فهرست مطالب

مواد و فناوری های پیشرفته - سال پنجم شماره 3 (پاییز 1395)

مجله مواد و فناوری های پیشرفته
سال پنجم شماره 3 (پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/09/28
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مصطفی میلانی، سید محمد میرکاظمی، سید محمد زهرایی* صفحات 1-9
    فرایند رسوب دهی الکتروفورتیک به عنوان یک فرایند با سرعت بالا در شکل دهی بدنه های سرامیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدایت الکتریکی سوسپانسیون و مقاومت الکتریکی مدار به عنوان دو پارامتر اصلی در بیان مدل های مختلف سینیتیکی تاثیرگذار بوده اند، اما همواره این تغییرات در سوسپانسیون و رسوب به عنوان تغییر دهنده پارامترهای الکتریکی، مورد توجه قرار گرفته است در حالی که الکترودها به عنوان بخشی از سیستم الکتریکی می توانند بر دو پارامتر هدایت الکتریکی سوسپانسیون و مقاومت الکتریکی مدار تاثیرگذار باشند. در این پژوهش با استفاده از الکترودهایی از جنس آلومینیوم، تیتانیوم، فولاد زنگ نزن، مس و گرافیت، نانوذرات آلومینا روی سطح الکترودها رسوب دهی شده و سعی گردید روابط سینتیکی، مورد ارزیابی گیرد. براساس نتایج به دست آمده تغییر جنس آند (در رسوب دهی کاتدی) تاثیر زیادی بر ثوابت روابط سینتیکی داشته و استفاده از الکترودهای گرافیتی در آند نتایج یکسانی در وزن نهایی پیش بینی شده توسط رابطه به دست می آورد، در حالی که استفاده از آند آلومینیومی به دلیل ایجاد رخداد آندایز در حضور جریان الکتریکی سبب انحرافی تا حدود 35/0 می شود. براساس آنچه مشخص شد مدل هایی که براساس هدایت الکتریکی سوسپانسیون گسترش یافته اند، به دلیل کمتر تاثیر پذیرفتن از جنس الکترود و تغییرات مقاومت الکتریکی آن در اثر عبور جریان، می توانند وزن رسوب نهایی را بهتر پیش بینی کنند. بنابراین یک رابطه جدید براساس مدل فراری و همکاران ارائه گردید.
    کلیدواژگان: روابط سینتیکی، نانو پودر آلومینا، هدایت الکتریکی سوسپانسیون، مقاومت الکتریکی مدار، رسوب دهی الکتروفورتیک
  • مژگان حسین نژاد*، کمال الدین قرنجیگ صفحات 11-16
    دو ماده رنگزای آلی بر پایه ایندولین به عنوان ماده حساس به نور حاوی فنوتیازین به عنوان گروه الکترون دهنده و آکریلیک اسید (ماده رنگزای 1) و سیانوآکریلیک اسید (ماده رنگزای 2) به عنوان گروه الکترون گیرنده تهیه شد. خواص اسپکتروسکوپی مواد رنگزای سنتز شده در محلول و در حالت جذب شده بر روی اکسید روی مورد مطالعه قرار گرفت. طول موج ماکزیمم جذب ماده رنگزای آلی در محلول 412 و 424 نانومتر و بر روی لایه اکسید روی 429 و 438 نانومتر است. حداکثر زمان جذب مواد رنگزا بدون تجمع و رسوب بر روی فوتوالکترود اکسید روی در حدود 10 ساعت است. اثر حضور یون لیتیم و نسبت ترکیب مخلوط ید/تری یدید به عنوان الکترولیت بر عملکرد سلول خورشیدی بررسی شد. افزایش غلظت یون های لیتیوم در الکترولیت سبب کاهش باند هدایت اکسید روی شده که تاثیر مستقیمی در پدیده بازترکیب دارد. بالاترین راندمان تبدیل برای ماده رنگزای 2 در حضور یون لیتیم با غلظت یک میلی مول و در حدود 17/5% به دست آمد.
    کلیدواژگان: ایندولین، سلول خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا، اکسید روی، الکترولیت
  • سید سلمان سید افقهی، مجتبی جعفریان*، محسن صالحی صفحات 17-23
    در این مقاله با هدف بررسی رفتار جذب امواج رادار توسط پودر مغناطیسی هگزافریت باریم آلاییده شده، کامپوزیت هایی حاوی این پودر با درصد وزنی مختلف (30، 40 و 50 درصد وزنی) در زمینه رزین اپوکسی تهیه شد. آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD)، مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM) و تجزیه و تحلیل شبکه بردار (VNA) به ترتیب به منظور بررسی فازی، مغناطیسی و جذب امواج مایکرویو انجام شد. طبق نتایج ترکیب هگزافریت باریم به همراه مقدار ناچیزی فاز غیرمغناطیسی هماتیت تشکیل گردید. نتایج VSM حاکی از کاهش مقادیر مغناطش اشباع (Ms) و نیروی وادارندگی (Hc) در تمامی نمونه ها بود و کمترین میزان مغناطش اشباع (emu/g 14/18) و نیروی وادارندگی (Oe 118) در نمونه حاوی یون قلع مشاهده شد. طبق نتایج VNA بیشترین میزان جذب در حالت استفاده از 50 درصد وزنی پودر در زمینه رزینی و در صورت استفاده از نمونه با ترکیب BaZn0.6Zr0.3Sn0.3Fe10.8O19 در فرکانس GHz 1/11 به میزان dB 3/16- حاصل گردید.
    کلیدواژگان: هگزافریت باریم، خواص مغناطیسی، جذب امواج رادار
  • اصغر کاظم زاده *، سیدعلی طیبی فرد صفحات 25-32
    یک سنسور شیمیایی نوری از ایجاد اتصال بین یک معرف و فیلم استات سلولزی با پوروزیته بالا و ترانسپرنسی خوب به دست می آید. این سنسور از اتصال گالوسیانین در سطح فیلم سلولزی که قبلا به مدت 24 ساعت در محیط بازی هیدرولیز شده و پوروزیته موجود در سطح آن افزایش یافته است، قابل دستیابی می باشد. فیلم سلولزی هیدرولیز شده با مخلوطی از 1 درصد وزنی – حجمی تیوره و 7/0 درصد از پلی وینیل الکل برای مدت 48 ساعت در 25 درجه سانتی گراد به دست می آید. معمولا فیلم سلولزی حاصل به صورت جداگانه با محلول 03/0 درصد وزنی – حجمی از گالوسیانین در 25 درجه سانتی گراد به مدت 20 ساعت در حال هم زدن توسط همزن مغناطیسی قابل حصول است. بعد از شستشوی فیلم حاصل آن را در 45 درجه سانتی گراد به مدت 15 دقیقه در داخل آون خشک می نماییم. این فیلم دارای قدرت استحکام بالا حدود 6 ماه و زمان پاسخ سریع کمتر از 10 ثانیه می باشد و حد تشخیص آن 003/0 میکروگرم بر میلی لیتر است. این روش بسیار ساده بوده و معرف های قابل استفاده در فیلم اغلب ارزان– غیر سمی و قابلیت کاربرد وسیع دارند. از این سنسور می توان در محدوده 00/2-005/0 میکروگرم بر میلی لیتر جهت اندازه گیری مکرر و تکرارپذیر محلول های مختلف وانادیوم استفاده نمود.
    کلیدواژگان: حسگر شیمیایی، وانادیوم، گالوسیانین و فیلم پلیمری
  • مسعود سبزی، محمد امین قدم دزفولی، ابراهیم نجفی بیرگانی صفحات 33-40
    باتری های روی - اکسید نقره از اجزایی نظیر الکترود منفی (صفحات روی)، الکترود مثبت (صفحات نقره)، جداکننده (سلولزی، سلوفاتی، پنبه ای) و الکترولیت (هیدروکسید پتاسیم) ساخته شده اند. لذا چگونگی عملکرد این باتری ها به چگونگی عملکرد عوامل ذکر شده بستگی دارد. در این پژوهش، اثر میزان کربن بر مقاومت پلاریزاسیون الکترودهای نقره در محیط هیدروکسید پتاسیم باتری های روی - اکسید نقره مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا سه الکترود نقره (پلیت مثبت) حاوی 5، 10 و 15 درصد وزنی پودر کربن تهیه گردید. سپس هر سه الکترود اکسید نقره در در دمای C°500 به مدت 13 دقیقه تحت عملیات سینترینگ قرار گرفتند. برای بررسی مقاومت پلاریزاسیون الکترودها از روش های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول KOH%4/1 استفاده شد. برای بررسی ریزساختار الکترودها و آنالیز نقطه ای آنها از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. نتایج آزمایش های الکتروشیمیایی نشان داد که با افزایش میزان کربن، مقاومت پلاریزاسیون الکترودهای نقره در محیط هیدروکسید پتاسیم کاهش می یابد. براساس مشاهدات تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، با افزایش میزان کربن، میزان و اندازه تخلخل ها در الکترودهای نقره افزایش می یابد. همچنین نتایج آنالیز نقطه ای دلالت بر کاهش کربن و اکسیژن با افزایش میزان کربن الکترودها داشتند.
    کلیدواژگان: باتری های روی، اکسید نقره، کربن، مقاومت پلاریزاسیون، الکترود نقره، محیط هیدروکسید پتاسیم
  • سعید برهانی، مرتضی مرادی البرزی*، محمدعلی کیانی صفحات 41-50
    در این تحقیق روشی جدید و آسان برای ساخت آرایه ای از نانو صفحات گرافن اکسید کاهش یافته بر روی فوم نیکل متخلخل سه بعدی ارائه گردید. یک صفحه گرافن با لبه های تیز و چین خورده بر روی فوم نیکل به روش الکتروفورتیک به دست آمد. الکترودهای ساخته شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مشخصهیابی گردیدند. صفحات گرافنی بر روی فوم نیکل در دماهای 300،600 و 900 درجه سانتی گراد تحت گاز آرگون به مدت 4 ساعت بازپخت شدند. فعالیت الکتروشیمیایی ابرخازنی الکترودهای ساخته شده با استفاده از اندازه گیری پرشدن- تخلیه و ولتامتری چرخه ای اندازه گیری شد. برای گرافن اکسید بازپخت شده در دمای 900 درجه سانتی گراد ظرفیت ویژه بالای F/g148 در نرخ روبشی mV/s5 به دست آمد که از ظرفیت ویژه گرافن اکسید بازپخت شده در 600 درجه سانتی گراد (F/g115)، گرافن اکسید بازپخت شده در 300 درجه سانتی گراد (F/g72) و گرافن اکسید (F/g52) بیشتر است. ابرخازن گرافن اکسید بازپخت شده در 900 درجه سانتی گراد، یک پایداری چرخه ای طولانی همراه با 1/96% ظرفیت باقی مانده پس از 200 چرخه را از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: ابرخازن، گرافن اکسید، لایه نشانی الکتروفورتیک، ظرفیت الکتروشیمیایی، کاهش حرارتی
  • محمدرضا قشقایی، بهروز شایق بروجنی *، حمید صفرزاده صفحات 51-64
    فرآیند فعال‫سازی مذاب با اعمال کرنش (SIMA) یکی از فرآیندهای شکل دهی نیمه جامد در تولید قطعات با ساختار غیردندریتی می‫باشد. در پژوهش حاضر اثر فرآیند SIMA بر ریزساختار و رفتار خوردگی آند فدا شونده Al-Zn-In مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا با اعمال فشار تک محوری، تاثیر متغیر کار سرد در محدوده 40-10 درصد بر ریزساختار نیمه جامد آلیاژ Al-Zn-In در دمای محیط بررسی شد. عملیات حرارتی نیمه جامد در محدوده دمایی 660-640 درجه سانتی گراد به مدت 40 دقیقه انجام گرفت. بررسی رفتار خوردگی نمونه ها توسط آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول 5/3 درصد کلرید سدیم انجام گرفت. تصاویر میکروسکوپ نوری نشان داد که ریزساختار نمونه های تهیه شده به روش SIMAدارای دانه بندی ریزتر و میزان کرویت بیشتری در مقایسه با ریزساختار اولیه آلیاژ می باشد. با افزایش نسبت کار سرد از 10 به 30 درصد فاکتور شکل افزایش یافته اما با افزایش میزان کار سرد تا 40 درصد، افزایش و کاهش نسبتا محسوسی به ترتیب در اندازه دانه و فاکتور شکل مشاهده شد. با افزایش دمای عملیات حرارتی، میانگین اندازه دانه های جامدα-Al کاهش و میزان کرویت آنها افزایش یافت. نتایج حاصل از آزمون خوردگی تافل نشان داد، با افزایش میزان کار سرد در فرآیند SIMA ، پتانسیل خوردگی نمونه های آلیاژ Al-Zn-In منفی تر شده و کمترین نرخ خوردگی مربوط به نمونه عملیات حرارتی شده در دمای 640 درجه سانتی گراد با نسبت 30 درصد کار سرد بود. نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز خوردگی یکنواخت نمونه تهیه شده تحت شرایط مذکور را تایید کرد.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬
    کلیدواژگان: آند فدا شونده، Al، Zn، In، فرآیند فعال?سازی مذاب با اعمال کرنش (SIMA)، غیردندریتی، نرخ خوردگی
  • حسین نورانیان، عباس کشاورز، محمدعلی کبیری صفحات 62-72
    خانواده کانی های رسی میکا از جمله کانی های نسبتا فراوان در معادن ایران به خصوص معادن سنگ آهن می باشد که معمولا به صورت باطله در کنار هماتیت یافت می-شوند. کاربردهای متعددی هم در حوزه صنایع سنتی و هم در حوزه صنایع پیشرفته برای آن یافت شده است که بستگی به خواص شیمیایی، فیزیکی و حرارتی آن دارد. بنابراین مرور نسبتا کاملی از کاربردهای میکا در این پژوهش صورت گرفته است. با توجه به حجم بالای باطله های معادن گل گوهر سیرجان، شناسایی و تعیین کاربرد آنها به جهت مصرفشان در صنایع دیگر به دو جهت حائز اهمیت است یکی جاگیر بودن این مواد و ایجاد مشکلات زیست محیطی و دیگری ایجاد ارزش افزوده برای آنها. در این کار پژوهشی یکی از باطله های این معدن با روش های میکروسکوپی،XRF ، XRD و STA مورد شناسایی کامل قرار گرفت و خواص مهندسی آن نیز بررسی گردید. با توجه به مرور کاربردهای میکا و ویژگی های بررسی شده پتانسیل کاربردها برای باطله مشخص شد.
    کلیدواژگان: کانی، میکا، فلوگپیت، بیوتیت، شناسایی، تعیین کاربرد و باطله
|
  • Mostafa Milani, Syed Mohammad Mirkazemi, Syed Mohammad Zahraee* Pages 1-9
    Electrophoretic deposition process as a high-speed process of ceramic body shaping has received great attention in recent years. Suspension conductivity and electrical resistance of the EPD cell as two main parameters in the expression of various kinetic models have been influential. Electrical variation in suspension and deposit had more attraction to change these parameters. While electrodes as a part of electrical system could change conductivity and resistivity. Present study is an endeavor to highlight less mentioned parameter¡ an electrode material¡ which could change the EPD models. The experiments were carried out based on aluminum¡ titanium¡ stainless steel¡ copper and graphite electrodes and alumina nano powders. The experiments have shown that the anode material (in cathode deposition) could change EPD models'' constants and graphite anodes have same deposition weight in experiment and model. While anodizing of aluminum¡ with presence of electrical current¡ deviated results to 0.35. Conductivity based models can predict yield of process better than resistivity based models¡ since less influencing from electrode material and resistivity of cell. So¡ we developed a new model based on Ferrari et al.''s model.
    Keywords: kinetic equations, Alumina nano powder, suspension conductivity, Cell resistivity, Electrophoretic deposition
  • M. Hosseinnezhad *, K. Gharanjig Pages 11-16
    Two organic dyes based on indoline were prepared as photosensitizer contain phenothiazine as the electron donor group and acrylic acid (Dye 1) and cyanoacrylic acid (Dye 2) as the electron acceptor anchoring. Spectrophotometric measurements of the synthesized dyes in solution and on a ZnO substrate were carried out in order to assess changes in the status of the dyes. The wavelength of maximum absorption of dye 1 and dye 2 in solution are 412 nm and 424 nm and on ZnO films are 429 nm and 438 nm¡ respectively. Maximum dye adsorption time around 10h could be utilized with minimum aggregation or precipitation of the dye on photoelectrode substrate. The effect of Li ions and composition of the iodide/triiodide based electrolyte on the performance of DSSCs were investigated. A high concentration of Li ions in electrolyte was found to be shift the ZnO conduction band edge to more negative potentials that have a direct effect on recombination phenomena. The Maximum conversion efficiency was achieved for dye 2 in the presence of 1mM Li ions around 5.17%.
    Keywords: Indoline, Dye, sensitized solar cell, ZnO, Electrolyte
  • Seyyed Salman Seyyed Afghahi, Mojtaba Jafarian *, Mohsen Salehi Pages 17-23
    In this paper with the aim of investigating the radar absorption behavior of doped barium hexaferrite¡ composites contain this powder with different weight percent in resin epoxy matrix were prepared. X-ray diffraction analysis (XRD)¡ Vibration sample magnetometer (VSM) and Vector network analysis (VNA) were performed in order to evaluate phase¡ magnetic properties and microwave absorption properties. According to the results¡ barium hexaferrite with negligibility amount of non-magnetic hematite phase were was formed. VSM results¡ representing the reduction of saturation magnetization (Ms) and coercive force (Hc) values in all samples¡ and the lowest value of saturation magnetization (18.14 emu/g) and coercive force (118 Oe) corresponded to the sample that contain tin ion. According to the VNA results¡ the maximum absorption is achieved when 50 wt.% of powder is used in resin matrix which was related to the sample with the composition of BaZn0.6Zr0.3Sn0.3Fe10.8O19 at the frequency of 11.1 GHz with -16.3 dB.
    Keywords: Barium hexaferrite, Magnetic properties, Radar waves absorption
  • Asghar Kazemzadeh*, Ali Taiebi Fard Pages 25-32
    A new low cost vanadium sensor developed by immobilizing a direct indicator dye to porous and transparent acetylcellulose film. This sensor was fabricated by binding gallocyanine to a cellulose acetate film that had previously been subjected to an exhaustive base hydrolysis for 24h and increase the porosity of the membrane. The cellulose membrane were immediately treated with mixture of 1.00 % (W/V) thiorea and 0.70% (W/V) poly (vinyl alcohol) solution for 48 h at 25C. The cellulose membrane were separately treated with 0.1% (W/V) solution of gallocyanine at 25 C with magnetic stirring of the solution for 14h. After washing¡ the films were dried at 45 C for 20 min. Then the membrane have good durability (> 6 months)¡ a short response time (
    Keywords: Chemical Sensor, Vanadium, Galocyanine, Polymer Film
  • Masoud Sabzi, Mohammad Amin Gadam Dezfouli, Ebrahim Najafi Birgani Pages 33-40
    Abstract Zinc - silver oxide batteries from components such as the negative electrode (zinc plates)¡ the positive electrode (silver plates)¡ separators (cellulose¡ slufaty¡ cotton)¡ electrolytes (potassium hydroxide) were maded. Therefore¡ the performance of this batteries depends to the performance of the mentioned factors. In this study¡ effects of carbon content on the polarization resistance of silver electrodes in the KOH environment of zinc - silver oxide batteries was investigated. For this purpose¡ initially three Ag electrodes (positive plate) containing 5¡ 10 and 15 wt. % carbon powder was prepared. Then¡ all three silver electrodes were sintered at temperature 500C for 13 minutes. Potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy methods were used in the 1.4% KOH solution to evaluate the polarization resistance of Ag electrodes. Scanning electron microscopy was used to examine the microstructure of electrodes and point analysing. Electrochemical tests results showed that with increasing carbon content¡ polarization resistance of silver electrodes reduced in the KOH. SEM images were showed that with increasing carbon content¡ the amount and size of pores increased in the electrodes. Also¡ point analysis results has implies on reduce in the amount of carbon and oxygen¡ with the increasing of carbon content in electrodes.
    Keywords: Silver Oxide, Zinc Batteries, Carbon, Polarization Resistance, Silver Electrode, KOH Environment
  • Saeid Borhani, Morteza Moradi *, Mohammad Ali Kiani Pages 41-50
    In this research¡ We reported a novel and facile approach to fabricate rGO nanosheet arrays on 3D porous nickel foam. A graphene layer with the sharp edges and wrinkles was obtained on nickel foam by an electrophoretic deposition (EPD).The fabricated electrodes were characterized using scanning electron microscope(FE-SEM).The GO sheets on the nickel foam was annealed at 300 ?C¡ 600 ?C and 900 ?C for 4 h under flow of Ar. The electrochemical activities of supercapacitors were assessed using cyclic voltammetry (CV) and charge-discharge measurements. A maximum specific capacitance of the Go annealed at 900 ?C can reach up to 148Fg-1 at a scan rate of 5mVs-1¡ which is higher than Go annealed at 600 ?C (115Fg-1)¡ Go annealed at 300 ?C (72Fg-1) and Go (52Fg-1). The supercapacitor based on a GO with 900 ?C of annealing temperature showed long cycling stability with 96.1% of capacitance retention after 200 cycles
    Keywords: Supercapacitor, Graphene Oxide, Electrophoretic Deposition, Electrochemical Capacitance, Heat treatment
  • Mohammad Reza Ghashghaei, Behrooz Shayegh Boroujeny*, Hamid Safarzadeh Pages 51-64
    Abstract The Strain Induced Melt Activation (SIMA) process is one of the semi-solid forming processes in Preparation of non-dendritic microstructurs. In this research¡ verifying the effects of SIMA process on microstructure and the corrosion behavior of Al-Zn-In sacrificial anode was studied. The effect of plastic deformation on the semisolid microstructure of Al-Zn-In alloy was investigated by applying 10-40% uniaxial compression at the ambient temperature and the semi-solid treatment was carried out at the range of 640 to 660 C for 40 min. Investigate the behavior corrosion by Tafel polarization test was performed in a solution of Sodium Chloride 3.5%. The results indicated that the microstructure of SIMA processed specimens is finer and more Globular than the microstructure of initial material. With increase in the compression ratio from 10 to 30%¡ The sphericity increased significantly but the variation rate of the average grain size increased and the shape factor decreased with more increase in the compression ratio up to 40%. The average size and sphericity of ?-Al solid grains increased with the increase of the temperature heat treatment. Tafel test results showed¡ Corrosion potential samples alloys Al-Zn-In is more negative and lowest rate of corrosion related to sample heat treated at 640 C with the compression ratio 30%. The results of scanning electron microscopy also indicate the uniform corrosion under aforementioned conditions.
    Keywords: Sacrificial Anode, Al, Zn, In, SIMA, Non, Dendritic, Corrosion Rate
  • Hussein Nuranian, Abbas Keshavarz, Mohammad Ali Kabiri Pages 62-72
    Mica clay minerals group are relatively abundant of minerals in Iran¡ especially iron Ore. There areusually found as the tailings on the side ofhematite. Numerous applications in the area of traditional industries and the high-tech area for it has been found that¡ depending on the chemical¡ physical¡ and thermal properties of it. Socomplete overview of mica used in this research has been done. Due to the high volume of tailings Sirjan Gol Gohar mines¡ Identify and determine their applicability for use in other industries is important for two reasons.First¡ they are widespread and cause environmental problems and second create added value for them. n this research¡ one of the mine tailings with microscopic techniques¡ XRF¡ XRD and STA was fully recognized and examined its engineering properties.According to the review of applications and propertiesmica are investigated¡ Potential uses for tailings found.
    Keywords: mineral, Mica, Phlogopite, biotite, characterization, applications determination, tailings