسید منیزیا به عنوان کاتالیست و در فرآیندهای ریفرمینگ متان برای تولید گاز سنتزی، کاربردهای فراوانی در صنایع شیمیایی و متالورژیکی دارد. در این تحقیق نانوکریستال های NiO/MgO با درصدهای مختلف نیکل (10 و 15 درصد وزنی) و با استفاده از روش سل-ژل اصلاح شده تهیه شدند. عملیات حرارتی کلسیناسیون پیش ماده ها بعد از بدست آمدن ژل پلیمری در دماهای °C 700 و 800 و به مدت 4 ساعت انجام گردید. جهت مشخصه یابی نانوکریستال ها، از آنالیزهای XRD، BET-BJH، FESEM-EDX و TGA-DTA استفاده شد. نتایج حاصل از آنالیز اشعه ایکس نشان دادند که با افزایش میزان نیکل و همچنین دمای عملیات حرارتی کلسیناسیون اندازه کریستالی نانوذرات به میزان ناچیزی (17 تا 25 نانومتر) افزایش می یابد. همچنین نانوذرات بدست آمده دارای ساختار مزوحفره هستند و توزیع اندازه حفرات در نانوکریستال های NiO/MgO با 10 درصد وزنی همگن تر است، در حالیکه مساحت سطح ویژه در هر دو یکسان و در حدود m2/g 30 می باشد. نتایج حاصل از بررسی های مورفولوژی سطح توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی نشان می دهند که نانوذرات بدست آمده با 15 درصد وزنی نیکل، کوچکتر، به شکل کروی و دارای توزیع همگن تری هستند.
    کلیدواژگان: نانوکاتالیست، اکسید نیکل، منیزیا، سل، ژل اصلاح شده، خواص ساختاری
  • محمدرضا دشت بیاض*، حمزه شاهرجبیان صفحات 19-32
    در این تحقیق خواص مکانیکی نانوکامپوزیت زمینه اپوکسی پر شده با ذرات نانومتری آلومینا مورد بررسی قرار گرفته است. رزین اپوکسی و ذرات آلومینا توسط یک همزن برشی با یکدیگر مخلوط گردیده و نانوکامپوزیت های با 2، 5 و 8 درصد کسر وزنی آلومینا تولید شده اند. برای بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت، نمونه های استاندارد آزمایش های کشش و ضربه چارپی تهیه گردیده اند. نتایج آزمایش های مکانیکی نشان داده است که با افزایش درصد نانوپودر آلومینا، مدول یانگ افزایش پیدا کرده و متعاقبا تنش گسیختگی، کرنش منجر به شکست و انرژی ضربه چارپی نانوکامپوزیت نسبت به نمونه پلیمری معمولی کاهش پیدا کرده است. در نتیجه انعطاف پذیری نانوکامپوزیت در مقایسه با پلیمر خالص کاهش نشان داده است. توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه ها، تصاویر میکروسکوپی تهیه گردیده است تا پراکندگی ذرات نانومتری آلومینا و همچنین سطوح شکست نانوکامپوزیت بررسی گردد. همچنین، کیفیت فصل مشترک یا فاز واسط زمینه و پر کننده با استفاده از طیف رامان تحلیل شده است. نتایج طیف رامان نشان داده است که نانوکامپوزیت با 5 درصد وزنی آلومینا نسبت به بقیه نمونه ها از فصل مشترک قوی تری برخوردار بوده است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، اپوکسی، نانوپودر آلومینا، خواص مکانیکی
  • مژگان کاظم زاده عطوفی*، ناصر شاه طهماسبی، احمد کمپانی، الهه گوهرشادی صفحات 33-37
    در این مقاله ساخت و مشخصه یابی نانوذرات سیلیکا توسط روش سل-ژل به منظور استفاده به عنوان مغزی در ساخت نانوپوسته های فلزی گزارش شده است. در ساخت نانوپوسته های فلزی با خواص اپتیکی مطلوب، برخورداری از توزیع اندازه همگن، شکل کروی و کنترل اندازه سه پارامتر اساسی به شمار می روند که طبیعتا بدست آوردن نانوذرات مغزی با این سه ویژگی ضرورت کامل دارد. نتایج تجربی نشان دادند که اندازه نانوذرات سیلیکا با غلظت TEOSو H2O در محلول نسبت مستقیم دارد و غلظت NH3تعیین کننده کروی شکل بودن نانوذرات است. در پایان خواص ساختاری و اپتیکی نانوذرات با استفاده از دستگاه های TEM و طیف سنج های FTIR، UV-Vis، XRD و PL مورد مطالعه قرار گرفت.
    کلیدواژگان: نانوذرات، سیلیکا، سل، ژل، مغزی
  • سهیلا اسماعیلی*، محمدرضا رحیمی پور، سیدعلی طیبی فرد صفحات 39-46
    در این تحقیق، نانوکامپوزیت Nb/Nb5Si3 و ترکیب بین فلزی Nb5Si3 به روش سنتز خوداحتراقی خودگستر (SHS) سنتز شده است. پودرهای فلزی سیلسیم و نایوبیوم بر اساس نسبت استوکیومتری 5:3 Nb:Si= و حاوی صفر و 20 درصد مولی Nb اضافه بر استوکیومتری 5:3 Nb:Si=، مخلوط و پس از تهیه قرص در راکتور احتراق تحت اتمسفر آرگون سنتز شدند. جهت بررسی اثر آسیا بر سنتز، پودرهای اولیه با نسبت های ذکر شده توسط آسیا پرانرژی با نسبت گلوله به پودر 10:1 و به مدت 6 و 10 ساعت آسیا و با تهیه قرص در راکتور سنتز شده است. به منظور بررسی فازهای تشکیل شده و تعیین اندازه بلورک ها در نمونه های مختلف، از آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، برای بررسی مورفولوژی نمونه های سنتز شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM/EDS)، جهت تایید نانوبلورک ها از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و برای اندازه گیری میزان ناخالصی وارد شده درحین آسیا از طیف جذب اتمی (AAS) استفاده شده است. نتایج نشان داد که فازهای α-Nb5Si3 و β-Nb5Si3 با روش SHS و بدون پیش آسیا و hexagonal-Nb5Si3 با روش SHS و همراه با پیش آسیا سنتز شده است. همچنین با افزایش زمان آسیا و افزودن نایوبیوم اضافه اندازه بلورک های محصول نهایی کاهش یافته است و محصول نانوساختار سنتز شده است.
    کلیدواژگان: سنتز خوداحتراقی خودگستر، نانوکامپوزیت Nb، Nb5Si3، ترکیب بین فلزی Nb5Si3
  • ژیلا اصغری، گلشاد خوجه*، رحیم لطفی اوریمی صفحات 47-55
    نانوکامپوزیت کوپلیمر (متیل متاکریلات-N- ایزوپروپیل آکریل آمید)/سولفید کادمیم به روش پلیمریزاسیون امولسیونی بدون سورفاکتانت تهیه شد. نخست یون های Cd2+به N- ایزوپروپیل آکریل آمید و متیل متاکریلات کئوردینه شدند. پس از افزودن آغازگر و حرارت دادن سیستم واکنش، N- ایزوپروپیل آکریل آمید هموپلیمر یا با متیل متاکریلات کوپلیمر شدند. سپس با آزاد شدن یون های سولفید از تیواستامید، در اثر واکنش یون های Cd2+ با S2- آزاد شده توسط تیواستامید (TAA)، سولفید کادمیم در سطح ذرات کوپلیمر تشکیل شد. طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR) پلیمر شدن مونومرها و کئوردینه شدن یون کادمیم به گروه های C=O و N-H را تایید کرد. ساختار و مورفولوژی نانوکامپوزیت تهیه شده با پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی شد. الگوی پراش اشعه X نانوکامپوزیت تهیه شده، تشکیل فاز مکعبی CdS را نشان داد و اندازه نانوذرات CdS با استفاده از رابطه دبای- شرر 26/3 نانومتر بدست آمد. تصاویر TEM ساختار هسته-پوسته را برای نانوکامپوزیت کوپلیمر (N- ایزوپروپیل آکریل آمید- متیل متاکریلات)/سولفید کادمیم را نشان داد. پایداری گرمایی نانوکامپوزیت نسبت به کوپلیمر 47 درصد افزایش نشان می دهد. بیشتر بودن پایداری گرمایی نانوکامپوزیت در مقایسه با کوپلیمر موید برهمکنش نانوذرات سولفید کادمیم با زنجیر کوپلیمر و تشکیل نانوذرات با ساختار هسته- پوسته است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، نانوذرات سولفید کادمیم، سورفکتانت، پایداری حرارتی
  • زینب کمالی، صاحبعلی منافی*، مجتبی جعفریان صفحات 57-63
    در این پژوهش نانولوله های کربنی با خلوص بالا به روش شیمیایی و با استفاده از اسید سولفوریک، اسید نیتریک و اسید کلریدریک عامل دار شد. به منظور بررسی مورفولوژی نانولوله های خام و عامل دار شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری استفاده شد. همچنین برای بررسی گروه های عاملی ایجاد شده بر روی سطح نانولوله ها، از روش های طیف سنجی رامان، طیف سنجی مادون قرمز استفاده شد. طبق نتایج مخلوط اسیدی مناسب برای عامل دار کردن نانولوله های کربنی حاوی اسید سولفوریک، اسید نیتریک و اسید کلریدریک با مقادیر حجمی 60، 20 و ml 20، غلظت های به ترتیب 12، 12 و 10 مولار در حضور g 1/0 نانولوله کربنی می باشد. دمای °C 150 و زمان h 4 پارامترهای بهینه برای ایجاد گروه های عاملی بر روی سطح نانولوله ها می باشند. طبق نتایج نانولوله های کربنی عامل دار شده با کمترین تخریب ساختاری حاصل شد. نتایج طیف سنجی مادون قرمز حضور گروه های عاملی کربوکسیلیک و هیدروکسیل را بر روی سطح نانولوله ها تایید کرد.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی، عامل دار کردن، دیسپرس شدن
  • بردیا حاجعلیزاده*، عمید رهی، صاحبعلی منافی، اکبر رهی صفحات 65-75
    در این پژوهش، پوشش نانوکامپوزیتی با خاصیت آنتی باکتری و آبگریز از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم با نانوذرات سیلیکا به روش ریخته گری محلولی تولید شد و شرایط بهینه معرفی گردید. از ریخته گری محلولی به عنوان روشی ساده و مقرون به صرفه در تهیه پوشش ها می توان نام برد. تاثیر پارامتر غلظت نانوذرات سیلیکا و دی اکسید تیتانیوم بر خواص نهایی و عملکرد پوشش آبگریز با خاصیت آنتی باکتریال بررسی گردید. مطالعه بر روی خاصیت آنتی باکتریال پوشش ها بر مبنای آزمایش کشت میکروبی نشان داد که رفتار آنتی باکتریال از خود به نمایش می گذارد و خاصیت آبگریزی پوشش ها از طریق آزمون زاویه تماس مورد بررسی قرار گرفت. بررسی مورفولوژی نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. بطوریکه سطح هر چه زبرتر باشد زاویه تماس بالاتر ایجاد می شود و خاصیت آنتی باکتریال از خود به نمایش می گذارد. مقدار بهینه غلظت نانوذرات سیلیکا و دی اکسید تیتانیوم باعث ایجاد خاصیت آبگریزی و آنتی باکتریال در سطح شد که با افزایش بیش از اندازه نانوذرات سیلیکا و دی اکسید تیتانیوم از پایداری پوشش کاسته شد و دارای خاصیت ضدمیکروبی بود که دلیل آن انباشتگی نانوذرات است.
    کلیدواژگان: سیلیکا، دی اکسید تیتانیوم، ریخته گری محلولی، پوشش های ابرآبگریز آنتی باکتریال
|
  • A. Mohebbi*, O. Rastegar, H.M. Hassanabadi, A. Kavoosi, M. Ghaznavi Pages 1-10
    In the this work, the effect of nano-graphene, as a platelet reinforcement, on the mechanical (tensile and impact strength) and rheological properties of general purpose polystyrene was investigated. Styrene-butadiene-styrene (SBS), was used as a compatibilizer and its effect on the improvment of nano-graphene distribution was also studied. The range of studied concentration were 0.01, 0.02 and 0.05 wt.% for graphene and 5 and 10 wt.% for SBS. The samples were prepared by melt blending method in a corotating twin screw extruder. The morphology of the samples was characterized through transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD). Further more, the mechanical properties of the all samples were analysied by tensile and impact strength tests. The rheological properties was investigated under small amplitude oscillatory shear (SAOS). The results of XRD and TEM showed a better dispersion and distribution of nano-graphene for the compositions having SBS. For all the nanocomposites with SBS the brittle failure disappeared and cold drawing area increased. The highest elongation at break and impact strength was obtained for the composition with 5 wt.% SBS and 0.05 wt.% graphene. Also, for this system the impact strength improved more than 6 times compared to pure PS. While mechanical properties improved even with low amount of graphene in the presence of SBS, the rheological measurement showed that complex viscosity reduced in these compositions which is a favorable phenomena from processing point of view.
    Keywords: Polystyrene, Nano, graphene, Nanocomposite, Impact strength, Rheology
  • A. Obeidavi*, S. Sanjabi Pages 11-17
    NiO/MgO as a catalyst and in methane reforming process for the production of synthesis gas is used in many applications chemical and metallurgical industries. In this study, NiO/MgO nanocrystalline with different content of nickel (10 and 15 wt.%) and using the modified sol-gel method was synthesized. The calcination of the precursor after get the polymeric gel was performed at 700 and 800 °C for 4 h. The formation nanocrystallines NiO/MgO of were characterization by X-ray diffraction (XRD), Thermal gravimetric and differential thermal analysis (TGA/DTA), Field emission scanning electron microcopy (FE-SEM) with the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and specific surface area of the synthesized powders was measured with a Brunauer-Emmet-Teller (BET) apparatus using N2 adsorption. Results of X-ray analysis showed that with increasing content of nickel and the calcination temperature the crystal size slightly increases (17 to 25 nm). Also, the obtained nanoparticles have mesoporous structure and the pore size distribution of nanocrystalline NiO/MgO with 10 wt.% is more homogeneous, while the specific surface area was about 30 m2/g for both. The study of the surface morphology with field emission scanning electron microscope show that the obtained nanoparticles with 15 wt.% Ni, smaller, spherical shape and have a more homogeneous distribution.
    Keywords: Nanocatayst, Ni oxide, MgO, Modified sol, gel, Structural properties
  • M.R. Dashtbayaz*, H. Shahrajabian Pages 19-32
    In this research, epoxy matrix nanocomposite filled with alumina nanoparticles has been prepared and its mechanical properties were investigated. Epoxy resin and alumina nanoparticles were mixed with a high shear mixer and prepared nanocompsoites with 2, 5 and 8 percent mass fraction via incorporation of hardener. Then, tensile standard and charpy impact test samples were prepared. Mechanical tests results showed that when alumina nanopowder percent was increased then Young's modulus increased, subsequently rupture stress, strain to break and impact energy were decreased. Hence, ductility of the nanocomposites in comparison with net polymer was decreased. SEM micrographs were prepared to investigate alumina nanoparticles distribution and also surface fracture of the nanocomposites. Finally, interface or interphase quality of matrix and filler were analyzed by Raman spectrum. Raman spectrum results showed that nanocomposite with 5 percent mass fraction in comparison with other samples had stronger interface.
    Keywords: Nanocomposite, Epoxy, Alumina nanopowder, Mechanical Properties
  • M. Kazemzadeh Otoufi*, N. Shahtahmasebi, A. Kompani, E. Goharshadi Pages 33-37
    In this article, synthesis and characterization of silica nanoparticles in order to use in fabrication of metallic nanoshells has investigated. Homogenous mono dispersion, spherical shape and size controllability are three major parameters in preparation of metallic nanoshells with the favorable optical characteristics, and therefore obtaining core nanoparticles with these three points is completely necessary. Experimental results showed that the size of silica nanoparticles was in positive relation to the concentration of TEOS and H2O in solution and that NH3 concentration has the most roll in obtaining the particles in spherical shape. Also structural and optical properties were studied using TEM set and FTIR, XRD, UV-Vis and PL spectrophotometers.
    Keywords: Nanoparticles, Silica, Sol, gel, Core
  • S. Esmaeily*, M.R. Rahimipour, S.A. Tayebifard Pages 39-46
    In this study, Nb5Si3 and Nb/Nb5Si3 nanocomposite were fabricated by self-propagating high-temperature synthesis (SHS). The mixture of Nb and Si powders as the starting materials were mixed according to Nb5Si3 stoichiometric composition with 0 and 20 mol% additional Nb. Then, the green pellets were preparedby uniaxial cold pressing of the mixed powders mixture. Green compacts were placed in a combustion reactor with argon atmosphere and were synthesized. For the investigation of pre-milling effect on synthesis, the mixture of Nb and Si powders as the starting materials were milled according to Nb5Si3 stoichiometric composition with 0 and 20 mol% additional Nb, at 6 and 10 h, with ball-to-powder ratio 10:1. Then, the green pellets were prepared by uniaxial cold pressing of the as-milled powders mixture and were placed inside reactor and were synthesized. The mixed and synthesized samples were characterized by XRD, SEM, EDS, TEM and AAS analytical techniques. The results showed that, α-Nb5Si3 and β-Nb5Si3 by SHS method and without pre-milling and hexagonal Nb5Si3 by SHS method with pre-milling were synthesized. By increasing in milling time before the combustion reaction, the crystallites size of the end product was reduced and nanostructured product was produced.
    Keywords: SHS, Nb, Nb5Si3 nanocomposite, Nb5Si3 intermetallic
  • J. Asghari, G. Khoje*, R. Lotfi Orimi Pages 47-55
    CdS/P (NIPAM-co-MMA) core/shell nanocomposite particles were prepared via surfactant free emulsion polymerization. Firstly, the Cd2 ions were coordinated with MMA and NIPAM. After the addition of initiators and heating, NIPAM and MMA was either polymerized homogeneously or copolymerized with each other. Subsequently, after the addition of TAA and heating of the reaction system, CdS on the surface copolymer particles was formed with the release of S2− ions, thus CdS/P (NIPAM-co-MMA) core/shell nanocomposite was synthesized. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) of the polymerization of monomers and C=O and N-H groups and of cadmium ions coordination confirmed. Structure and morphology of CdS nanoparticles have been characterized using X-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM). The XRD measurements suggest the cubic structure for CdS and the particles size was estimated to about 3.26 nm by applying Scherer's equation. Transmission electron microscope confirmed that CdS/(NIPAM-co-MMA) nanocomposite were synthesized in the form of core/shell structure. The thermal properties of the CdS/P (NIPAM-co- MMA) core/shell nanocomposite were explored by thermal gravimetric analysis (TGA). Thermal stability of nanocomposite was increased by 47% in comparison with copolymer. The higher thermal stability of nanocomposite with respect to copolymer is indicative of a interaction between the CdS nanoparticles with copolymer chain and formed this nanoparticles with core/shell structure.
    Keywords: Nanocomposite, CdS nanoparticles, Surfactant, Thermal stability
  • Z. Kamali, S.A. Manafi*, M. Jafarian Pages 57-63
    In this study, carbon nanotubes with high purity were functionalized by chemical method using sulfuric acid, nitric acid and hydrochloric acid. In order to investigate the morphology of the pristine and functionalized nanotubes, scanning and transmission electron microscopy was used. Also to investigate the functional groups formed on the surface of the nanotubes, Raman spectroscopy and infrared spectroscopy methods were used. According to the results suitable acid mixtures for the functionalization of carbon nanotubes were containing sulfuric acid, nitric acid and hydrochloric acid with volume of 60, 20 and 20 ml, at concentrations of 12, 12 and 10 molar respectively in the presence of 0.1 g of carbon nanotubes. The temperature of 150 °C and time of 4 h are the optimum parameters for created the functional groups on the surface of nanotubes. According to the results carbon nanotubes functionalized with minimal structural damage weregenerated. The results of infrared spectroscopy confirmed the presence of carboxylic and hydroxyl functional groups on the surface of the nanotubes.
    Keywords: Carbon nanotubes, Functionalization, Dispersion
  • B. Hajalizadeh*, A. Rahi, S.A. Manafi, A. Rahi Pages 65-75
    In this study¡ nanocomposite coatings with antibacterial properties and hydrophobic silica nanoparticles of titanium dioxide nanoparticle solution casting method was generated and optimized conditions were introduced. Of casting solution as simple and cost effective coatings could be prepared and the influence of parameters on the final properties of titanium dioxide and silica nanoparticle concentration and the hydrophobic coating. Study on antibacterial properties of coatings based on culture experiments showed that the antibacterial behavior of their displays and hydrophobicity properties of coatings by examining the contact angle was studied. Vegetative morphology of the samples using a scanning electron microscope was performed. So that the surface is rougher than the contact angle is greater than creating their own displays of antibacterial properties. The optimum concentration of silica and titanium dioxide nanoparticles cause hydrophobicity and antibacterial properties of the silica and titanium dioxide nanoparticles increases with excessive coverage was reduced and the stability of the antimicrobial properties of the nanoparticles¡ the concentrations.
    Keywords: Silica, Titanium dioxide, Casting solution, Super hydrophobic coatings, Antibacterial