فهرست مطالب

فصلنامه نانو مواد
پیاپی 24 (زمستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/12/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امید رمضانی ازغندی، محمد جواد مغربی *، علیرضا تیمورتاش صفحات 207-219
    در این مقاله نانولوله های کربنی(MWCNTs) ، نانوذرات طلا (GNp) و آنزیم گلوکز اکسیداز برای تشخیص گلوکز مورد استفاده قرار گرفت. الکترود پلاتین خالص، توسط ماده واسط پلی آلی لامین (PAA) از نانولوله های کربنی غنی شد و به کمک سیستامین و نانوذرات طلا الکترود کاری شکل گرفت. الکترود کاری (آند) در کنار الکترود کمکی پلاتین و الکترود مرجع Ag/AgCl (کاتد) به کار گرفته شد. برای ارزیابی عملکرد بیوسنسور ساخته شده، درون ظرف حاوی غلظت های 05/0، 5/0 و 1 میلی مولار (mmol/l یا mM) از گلوکز محلول در آب مقطر دوبار تقطیر شده قرار گرفت. با انتقال الکترون آزاد شده در اثر واکنش گلوکز در حضور آنزیم، از الکترود کاری به الکترود مرجع، جریان تولید و میزان آن توسط دستگاه پتانسیواستات مورد اندازه گیری قرار گرفت. همچنین طراحی آزمایش نیز به منظور پیدا کردن شرایط بهینه انجام پذیرفت. از نتایج حاصل از انجام آزمایشات و طراحی آنالیز تاگوچی در غلظت های گلوکز و pHهای متفاوت بافر فسفات مشخص گردید که بیشترین جریان تولیدی در pH نزدیک خنثی و بیشترین غلظت گلوکز می باشد. میزان جریان تولیدی در شرایط بهینه (6pH= و غلظت 001/0 مولار) برای الکترود پلاتین کاری غنی شده (اصلاحی یا تثبیت شده) با نانولوله های کربنی 57/21 میلی آمپر به دست آمد که با مقایسه با شرایط بهینه به دست آمده از نرم افزار تنها 1/8 % انحراف محاسبه شد که نشان دهنده حساسیت بالای بیوسنسور ساخته شده است.
    کلیدواژگان: الکترود پلاتین، نانولوله های کربنی، آنزیم گلوکز اکسیداز، نانوذرات طلا، روش تاگوچی
  • امیر حسین اسراری *، بهروز شایق بروجنی صفحات 221-228
    نانواکسیدهای عناصر واسطه جایگاه ویژه‫ای را در ساخت الکترود آند باتری های یون لیتیمی دارند. در این تحقیق میکروکره های Cr2O3/C با استفاده از روش سولوترمال به صورت یک مرحله‫ای برای اولین بار تولید شد. آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM)) جهت آنالیز محصولات استفاده شد. تعیین مقدار کربن در نمونه های سنتز شده با استفاده از آنالیز حرارتی (TGA) انجام شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد کربن در کامپوزیت به صورت آمورف می باشد و تنها پیک Cr2O3 را در الگوی XRD می توان مشاهده نمود. اندازه بلورک‫های Cr2O3 با استفاده از روش ویلیامسون- هال برابر nm 36 محاسبه شد. محتوای کربن در کامپوزیت حدودا برابر 63 درصد وزنی محاسبه شد. تصاویر حاصل از SEM نشان می‫دهد که سطح کره های تولید شده نسبتا صاف و متوسط قطر آنها در حدود 2 میکرون می باشد. اندازه و مورفولوژی میکروکره های کربنی می تواند با تغییر در شرایط واکنش سولوترمال کنترل شود و در محدوده 7/0 تا 5/3 میکرون تغییر کند.
    کلیدواژگان: میکروکره، سولوترمال، Cr2O3، کربن، الکترود
  • زهره سعادتی *، لیدا اسدی صفحات 229-240
    در این پژوهش ابتدا نانوکامپوزیت Fe/TiO2- پوسته میگو به عنوان جاذب سنتز شده است و توسط دستگاه های طیف سنجی تبدیل فوریه FT-IR))، طیف سنجی پراش پرتو ایکس ((XRD، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز عنصری (EDX) مورد ارزیابی قرار گرفته است که نتایج نشان داده Fe3+ بر نانوذرات TiO2دوپه شده و Fe/TiO2 بر پوسته میگو نشانده شده است. جذب سطحی مالاکیت سبز با بررسی پارامترهای موثر بر جذب سطحی، سینتیک، ایزوترم های جذب و پارامترهای ترمودینامیکی مورد مطالعه جامع قرار گرفت. با توجه به نتایج تجربی و ضرایب همبستگی، جذب سطحی رنگ زای مالاکیت سبز از سینتیک شبه مرتبه دوم و هم دمای فرندلیچ تبعیت کرده است. همچنین پارامترهای ترمودینامیکی، حاکی از یک فرآیند جذب سطحی به صورت خود به خودی و گرماگیر است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، Fe، TiO2، پوسته میگو، ایزوترم جذب سطحی، سینتیک
  • ایمان فرح بخش *، مهدی شاهدی اصل صفحات 241-250
    این مقاله به فرآوری، چگالش و بررسی ریزساختاری نانوسرامیک فوق دما بالای دی بورید زیرکونیم (بدون بکارگیری افزودنی ها و فازهای تقویت کننده) ساخته شده به روش پرس گرم پرداخته است. با طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی، متغیرهای فرآیند پرس گرم (دما، زمان و فشار) مورد تحلیل آماری قرار گرفت و شرایط چگالش بهینه سازی شد. در این راستا، سه متغیر یاد شده در سه سطح مورد بررسی قرار گرفت اما بر خلاف پژوهش های پیشین، از دماها و فشارهای به نسبت پایین تری استفاده گردید. بر پایه بررسی های انجام گرفته، دمای C° 1850، زمان 90 دقیقه و فشار MPa 16 به عنوان شرایط بهینه برای فرآیند پرس گرم شناسایی شد که در این حالت، چگالی نسبی نانوسرامیک دی بورید زیرکونیم به بیش از 92% رسید. بنا بر تحلیل های آماری، دمای فرآیند پرس گرم به عنوان موثرترین و فشار بیرونی اعمال شده به عنوان کم اثرترین متغیر بر چگالش دی بورید زیرکونیم شناخته شدند.
    کلیدواژگان: سرامیک دما بالا، دی بورید زیرکونیم، پرس گرم، چگال کردن، نانوپودر، روش تاگوچی
  • صدیقه جوقه دوست *، علی اصغر بهنام قادر، محمد ایمانی، صاحبعلی منافی، فریبرز فروهنده صفحات 251-258
    آلومینا نوعی بیوسرامیک خنثی دارای خواص مکانیکی بهتری نسبت به کلسیم فسفات هایی مانند هیدروکسی آپاتیت است. آلومینای متخلخل را می توان با اصلاح سطح از حالت خنثی به زیست فعال تبدیل نمود. در این تحقیق، با استفاده از اصلاح سطح داربست آلومینایی و تشکیل بنیان های هیدروکسیل، مواضع فعال روی سطوح جهت ایجاد بستری مناسب برای سیلانه نمودن داربست ایجاد شد. از نتایجXRD درجه کریستالی، پارامترهای شبکه، ثابت شبکه و نیز اندازه کریستالیت های داربست های آلومینایی خنثی و دارای سطح فعال تعیین شد. نتایج نشان داد که شدت پیک ها بعد از اصلاح سطح کاهش یافته است که نشان از کاهش درجه بلورینگی و افزایش فاز آمورف دارد. همچنین، محاسبات تئوری نیز نشان داد که درجه کریستالی داربست از 77 به 66% کاهش یافت. ساختار کریستالی و پارامترهای شبکه داربست اولیه بسیار نزدیک به کوراندوم طبیعی است. ساختار شیمیایی داربست آلومینایی قبل و بعد از هیدراته شدن با استفاده از دستگاه FTIR مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل به وسیله نرم افزار OMNIC مربوط به دستگاه FTIR مورد ارزیابی نسبی قرار گرفت. تصاویر SEM از سطح داربست ها حاکی از آن است که تخلخل های این داربست ها به هم پیوسته و دارای اندازه های مناسبی جهت کاربردهای ترمیم بافت استخوان می باشند.
    کلیدواژگان: داربست آلومینایی، اصلاح سطح، پراش اشعه ایکس، مهندسی بافت
  • صاحبعلی منافی *، سعید پورخیاط، سید حسین بدیعی صفحات 259-270
    در این پژوهش تاثیر فرآیند اتصال نفوذی و نحوه لایه نشانی نانوذرات تقویت کننده بر ریزساختار و خواص مکانیکی نانوکامپوزیت لای های هیبریدی آلومینیم/نانوزیرکونیا و نانوآلومینا بررسی گردید. در ابتدا سوسپانسیونی پایدار از نانوذرات با مقادیر مختلف وزنی روی ورقه های آلومینیمی لایه نشانی و پراکنده گردید. سپس ورقه های لایه نشانی شده در محدوده دمایی °C645- 635 حرارت داده شدند و در نهایت تحت پرس گرم قرار گرفتند. بررسی ریزساختار و نحوه توزیع نانوذرات تقویت کننده با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و بررسی خواص مکانیکی با انجام آزمون های استحکام کششی و میکروسختی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که استفاده از فرآیند اتصال نفوذی سبب توزیع مناسب تر نانوذرات تقویت کننده، کاهش آگلومراسیون و افزایش خواص مکانیکی می‏شود. همچنین استفاده از محدوده دمایی پایین‏تر در این فرآیند نسبت به رو‏ش‏های حالت مایع، موجب حذف عیوب ناشی از واکنش‏های شیمیایی دما بالا و کاهش آخال های انقباضی می‏شود و در نتیجه باعث پایداری بیشتر، افزایش نانوذرات باقی مانده و بهبود استحکام کششی و میکروسختی نانوکامپوزیت می‏گردد.
    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت هیبریدی، نانوذرات، اتصال نفوذی، خواص مکانیکی
|
  • O. Ramezani, Azghandi, M.J. Maghrebi*, A.R. Teymourtash Pages 207-219
    In this paper, multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs), gold nanoparticles (GNp) and glucose oxidase (GOD) was developed for the specific detection of glucose. MWCNTs were chemically modified with the H2SO4–HNO3 preatreated to introduce carboxyl groups which were used to interact with the amino groups of poly allylamine (PAA) and cysteamine via 1-ethyl-3-(3 dimethylaminopropyl) carbodiimide/N-hydroxysuccinimide cross-linking reaction, respectively. A cleaned Pt electrode was immersed in PAA, MWCNTs, cysteamine and GNp, respectively, followed by the adsorption of GOD, assembling the one layer of films on the surface of Pt electrode (GOD/GNp/MWCNTs/Pt electrode) and was used as working electrodes (anode) along with a platinum auxiliary electrode and the reference electrode Ag/AgCl (cathode). Working electrode was containing the phosphate-buffered saline (PBS) with pH= 4, 6 and 8 enzyme. To evaluate the performance of the constructed biosensor, it was put into a dish containing 0.05, 0.5 and 1 mmol/l (mM) glucose concentrations which were dissolved in doubly distilled water. Glucose concentration and pH design has been tested and analyzed by QUALTEK-4 software measure. According to the performed experiments and software analysis, with increasing concentration, the flow rate of current production is increased and pH deviance from neutral range reduces the flow. Optimal conditions was obtained in concentrations 1 mmol/l and pH=6, respectively. After confirmation tests in optimum conditions, the rate of production was obtained, 21.67 mA, which with respect to the expected error rate of application, it was calculated to be 8.1%. This error rate demonstrates that the accuracy of tests is with high sensitivity and accuracy.
    Keywords: Platinum electrode, CNTs, Enzyme glucose oxidase, Gold nanoparticles, Taguchi method
  • A. Asrari*, B. Shayegh Boroujeny Pages 221-228
    Nanostructured transition metal oxides have received special role in the production of the anode electrode in the lithium-ion batteries. In this research, a one stage method to synthesize Cr2O3/C hybrid microspheres via solvothermal method was reported. The XRD and SEM methods were used for characterization of products. The carbon content of synthesized samples was measured by TGA method. The results showed that only Cr2O3 peaks could be observed XRD patterns, and this indicated that the carbon in the composite was amorphous. The average crystallite size is calculated by using Williamson-Hall, 36 nm. The content of carbon in the composite was 63 wt.%. The SEM images showed that the surfaces of prepared spheres were relatively smooth and carbon microspheres had an average diameter of about 2 μm. The morphologies and sizes of the microspheres change with controlled by reaction conditions solvothermal and in the size range of 0.7-3.5 μm changes.
    Keywords: Microsphere, Solvothermal, Cr2O3, Carbon, Electrode
  • Z. Saadati*, T.L. Asadi Pages 229-240
    In this study, nanocomposite Fe/TiO2-shrimpshell as adsorbent was synthesized. Fourier transform spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction spectroscopy (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and elemental analysis (EDX) were evaluated and the results showed the Fe3 doped TiO2 nanoparticles and the shell shrimp on Fe/TiO2. Adsorption Malachite green with effective parameters adsorption kinetics, adsorption isotherms and thermodynamic parameters were studied in depth. Based on the experimental results and correlation coefficients, malachite green dye adsorption kinetics pseudo second order and isotherms of Freundlich was adopted. The negative values of standard free energy (ΔG˚) suggest that the adsorption process is spontaneous. The value of enthalpy change (ΔH˚) indicates that the removal process is endothermic.
    Keywords: Nanocomposite, Fe3+, TiO2, Shrimp shell, Adsorption isotherms, Kinetics
  • I. Farahbakhsh*, M. Shahedi, Asl Pages 241-250
    This paper has focused on the processing, densification and microstructural investigations of hot pressed nano-ZrB2 ultrahigh temperature ceramic, without addition of any sintering aids or reinforcement phases. A design of experiment approach, Taguchi methodology, was used for the statistical analyses of hot pressing parameters (temperature, time and pressure) in order to optimize the densification conditions. The mentioned parameters, each parameter with three levels, were studied in relatively low temperatures/pressures conditions, compared to the previous research works. The relative density of the nano-ZrB2 ceramic reached >92% at the optimized hot pressing conditions, the sintering temperature of 1850 °C, the soaking time of 90 min and the external pressure of 16 MPa. The statistical analyses recognized the hot pressing temperature as the most important parameter and the applied external pressure as the less important factor affecting the densification of nano-ZrB2 ceramic.
    Keywords: High temperature ceramic, Zirconium diboride, Hot pressing, Densification, Nanopowder, Taguchi methodology
  • S. Joughehdous*, A. Behnamghader, M. Imani, S.A. Manafi, F. Forouhandeh Pages 251-258
    Alumina is an inert bioceramic with improved mechanical properties in comparison to hydroxyapatite. It is possible to active the surface of the inert porous alumina. In this research, the surface of alumina scaffolds was activated with surface modification and creating of hydroxyl groups in order to silanization of scaffolds. The crystallinity degree and the lattice parameters and lattice constant and crystallite sizes of inert alumina scaffolds and activated surface one were estimated by XRD patterns. The results revealed that the intensity of peaks has been decreased after surface modification. It means the crystallinity degree has been decreased and the amorphous phase increased. As well, the theoretical calculations showed the crystallinity degree has been decreased from 77% to 66%. The crystal structures and lattice parameters of scaffolds are so close to natural corundum. The chemical structure of the alumina scaffold before and after the hydration process was characterized by FTIR instrument. The SEM images of the alumina scaffolds showed the porosities of the scaffolds are interconnected with appropriate size for bone tissue regeneration.
    Keywords: Alumina scaffolds, Surface modification, X-ray diffraction, Tissue engineering
  • S.A. Manafi*, S. Pour-Khayyat, S.H. Badiee Pages 259-270
    In this study¡ the effect of diffusion bonding process¡ and the deposition of nano particles reinforcer on microstructure and mechanical properties of nano-composites hybrid layer of nano-ZrO2 and nano-Al2O3 was investigated. First¡ stable suspensions of nanoparticles with different weight percentages were coated on aluminum sheets and scattered. The coated aluminum-sheets were heated at 635-645 C and finally pressure was hot-pressed. Study of microstructure and distribution of nanoparticles were studied by using scanning electron microscopy (SEM) and mechanical properties tests (the tensile strength and micro-hardness). The results showed that the distribution of nanoparticles deposited by suspension and the use of diffusion bonding process leads to a better distribution of reinforcing particles¡ agglomeration increased and mechanical properties reduced. Using of lower temperature range compare to liquid state process caused eliminating of high temperature chemical reaction and decreasing of shrinkage inclusions. Therefore¡ the stability¡ residue nanoparticle increased and tensile strength and micro-hardness of nano-composites improved.
    Keywords: Hybrid nano, composite, Nanoparticles, Diffusion bonding, Mechanical properties