فهرست مطالب

فصلنامه سرامیک ایران
سال هجدهم شماره 4 (پیاپی 72، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/24
  • تعداد عناوین: 11
|
  • اخبار و تازه ها
  • صفحات 7-14
  • صفحات 15-23
  • غلامرضا خلج، امید فخیمی، ابوالحسن نجفی* صفحات 24-38

    در این تحقیق با انتخاب شرایط مناسب فرآیندی و با استفاده از قوطی آلومینیومی، ترکیب آلکوکسید آلومینیوم، تهیه و از آن به عنوان پیش ماده در فرآیندهای سنتز نانو اکسید آلومینیوم به روش سل-ژل استفاده شد. در فرآیند سل-ژل نانو اکسید آلومینیوم متخلخل، دمای پیرسازی 25، 60، 80 درجه سانتی گراد و زمان 12، 24 و 48 ساعت به عنوان پارامترهای اصلی در تعیین اندازه ذرات سل و نحوه اتصال در حین فرآیند ژل انتخاب و مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که دمای پیرسازی 80 درجه سانتی گراد و زمان 24 ساعت به عنوان شرایط بهینه جهت سنتز نانواکسید آلومینیوم با ویژگی های برتر از نقطه نظر سطح ویژه و حجم تخلخل ها است. بررسی دمای کلسیناسیون نشان داد که حداقل دمای لازم جهت دستیابی به فاز آلومینا 500 درجه سانتی گراد است. با این حال با توجه به ضرورت حضور فاز بلورین با حداکثر نظم گیری در چیدمان صفحات اتمی 900 درجه سانتی گراد و زمان مانایی 1 ساعت به عنوان شرایط بهینه کلسیناسیون انتخاب شد. بررسی های میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری نمونه بهینه نشان داد که محصول نهایی از نانوذرات با ویژگی های ظاهری یکسان برخوردار است و توزیع اندازه ذرات باریک و در محدوده 20 الی 40 نانومتر قرار دارد. همچنین مشخص شد نانوذرات سنتز شده از وجوه بلوری کاملا مشخصی برخوردارند و در اثر اتصال نانوذرات به یکدیگر و تشکیل توده های بزرگ تر، تخلخل هایی در محدوده مزو در ریزساختار آنها بوجود آمده که این امر محصول نهایی را جهت کاربرد به عنوان زیرپایه کاتالیست معرفی می نماید.

    کلیدواژگان: سنتز، نانو اکسید آلومینیوم متخلخل، سل- ژل، بازیافت
  • مریم احمدی، ابراهیم شریفی*، حسن شریفی صفحات 39-47

    نانوذرات به دلیل ویژگی های فیزیکی و شیمیایی منحصربه فرد وابسته به اندازه، مزایای قابل توجهی در طیف وسیعی از زمینه ها به ارمغان آورده اند. در این پژوهش از روش محلول احتراقی برای ساخت نانوذرات La0.7Sr0.3MnO3 استفاده می شود. سپس نانوذرات با پلیمر پلی اتیلن گلیکول پوشانده می شوند. پلی اتیلن گلیکول به دلیل وجود زنجیره های مولکولی آب دوست و انعطاف پذیری بالا، یکی از ایده آل ترین عوامل پوشش دهنده برای افزایش پایداری کلوییدی و زیست سازگاری نانوذرات LSMO است. با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)، ساختار کریستالی، اندازه نانوذرات و ترکیب نانوذرات LSMO مورد بررسی قرارگرفت و ساختار هگزاگونال با اندازه بلوری 4/18 نانومتر مشاهده شد. میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) برای بررسی شکل و اندازه توزیع نانوذرات استفاده شد. تصاویر نشان داد که بیشتر دانه ها کروی با توزیع یکنواخت هستند و اندازه دانه در نمونه فرآوری شده بین 20 تا 60 نانومتر است. رفتار نانوذرات با استفاده از آنالیز مغناطیسی نمونه ارتعاشی (VSM) به صورت فرومغناطیسی برآورد شد و مقدار مغناطیس اشباع قبل و بعد از پوشش نانوذرات به ترتیب (emu/g) 8/24 و (emu/g) 6/23 است. طیف سنجی FTIR پیوند موثر بین نانوذرات LSMO را قبل و بعد از درمان با پلی اتیلن گلیکول نشان داد.

    کلیدواژگان: پلی اتیلن گلیکول، LSMO، سنتز احتراقی، نانوذرات
  • محمدرضا علی پور، مهدی عشقی* صفحات 48-56

    در این پژوهش، ویژگی های محافظ پرتوهای یونیزان (گاما و نوترون) الیاف سرامیکی Nextel-312، 440-Nextel، 550-Nextel، 720-Nextel را با استفاده از ابزار شبیه سازی مونت کارلویی Geant4 بررسی کردیم. در این بررسی، کمیت هایهای مربوط به تضعیف فوتون مانند: ضریب تضعیف جرمی (μm)، لایه نیم مقدار (HVL) و مسیر آزاد میانگین (MFP) در محدوده 015/0 تا 15 مگا الکترون ولت و سطح مقطع جذب نوترون های سریع برای سطوح مختلف انرژی محاسبه کردیم. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی، آن ها را با نتایج مستخرج از پایگاه داده  XMuDatمقایسه کردیم که نشان می دهد توافق خوبی با یکدیگر دارند. توافق بین داده های مستخرج از پایگاه XMuDat و نتایج حاصل از شبیه سازی های این مطالعه نشان می دهد که مدل سازی مونت کارلویی یک روش خوب جهت بررسی ویژگی های حفاظ پرتوی گاما می باشد. همچنین، نتایج به دست آمده الیاف سرامیک ها در مقایسه با مواد حفاظ مرسوم مانند بتن، کمیت هایهای تضعیف موثرتری را علاوه بر خواص فیزیکی نشان می دهد. سرامیک Nextel-720 به دلیل چگالی بالاتر، مطلوب ترین حالت را در مقایسه با دیگر سرامیک های بررسی شده دارد.

    کلیدواژگان: پرتو گاما و نوترون، حفاظ، سرامیک، شبیه سازی مونت کارلو
  • حسین لکزیان*، محمدهادی همتی، محمدحسین قزل ایاغ صفحات 57-66

    بررسی تاثیر مخلوطی از یون های باریم، مولیبدن و کبالت بر خواص دی الکتریک و پیزوالکتریک سرامیک های (PZT) Pb(Zr0.52 Ti0.48) O3 انجام شد. سرامیک های سرب زیرکونات تیتانات (PZT) ترکیب شده با Ba ، Co و Mo با روش شیمیایی تر مرسوم سنتز شدند. نمونه های PZT با روش دمای پایین قطب بندی شدند. تجزیه وتحلیل ترکیب با اشعه ایکس تایید می کند که هیچ تغییری در ساختار بلوری PZT در ترکیب مشترک با Ba ، Co و Mo وجود ندارد. مشخص شد که افزودن 2% مول  Ba و 2% مول Co  و 2% مول Mo  به طور هم زمان بر روی مجموعه ای از پارامترهای دی الکتریک و پیزوالکتریک، که برای کاربردهای عملی این نوع سرامیک هایPZT مهم هستند، تاثیر مثبت دارد. ضریب کیفیت مکانیکی (Qm) برای نمونه حاوی 1% مولی Ba و 2% مولی Co برابر 250 و برای نمونه حاوی 1% مولی Mo و 2% مولی Co برابر 220 بود. بیشینه ضریب اتصال الکترومکانیکی و ثابت بار پیزوالکتریکd33 برای نمونه حاوی 2% مولی Ba  و 1% مولی  Coبه دست آمد که به ترتیب برابر با 36/0  و    pC/N185 است. نمونه های PZT حاوی Ba ، Co و Mo ممکن است نامزد سیستم های مبدل زیرآبی سونار  و توان بالای مافوق صوت شوند.

    کلیدواژگان: خواص پیزوالکتریک و دی الکتریک، سرامیک نوع PZT، فاکتور کیفیت مکانیکی، افزودنی مولیبدن و باریم
  • یلدا مرادپور*، محمد رضوانی صفحات 67-75

    فوتولومینسانس پایدار پدیده ای است که به موجب آن، با تابش نور با انرژی بالا (معمولا نور فرابنفش و گاهی پرتوی بتا) به یک ماده معین، باعث برانگیختگی آن شده و بعد از توقف برانگیختگی، نشر نور مریی از حالت های برانگیخته الکترونی ماده برای مدت زمان قابل ارزیابی از ثانیه تا به چندین ساعت، انجام خواهد شد.در پژوهش حاضر در مرحله اول سنتز ترکیب SrAl2O4 با درصد های استوکیومتری به روش واکنش حالت جامد در دماهای 900، 1100، 1200، 1300 و °C  1500 بررسی شد. سپس افزودنی های Dy2O3 و Y2O3 با نسبت های 1 تا 4 درصد وزنی به ترکیب SrAl2O4 اضافه شد. ساختار بلوری و شبکه میزبان SrAl2O4 با آنالیز پراش اشعه ایکس  (XRD) مشخص شد. شدت نشر عوامل مذکور با اسپکتروفوتومتری فوتولومینسانس  (PL) با تابش در طول موج  nm237 نشر حاصل شده در محدوده طول موج nm 540-500 در نمونه دارای افزودنی های مختلف بررسی شد. همچنین طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ  (FTIR) ترکیب میزبان و نمونه های بهینه دارای افزودنی نیز انجام شد. ریزساختار ذرات سنتز شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی  (SEM) بررسی شد.

    کلیدواژگان: فوتولومینسانس، آلومینات استرانسیوم، فسفرسانس، میزبان، آلاینده
  • سعید باغشاهی*، اسمعیل صلاحی، کیوان حمزه زاده توفیقی صفحات 76-84

    لایه اکسید نیکل آلاییده شده با سریم با استفاده از سل حاصل از دو پیش ماده استات نیکل شش آبه و هگزا نیترات آمونیم سریم با فرمول عمومی Ni1-eCexO بر روی لام شیشه ای اعمال و در دماهای مختلف تا oC550 حرارت داده شد. مطالعات ساختاری نشان داد که لایه های پوشش داده شده از نانو بلورک های اکسید نیکل با اندازه Ao 40 تا 120 تشکیل شده است. ضخامت لایه اعمال شده nm 600 بود و با 5 بار لایه نشانی تشکیل شد. اندازه گیری های الکتروشیمیایی شامل ولتامتری چرخه ای و امپدانس الکتروشیمیایی خاصیت برگشت پذیری لایه الکتروکرومیک را در 25 چرخه نشان دادند. قابلیت ورود یون های لیتیم به لایه مورد آزمون توسط محلول 1/0 مولار پرکلرات لیتیم در ایزوپروپیل الکل و اندازه گیری جریان در مقایسه با الکترود Ag/AgCl تایید شد. طی مطالعات انجام شده نسبت درصد مولی 05/0 تا 1/0 % به دلیل کمینه مقاومت الکتریکی و تغییر ناچیز در طیف عبوری مریی مناسب تشخیص داده شد. طیف سنجی لایه ها نشان داد که این پوشش بدون ایجاد تغییر رنگ در زیر پایه شیشه ای، دارای قابلیت جذب مادون قرمز نزدیک به میزان 40% است و کاربرد آن به عنوان الکترود غیرفعال نوری مناسبی است.

    کلیدواژگان: سل- ژل، الکترود مقابل، اکسید سریم- اکسید نیکل، خواص الکتروکرومیک، خواص نوری و الکتروشیمیایی
|
  • Gholamreza Khalaj, Omid Fakhimi, Abolhassan Najafi* Pages 24-38

    In this study, by selecting the appropriate process conditions and using aluminum cans, the aluminum alkoxide compound was prepared and used as a precursor in aluminum oxide (Al2O3) nanoparticle synthesis processes by sol-gel method. In the production of mesoporous Al2O3 nanoparticle via sol-gel process, the aging temperature of 25, 60, 80 °C and time of 12, 24 and 48 h were selected and investigated as the main parameters in determining the solute particle size and bonding during the gel process. The results showed that the aging temperature is 80 °C and 24h time as the optimal conditions for the synthesis of Al2O3 nanoparticle with superior properties in terms of specific surface area and porosity. The calcination temperature showed that the minimum temperature required to reach the alumina phase is 500 °C. However, due to the necessity of the presence of crystalline phase with maximum ordering in the layout of the atomic plates of 900 °C and 1 hour storage time, the optimum calcination conditions were selected. Scanning and transmission electron microscopy studies of the optimum sample showed that the final product had the same appearance as the nanoparticles, and the particle size distribution was in the range of 20 to 40 nm. It was also found that the synthesized nanoparticles have very distinct crystalline plates, and as a result of the nanoparticles bonding to each other and forming larger masses, porosities in the meso-range were formed in their microstructure which made the end product to be used as a catalyst substrate.

    Keywords: Synthesis, Mesoporous Aluminum Oxide, Sol-Gel, Recycling
  • Maryam Ahmadi, Ibrahim Sharifi*, Hassan Sharifi Pages 39-47

    Nanoparticles have brought significant advantages in a wide range of fields due to their unique size-dependent physical and chemical properties. In this research, the combustion solution method is used to make La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO) nanoparticles. Then the nanoparticles are covered with polyethylene glycol polymer. Due to the presence of hydrophilic molecular chains and high flexibility, polyethylene glycol is one of the most ideal coating agents to increase the colloidal stability and biocompatibility of LSMO nanoparticles. Using X-ray diffraction (XRD), the crystal structure, nanoparticle size and nanoparticle composition of LSMO were investigated, and a hexagonal structure with a crystal size of 18.4 nm was observed. Field emission electron microscopy (FESEM) was used to investigate the shape and size distribution of nanoparticles. The images showed that most of the grains are spherical with uniform distribution and the grain size in the processed sample is between 20 and 60 nm. The behavior of nanoparticles was estimated as ferromagnetic using Vibrating Sample Magnetic Analysis (VSM) and the saturation magnetization value before and after nanoparticle coating is 24.8 (emu/g) and 23.6 (emu/g), respectively. FTIR spectroscopy showed effective bonding between LSMO nanoparticles before and after treatment with polyethylene glycol.

    Keywords: Polyethylene glycol, LSMO, combustion solution synthesis, nanoparticles
  • Mohamadreza Alipoor, Mahdi Eshghi* Pages 48-56

    In this research, we investigated the protective characteristics of ionizing rays (gamma and neutron) of Nextel-312, Nextel-440, Nextel-550, Nextel-720 ceramic fibers using Geant4 Monte Carlo simulation tool. In this study, parameters related to photon attenuation such as: mass attenuation coefficient (𝜇m), half-value layer (HVL) and mean free path (MFP) in the range of 0.015 to 15 MeV and the absorption cross section of fast neutrons for different energy levels were calculated. To validate the simulation results, we compared them with the results extracted from the XMuDat database, which shows that they are in good agreement with each other. The agreement between the data extracted from the XMuDat database and the results of the simulations of this study shows that Monte Carlo modeling is a good method to investigate the properties of gamma ray shielding. Also, the obtained results of ceramic fibers show more effective attenuation parameters in addition to physical properties compared to conventional protective materials such as concrete. Due to its higher density, Nextel-720 ceramic has the most favorable condition compared to other investigated ceramics.

    Keywords: gamma-ray, neutron, shielding, ceramic, Monte Carlo simulation
  • Hossein Lexian*, MohammadHadi Hemati, MohammadHossein Ghezelayagh Pages 57-66

    The effect of a mixture of barium, molybdenum and cobalt ions on the dielectric and piezoelectric properties of PZT5 ceramics was investigated. Ba, Co and Mo doped  lead zirconate titanate (PZT) were prepared via conventional wet chemical method. PZT-type samples were polling by a low-temperature method. XRD analysis of the calcined powders confirms that there is no change in the crystal structure of PZT on co-doping with Ba, Co and Mo. It was found that the addition of 2% mol Ba, 2% mol Co, and 2% mol Mo simultaneously has a positive effect on a set of dielectric and piezoelectric parameters, which are important for the practical applications of this PZT - type ceramics. The mechanical quality factor Qm was 250 for the sample mixed with 1% mol Ba and 2% mol Co and 220 for the sample mixed with 1% mol Mo and 2% mol Co. The maximum electromechanical coupling coefficient and piezoelectric charge coefficient d33 for the sample combined with 2% mol Ba and 1% mol Co was obtained, which is equal to 0.36 and pC/N185, respectively. PZT samples doped with Ba, Co, and Mo may be potential candidates for underwater sonar and high power ultrasonic transducer systems.

    Keywords: piezoelectric, dielectric properties, PZT type ceramics, mechanical quality factor, Ba, Mo Doping
  • Yalda Moradpour*, Mohammad Rezvani Pages 67-75

    Stable photoluminescence is a phenomenon that is excited by irradiating high-energy light (usually ultraviolet light and sometimes beta rays) to a given substance. After the excitation stops, visible light is emitted from the excited electron states. The material will be done for a time that can be evaluated from seconds to several hours.In the present research, in the first stage, the synthesis of SrAl2O4 with stoichiometric percentages was investigated by solid-state reaction method at temperatures of 900, 1100, 1300, and 1500 ℃. Then, Dy2O3 and Y2O3 additives were added to the SrAl2O4 mixture with ratios of 1 to 4% by weight. The crystal structure and network of the SrAl2O4 host were determined by X-ray diffraction (XRD) analysis. The emission intensity of the mentioned factors was investigated by photoluminescence spectrophotometry (PL) with radiation at the wavelength of 237 nm, and the emission obtained in the wavelength range of 500-540 nm in the sample with different additives. Also, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) of the host composition and optimized samples with additives were also performed. The microstructure of the synthesized particles was examined using a scanning electron microscope (SEM).

    Keywords: photoluminescence, strontium aluminate, phosphorescence, host, additive
  • Said Baghshahi*, Esmaeil Salahi, Kayvan Hamzezadeh Tofighi Pages 76-84

    The nickel oxide layer doped with cerium was applied on a glass slide using the solution obtained from two precursors, nickel hexacetate and cerium ammonium hexanitrate with the general formula Ni1-eCexO and heated at different temperatures up to 550 degrees Celsius. Structural studies showed that the coated layers were composed of nickel oxide nanocrystals with a size of 40 to 120 angstroms. The thickness of the applied layer was 600 nm and it was formed with 5 layers. Electrochemical measurements including cyclic voltammetry and electrochemical impedance showed the reversibility of the electrochromic layer in 25 cycles. The ability of lithium ions to enter the tested layer was confirmed by 0.1 M solution of lithium perchlorate in isopropyl alcohol and current measurement compared to the Ag/AgCl electrode. During the conducted studies, the molar ratio of 0.05 to 0.1% was found to be appropriate due to the minimum electrical resistance and slight change in the visible transmission spectrum. Spectroscopy of the layers showed that this coating has near infrared absorption capability of 40% without causing any color change under the glass base, and its use as an optically passive electrode is suitable.

    Keywords: Sol-gel, Counter electrode, Cerium oxide-nickel oxide, Electrochromic properties, Optical, electrochemical properties