فصلنامه نانو مواد
پیاپی 4 (زمستان 1388)

در این پژوهش پوشش نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-اکسید تیتانیم-نانولوله های کربنی توسط فرآیند الکتروفورتیک بر روی زیرلایه ای از جنس فولاد زنگ نزن 316L ایجاد شد. به منظور ساخت سوسپانسیون پایدار از ایزوپروپانل به عنوان حلال و از تری اتانول آمین به عنوان پراکنده ساز استفاده شد. ریزساختار، ترکیب شیمیایی و ساختار فازی پوشش به ترتیب توسط SEM، EDS و XRD مورد بررسی قرار گرفت. میزان اضمحلال پوشش نانوکامپوزیتی ایجاد شده پس از قرارگیری در محلول SBF توسط روشICP مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد ریزساختار پوشش نانوکامپوزیتی ایجاد شده بسیار یکنواخت بوده و بیانگر عدم وجود میکروترک ها و ذرات آگلومره شده در ساختار پوشش می باشد، توزیع نانولوله های کربنی و نانوذرات اکسید تیتانیم در ساختار پوشش بسیار مناسب بوده است و هیچ گونه ورقه ورقه و پوسته شدن در پوشش نانوکامپوزیتی ایجاد شده مشاهده نمی شود. همچنین مشاهده شد نانوذرات اکسید تیتانیم و نانولوله های کربنی موجب بهبود در رفتار بیولوژیکی پوشش نانوکامپوزیتی فوق شده اند.

در این تحقیق از مواد اولیه محلول در اسید نیتریک جهت سنتز پیش ماده اکسید لانتانیوم استرانسیوم منگنز (La0. 8Sr0. 2MnO3) در حمام رسوب اگزالات آمونیوم به روش هم رسوبی استفاده گردید. برای بررسی دمای کلسیناسیون از آنالیز حرارتی همزمان (STA) استفاده و دمای بهینه برای کلسیناسیون 1000Cº تعیین شد. برای تشخیص فازها و همچنین مراحل کلسیناسیون از پراش اشعهX استفاده شد. با استفاده از معادله ویلیامسون - هال اندازه کریستالیت برابر 46 nm بدست آمد. توزیع اندازه ذرات پودر حاصل از این روش در حدود 1 میکرومتر تشخیص داده شد که پودری با مشخصات ذکر شده برای کاربرد در پیل سوختی با توجه به خواص هدایتی آن مناسب می باشد.

در این تحقیق، اثر حضور نانولوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده با عامل کربوکسیلیک در ترکیب درصدهای وزنی 01/0 و 02/0 مطالعه شد. نمونه های نانوکامپوزیت بتنی از توزیع یکنواخت نانولوله ها در مخلوط سیمان و ماسه در آب تهیه شدند. تاثیر مکانیکی نانولوله های کربنی توسط آنالیزهای فشاری و خمشی و اثرات ریزساختاری و تغییرات مورفولوژیکی آنها توسط آنالیز میکروسکوپ الکترونی مطالعه شد. افزودن نانولوله های کربنی به بتن، سبب افزایش مقاومت فشاری و خمشی به ترتیب به میزان %30 و %13 می شود. همچنین سبب کاهش خلل و فرج نانوکامپوزیت بتنی و در نتیجه ایجاد نانوکامپوزیت بتنی فشرده تر و پیوسته تر می گردد. نانولوله اصلاح شده در ماتریس کامپوزیت بتنی، با ایجاد سطح تماس بیشتر و در نتیجه سطح انتقال نیروی بیشتر، سبب پیوند بهتر نانولوله با ماتریس بتنی پیرامون آن می گردد و از پیشرفت نقص های توده جلوگیری می کند.

بیوسرامیک های کلسیم فسفاتی به ویژه هیدروکسی آپاتیت (HA) بخش اصلی مینرالی دندان و استخوان است که زیست سازگاری عالی با بافت سخت دارد. در این تحقیق، نانوساختارهای سرامیکی هیدروکسی آپاتیت با استفاده از فرآیند فعال سازی مکانیکی بوسیله ترکیبات حاوی کلسیم و فسفر سنتز شدند. بررسی فازی، ساختاری، اندازه ذرات و مورفولوژی پودر HA حاصل، به ترتیب به وسیله آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) ، طیف سنجی مادون قرمز فوریه (FTIR) ، دستگاه زتاسایز (Zetasizer) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج XRD تشکیل فاز هیدروکسی آپاتیت را تایید می نماید که حضور بنیان های اصلی HA نیز توسط FTIR تایید شده است. وجود دو پیک توزیع اندازه ذرات در تصویر Zetasizer نشان می دهد که مقداری از پودر آگلومره شده است که این مساله در تصاویر SEM نیز به خوبی قابل مشاهده است. نتایج نشان داده که حداقل زمان لازم برای تشکیل فاز هیدروکسی آپاتیت برابر با 20 ساعت است که در این صورت متوسط اندازه ذرات HA برابر با nm 157 و اندازه بلورک ها برابر با nm 27 می باشد. در اثر افزایش زمان آسیاب، اندازه بلورک ها به nm 24 و درجه بلوریت از 4/98% به 6/33% کاهش می یابد.

در این پژوهش که به منظور اندازه گیری هدایت حرارتی و ویسکوزیته نانوسیالات انجام شده است، روش سیم داغ گذرا جهت اندازه گیری هدایت حرارتی نانوسیالات استفاده شد. روابط همیلتون و کراسر (Hamilton-Crosser) و انیشتین (Einstein) برای تخمین و پیش بینی هدایت حرارتی و ویسکوزیته مورد استفاده قرار گرفت. در مقایسه بین نتایج تئوری و آزمایشگاهی تفاوت هایی دیده می شود که این اختلاف به دلیل عدم دقت روابط تئوری می باشد. جهت مشاهده مورفولوژی نانوذرات از تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بهره گرفته شد. همچنین جهت اندازه گیری اندازه ذرات نیز از آنالیز اندازه ذرات استفاده شد. با انجام آزمایش ها مشخص شد که با اضافه کردن 3% وزنی از نانوذرات اکسید تیتانیوم با اندازه ذرات 21 نانومتر و 200 نانومتر، به روغن موتور، هدایت حرارتی روغن موتور به ترتیب تا 72/56% و 34/23% افزایش یافت. همچنین رفتار ویسکوزیته نانوسیالات نیز بررسی شد و مشاهده گردید که با افزودن 3% وزنی نانوذرات 21 نانومتری و 200 نانومتری اکسید تیتانیوم در روغن موتور خودرو ویسکوزیته به ترتیب به میزان 03/8% و 75/6% افزایش می یابد.

در این تحقیق نانوپودرهای Co1‎ے (1-x) O4 (x می تواند مقادیر 0، 25/0، 5/0، 75/0 و 1 را داشته باشد) برای اولین بار در سیستم میکروامولسیون متشکل از سیکلوهگزان-آب و در حضور ماده فعال سطحی Triton X-100 به مقدار کم و با استفاده از بوتانول به عنوان ماده کمک فعال سطحی سنتز گردید. نانوپودرهای حاصل با استفاده از پراش اشعه X (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفتند. نتیجه XRD تولید تک فاز اسپینل را در همه نمونه ها تایید نموده و علاوه بر این مشاهده گردید که با افزایش x در Co1‎ے (1-x) O4پارامتر شبکه بطور پیوسته کاهش می یابد. آنالیز طیف اشعه ایکس نشانگر آن است که اندازه بلورک ها تا 5/0x= افزایش یافته و سپس کاهش می یابد. بررسی تصویر SEM نمونه نیز بیانگر توزیع باریک ذرات در محدوده 50-20 نانومتر می باشد.