فصلنامه نانو مواد
پیاپی 29 (بهار 1396)

کنترل اندازه تخلخل و همگن بودن ریزساختار قطعه خام اولیه در ساخت بدنه های سرامیکی از مهمترین چالش های تکنیکی در تولید این قطعات می باشد. در این تحقیق برای ساخت یک بدنه همگن سرامیکی از جنس آلومینا از روش رسوب نشانی الکتروفورتیک نانوذرات آلومینا بهره گرفته شد. سوسپانسیون اولیه در محیط اتانول تهیه شد و با استفاده از اولتراسونیک پراب کلوخه زدایی شد و در زمان های طولانی (تا min 90) همزده شد تا یک فرآیند پیرسازی انجام گیرد. قطعه خام اولیه در پتانسیل الکتریکی 50 تا V 80 و فاصله الکترود 1 و cm 2 تهیه شد. بدنه آلومینایی بدست آمده به وسیله تخلخل سنجی فشار جیوه، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و طیف سنجی مرئی UV-Vis مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر فرآیند کلوخه زدایی با بررسی خواص رئولوژی سوسپانسیون های تهیه شده، مورد ارزیابی قرار گرفت. در بهترین شرایط، اندازه متوسط تخلخل نمونه خام (d50) برابر با nm 53 بدست آمد. همچنین مشخص گردید اندازه تخلخل در این نمونه ها طی فرآیندکلوخه زدایی سوسپانسیون (s 120 اولتراسونیک و min 90 پیرسازی) و اختلاف پتانسیل الکتریکی و فاصله الکترود مناسب (V 50، cm 1) قابل کنترل می باشد. همچنین با توجه به نتایج آنالیز UV-Vis ملاحظه گردید مهمترین عامل پراکنده سازی آلومینا وجود پیوندهای OH سطحی در حضور ید است که با افزایش زمان پیرسازی افزایش می یابد.

در این تحقیق نانوکامپوزیت رسانای پلی اتیلن دی اکسی تیوفن/ نانومس و کیتوسان به روش شیمیایی و با درصدهای وزنی مختلف از نانوذرات مس برای شناسایی گازها سنتز گردید. ساختار شیمیایی این نانوکامپوزیت توسط طیف سنجی FTIR مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیت از میکروسکوپ الکترونی عبوری و روبشی استفاده شد. میزان حساسیت نانوکامپوزیت سنتز شده نسبت به گازهای H2، N2 و CO2 با روش ولتامتری چرخه ای و با استفاده از الکترود مغز مداد ( (PGEاندازه گیری شد. در تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ، توزیع مناسب نانوذرات مس در میان ماتریسی از پلی اتیلن دی اکسی تیوفن و کیتوسان مشاهده شد. حساسیت الکترود اصلاح شده PEDOT/CS/Cu نسبت به گاز دی اکسید کربن بیشترین مقدار 42/25% بدست آمد و با افزایش میزان نانوذرات و غلظت گاز به 17/52% افزایش یافت. در نتایج حاصل از طیف سنجی FTIR تغییر قابل ملاحظه ای در مکان پیک های مشخصه کامپوزیت مشاهده نشد و بیانگر برهمکنش فیزیکی میان نانوذرات مس و کامپوزیت PEDOT/CS بود. زمان پاسخ کوتاه سنسور (s 10>) نشان دهنده حساسیت و قابلیت کاربرد این کامپوزیت به عنوان شناساگر گاز CO2 بود.

حسگر ولتامتری جدیدی برای اندازه گیری جم فیبروزیل با استفاده از اصلاح الکترود کربن شیشه ای با فیلمی از پلی آلیزارین قرمز S و نانولوله های کربنی چند دیواره تهیه شد. برای تهیه این حسگر از مزایای هر دو عامل اصلاح کننده نظیر سطح مقطع و هدایت بالای نانولوله های کربنی و توانایی انتقال الکترون سریع آلیزارین قرمز S استفاده شد. برای بررسی ویژگی های الکترود اصلاح شده با پلی آلیزارین قرمز S/نانولوله های کربنی چند دیواره از SEM، طیف بینی امپدانس و ولتامتری چرخه ای بهره برده شد. بررسی اکسایش الکتروشیمیایی جم فیبروزیل در سطح الکترود اصلاح شده با تکنیک های ولتامتری چرخه ای و پالس تفاضلی انجام شد. پارامترهای تاثیرگذار تجربی اعم از شیمیایی و دستگاهی مورد بررسی قرار گرفت و برای اندازه گیری جم فیبروزیل بهینه شد. تحت شرایط بهینه، پاسخ حسگر در ناحیه mol.L-1μ 0/22-00/1 خطی می باشد. حد تشخیص بدست آمده در این مطالعه، mol.L-1μ 240/0 میکرو مولار بوده است. انحراف استاندارد نسبی برای 5 اندازه گیری تکراری جم فیبروزیل با غلظت mol.L-1μ 0/2، 5/1% محاسبه شد. بررسی ها نشان داد که حسگر تهیه شده از پایداری، تکرارپذیری و تکثیرپذیری بالایی برخوردار است. اثر مزاحمت ترکیبات گوناگون بر اندازه گیری جم فیبروزیل نیز مورد بررسی قرار گرفت. حسگر به خوبی برای اندازه گیری جم فیبروزیل در نمونه های دارویی و سرم خون مورد استفاده قرار گرفت.

ترکیبات هتروسیکل حاوی اکسیژن ویژگی های بیولوژیکی مهمی از خود نشان می دهند که بنزوفوران ها دسته ای از این ترکیبات هستند. در این پژوهش نانوترکیب «اتیل- 5 و 6- دی هیدروکسی- 2 و 7- دی متیل- 1- بنزوفوران-3- کربوکسیلات» با هسته بنزوفورانی سنتز شده و توسط نرم افزار Gaussian03 اطلاعاتی مانند طول پیوند و زاویه پیوندی بهینه شده و سپس اطلاعات ساختاری و ویژگی های اسپکتروسکوپی آن محاسبه و آنالیز شده است. محاسبه ساختار هندسی با استفاده از DFT و بر طبق تابع هیبریدی B3LYP گزارش شده است. همچین طیف NMRساختار نانوترکیب مذکور با استفاده از نظریه تابع چگال (HF، B3LYP، LSDA) و تابع پایه 6-31G* و3-21G* و با استفاده از روش GIAO بدست آمده است. مقادیر پارامترهای ترمودینامیکیاین ترکیب با استفاده از روش تئوری تابع چگال (B3LYP، HF، LSDA) به منظور بررسی پایداری ساختاری ترکیب محاسبه گردید. مقایسه نتایج حاصل از روش های محاسباتی به کار رفته نشان می دهد که پایدارترین ساختار توسط محاسبات در سطوح تئوری HF با کمترین میزان انرژی آزاد گیبس و آنتالپی بدست آمده است. همچنین نتایج حاصل از محاسبات مربوط به طیف NMR و پارامترهای ترمودینامیکی تاییدکننده صحت نتایج تجربی می باشد.

ساختار فلز- اکسید- نیمرسانا یک روش مناسب و ارزان برای نمایش غلظت گاز هیدروژن می باشد که بر اساس تغییر در تابع کار فلز، مولکول های گاز هیدروژن را آشکارسازی می کند. حسگر هیدروژنی با استفاده از آنالیزهای XRD و AFM مشخصه یابی شده اند. تاثیر ضخامت لایه اکسید بر زمان پاسخ دهی و زمان برگشت پذیری حسگر بررسی شده است. بیشترین پاسخ دهی (Response %) و کمترین زمان پاسخ دهی حسگر به گاز هیدروژن برای لایه اکسید nm 28 مشاهده شد. نتایج نشان می دهد که ساختار Ni/SiO2/Si یک حسگر با سرعت پاسخ دهی بالا برای آشکارسازی گاز هیدروژن در غلظت 4% می باشد. مقایسه حسگرهای خازنی مختلف اطلاعات مفیدی را در مورد پارامترهای تاثیرگذار بر ساختار MOS بدست می دهد.

در این پژوهش به بررسی اثر پارامترهای فرآیند جوشکاری با گاز محافظ تنگستن بر خواص مکانیکی و ریزساختار نانوکامپوزیت زمینه فلزی Al6061/Al2O3 پرداخته شد. نانوکامپوزیت مورد استفاده از روش متالورژی پودر تهیه و جوشکاری نمونه با استفاده از دستگاه AC/DC با جریان 400 آمپر و پالس مسقیم انجام شد. با هدف بررسی مورفولوژیکی، سختی، استحکام کششی و خمشی به ترتیب از آنالیزهای SEM، تست سختی ویکرز و آزمون کشش طبق استاندارد ASME SEC IX (2013) استفاده شده است. بدلیل نرخ حرارت مناسب در جوشکاری TIG ریزساختار به صورت همگن و ذرات آلومینا ریزتر شدند. سختی منطقه جوش به ترتیب 4/82، 8/85 و 3/80 برآورد شد که در نهایت میانگین این مقادیر برابر 8/82 اندازه گیری شد. این مقادیر برای نقاط ذکر شده در فلز پایه به ترتیب 7/65، 7/70 و 4/72 با میانگین 6/69 برآورد شد. استحکام در بیشینه بارگذاریkN 6/1 نمونه در محدود MPa 81 شروع به ازدیاد طول کرده و در نهایت در نقطه MPa 151 دچار شکست شد. بیشینه بارگذاریkN 7/1 قطعه از حدود MPa 84 قطعه شروع به ازیاد طول کرده و در نهایت در MPa 155 دچار شکست شد.