فهرست مطالب

بسپارش - سال دهم شماره 2 (پیاپی 35، تابستان 1399)

فصلنامه بسپارش
سال دهم شماره 2 (پیاپی 35، تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/06/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نادیا اسفندیاری*، رضا زارعی نژاد صفحات 3-12

    در سال های اخیر، با توجه به اهمیت انتقال سیالات توجه زیادی به مقدار مصرف انرژی در این زمینه شده است. بخش عمده ای از پژوهش ها در این سال ها درباره کنترل مصرف انرژی و نیز بهینه سازی خطوط لوله انتقال انجام گرفته است. با کنترل کاهش فشار که عمدتا ناشی از افزایش اصطکاک و ضریب پسار است، می توان مصرف انرژی پمپ های انتقال دهنده سیالات را کاهش داده و ظرفیت خطوط لوله انتقال را افزایش داد. استفاده از مواد کاهنده پسار از جمله مهم ترین و ساده ترین روش ها برای غلبه بر بخشی از تلفات انرژی به هنگام انتقال سیالات است. مواد کاهنده پسار شامل سطح فعال ها، پلیمرها، میکروحباب ها و غیره هستند. پلیمرها به عنوان مواد کاهنده پسار کاربرد فراوانی دارند و استفاده از آن ها راه حل سریع و مقرون به صرفه ای برای ایجاد تغییرات در خطوط لوله انتقال است. این مواد با غلظت های بسیار کم می توانند نیروهای اصطکاک را به مقدار درخور توجهی در خطوط لوله کاهش دهند. استفاده از پلیمرهای کاهنده پسار جایگزین مناسبی برای افزایش ظرفیت خطوط لوله است. تزریق پلیمرهای کاهنده پسار در خطوط، افزون بر کاهش فشار اصطکاکی سبب افزایش امنیت عملیاتی خطوط لوله، به ویژه در لوله های فرسوده شده و به کاهش مصرف انرژی در پمپ ها منجر می شود. با توجه به ویژگی های قابل توجه پلیمرهای کاهنده پسار در خطوط لوله افقی، در این مطالعه کاربرد آن ها در خطوط لوله بررسی شده است. همچنین، پارامترهای موثر بر کاهش نیروهای اصطکاک با استفاده از پلیمرهای کاهنده پسار مرور شده است.

    کلیدواژگان: پلیمر، کاهش پسار، خطوط لوله، جریان متلاطم، غلظت پلیمر
  • شکوفه گرانمایه*، آرزو مرادی صفحات 13-25
    فیلم های نازک چارچوب های فلز-آلی یا همان پلیمرهای هم آرای متخلخل که بر سطح بستر قرار می گیرند، توجه زیادی را به عنوان شکل جدیدی از نانوفناوری به خود جلب کرده اند. روش های رسوب دهی جدید که کنترل ضخامت فیلم، همگنی، شکل شناسی و ابعاد آن را با ترکیبات چارچوب فلز-آلی متعدد امکان پذیر ساخته اند، فرصت های زیادی را در زمینه های مختلف ارایه می دهند. در پاسخ به تقاضاهای روزافزون برای پایداری محیط زیست و انرژی پاک تر، در سال های اخیر، تلاش های بسیاری برای توسعه فیلم های نازک چارچوب های فلز-آلی برای کاربردهای  فوتوولتایی، کاهش کربن دی اکسید، ذخیره انرژی، آب شکافی و وسایل الکترونیکی و همچنین ساخت غشاها انجام شده است. هرچند کاربردهای موجود امیدوارکننده و دلگرم کننده هستند، اما فیلم های نازک چارچوب های فلز-آلی هنوز با چالش های متعددی روبه رو هستند، از جمله نیاز به درک کامل تر سازوکار رشد فیلم نازک، پایداری سطح مشترک های داخلی و خارجی، راهبردهایی برای دوپه کردن و مدل هایی برای انتقال حامل بار. اگرچه این فیلم ها، ویژگی های جذاب و فوق العاده ای نشان می دهند، اما هنوز راه درازی تا صنعتی و تجاری شدن این ترکیبات در پیش است. در این مقاله پیشرفت های اخیر در زمینه فیلم های نازک چارچوب های فلز-آلی از جمله رویکردهای ساخت و الگوسازی مرور شده است.
    کلیدواژگان: چارچوب فلز-آلی، رسوب دهی، فرایند حلال گرمایی، رونشینی، بستر
  • پردیس لهراسبی، جعفر خادم زاده یگانه* صفحات 26-36
    در سال های اخیر، استفاده گسترده از مواد پلیمری، به علت آلایندگی زیست محیطی آن ها مورد توجه قرار گرفته است. برای حل این مشکل، توسعه مواد پلیمری زیست تخریب پذیر جدید برای جایگزینی پلاستیکها و لاستیک های بر پایه نفت پیشنهاد شده است. پلی لاکتیک اسید (PLA) از شناخته ترین پلیمرهای زیست تخریب پذیر است که دارای مزایایی چون تولید از منابع زیستی، شفافیت عالی و مقاومت و سختی زیاد است. با این حال، شکنندگی ذاتی PLA، مشکل عمده ای است که استفاده گسترده از آن را در کاربردهای نیازمند تغییر شکل پلاستیک در سطوح تنش زیاد محدود کرده است. از موثرترین روش ها برای غلبه بر این مشکل، آمیخته سازی PLA با پلیمرهای چقرمه است. از پلیمرهای چقرمه دارای رفتار لاستیکی که امروزه برای اصلاح شکنندگی و بهبود مقاومت ضربه ای گرمانرم ها استفاده می شود، کوپلیمر اتیلن وینیل استات (EVA) است. در این مقاله، چقرمه سازی پلیمر PLA از راه آمیخته سازی با EVA بررسی شده است. استفاده از روش پخت دینامیکی فاز EVA و افزودن نانوذرات برای بهبود سازگاری در سطح مشترک این دو پلیمر و همچنین افزایش ضربه پذیری و چقرمگی مرور شده است.
    کلیدواژگان: پلی لاکتیک اسید، اتیلن وینیل استات، استحکام ضربه ای، پخت دینامیکی، نانوذرات
  • محمدحسین بهشتی*، شایان قربانی، آیدا متوچی صفحات 37-47

    یکی از روش های مهم و پرکاربرد در فراورش پلیمرها روش شکل دهی گرمایی یا ترموفرمینگ است. این روش با ویژگی های منحصر به فرد خود جایگاه ویژه ای در صنایع مختلف و بویژه در صنعت بسته بندی بدست آورده است. در بسیاری از کاربردها، روش های جدید ترموفرمینگ برای شکل دهی این مواد به محصول نهایی با هندسه ی دلخواه ابداع شده است. اصول اولیه فرآیند ترموفرمینگ و روش های مختلف آن، مزایا و محدودیتهای این فرایند، پیشرفتهای اخیر در ماشین آلات و کاربرد این فرایند در ساخت قطعات خودرو از مواردی است که در این مقاله شرح داده شده و مورد بررسی قرار گرفته است. قیمت کم تجهیزات بویژه قالب، زمان شروع کوتاه تولید، فرایندی اقتصادی برای تولید با حجم کم و تولید قطعات با ابعاد و ضخامت مختلف از جمله مزایای این فرایند پرکاربرد است. شکل دهی با خلا، شکل دهی فشاری، ترموفرمینگ دریپ، شکل دهی با قالبهای منطبق برهم، شکل دهی مکشی با سمبه کمکی، شکل دهی آزاد، شکل دهی بازگیری و شکل دهی ورق دولایه را میتوان از انواع فرایندهای مختلف ترموفرمینگ برشمرد. ساخت قطعات کامپوزیتی با استفاده از پلیمرهای گرمانرم تقویت شده با الیاف یا پرکننده های تقویتی و نانو ذرات به کمک فرایند ترموفرمینگ از مواردی است که هنوز نیازمند تحقیقات بیشتری است.

    کلیدواژگان: ترموفرمینگ، ظروف یکبار مصرف، بسته بندی، مواد پلاستیکی، فراورش
  • عزت عسگرانی*، فرزانه براتی صفحات 48-58

    امروزه پلاستیک ها از جمله پرکاربرد ترین مواد در زندگی بشر هستند. ویژگی های فیزیکی و شیمیایی این پلیمرها، روز به روز طیف کاربرد آن ها را وسیع تر کرده است. پلاستیک های سنتزی، منشا غیر تجدیدپذیر داشته، در مقابل تجزیه طبیعی سرسخت بوده و طی روند تخریب طولانی خود در طبیعت، مواد سمی تولید می کنند. جایگزین کردن پلاستیک های مشتق از نفت با پلاستیک های زیست تخریب پذیر دارای منابع پایدار، می تواند یک راه حل دوست دار محیط زیست باشد. دسته مهمی از پلیمرهای زیستی، پلی هیدروکسی آلکانوات ها هستند که به طور طبیعی توسط برخی میکروارگانیسم ها در شرایط استرس مواد غذایی، به عنوان مواد ذخیره ای تولید می شوند. تلاش های بسیاری همچون روش های مهندسی ژنتیک، بهینه سازی شرایط تولید و استفاده از محیط کشت های ارزان قیمتی مانند پساب ها به منظور ساخت، افزایش مقدار و یا کاهش هزینه های تولید این پلی استرهای زیستی در موجودات زنده صورت گرفته است. این مطالعه، به مرور تولید پلی هیدروکسی آلکانوات ها در ارگانیسم های وحشی و تراریخت و به بررسی جنبه های اقتصادی جایگزینی پلاستیک های شیمیایی با این پلیمرهای طبیعی پرداخته است. هزینه، یک عامل حیاتی و محدودکننده در صنعت تولید این پلیمرهای زیستی است، لذا این صنعت هنوز قادر به رقابت با صنعت تولید پلاستیک های شیمیایی نیست. تلاش های پژوهش گران و صنعت گران جهان به منظور کاهش هزینه های تولید، همچنان ادامه دارد. بدون شک در آینده ای نه چندان دور، به دلیل آلودگی بالای ناشی از پلاستیک های شیمیایی و همچنین با محدود شدن مصرف سوخت های فسیلی، هزینه تولید این پلاستیک های طبیعی قابل توجیه خواهد بود.

    کلیدواژگان: پلاستیک زیست تخریب پذیر، پلی هیدروکسی آلکانوات ها، پلی هیدروکسی بوتیرات، ارگانیسم تراریخت، تولید صنعتی پلاستیک زیستی
  • مرضیه قائمی زاده دره، میترا توکلی* صفحات 59-70
    در سال های اخیر، فناوری تولید و استفاده از غشا به عنوان روش کارآمدی برای تصفیه آب شناخته شده است. استفاده از فناوری غشا %53 از کل فرایندهای جهان برای تولید آب آشامیدنی را شامل می شود. آسانی بهره برداری، کاهش هزینه، نبود مواد شیمیایی و ظرفیت حذف زیاد از مزایای استفاده از غشا در تصفیه آب به شمار می رود. غشاهای جداکننده اصولا از نوع پلیمری هستند. غشاهای پلیمری در مقایسه با غشاهای معدنی، دارای انعطاف پذیری بیشتر، سازوکار ساده تشکیل حفره، هزینه کمتر و فضای کوچک تری برای نصب هستند. پلیمرهایی همچون پلی وینیل الکل، پلی استر سولفون، پلی وینیلیدین فلویورید و پلی وینیل کلرید در تولید غشا به کار می روند. غشاهای پلیمری دارای معایب و کمبودهایی نیز هستند که با اصلاح سطحی با نانومواد می توان خواص آن ها را بهبود بخشید. محدودیت عمده غشاهای پلیمری جداکننده، گرفتگی به دلیل آب گریزی آن هاست. اصلاح غشاهای پلیمری با نانومواد فلزی و کربنی، به تولید غشاهای نانوکامپوزیتی با قابلیت ضدگرفتگی منجر می شود. نانومواد با آمیخته سازی، پوشش دهی سطح با غشای پلیمری، قابلیت گزینش پذیری، نفوذپذیری، آب گریزی، پایداری گرمایی، مقاومت مکانیکی و خاصیت ضدباکتریایی را به آن منتقل می کنند. در این مقاله گزارشی از ساختار و اصلاح غشاهای پلیمری با فلزاتی چون نقره، مس و تیتانیم دی اکسید و ترکیباتی همچون گرافن اکسید ارایه شده است.
    کلیدواژگان: غشاهای پلیمری، نانوکامپوزیت، تصفیه آب، نانومواد، اکسیدهای فلزی
  • صفحات 71-77
|
  • Nadia Esfandiari *, Reza Zareinezhad Pages 3-12

    In recent years, due to the importance of fluid transfer, much attention has been paid to the amount of energy consumption in this field. Much research has been done over the years on controlling energy consumption and optimizing transmission pipelines. By controlling the pressure drop, which is mainly due to increase friction and drag coefficient, the energy consumption of the fluid transfer pumps can be reduced and the capacity of the transmission pipelines can be increased. Using drag-reduction agents is one of the most important and simplest ways to overcome some of the energy losses during fluid transfer. Drag-reducing agents include surfactants, polymers, microbubbles, and so on. Polymers are widely used as drag-reducing material, and their usage is a fast and cost-effective solution for making changes in transmission pipelines. At very low concentrations, these materials can significantly reduce the frictional forces in pipelines. The use of drag-reducing polymers is a good alternative to increase the capacity of pipelines. Injection of drag-reducing polymers into the lines, in addition to reduce frictional pressure, increases the operational safety of pipelines, especially in worn-out pipes, and reduces energy consumption in pumps. Due to the remarkable properties of drag-reducing polymers in horizontal pipelines, their application in pipelines has been investigated in this study. Also, the parameters affecting the reduction of friction forces using drag-reducing polymers have been reviewed.

    Keywords: Polymer, Drag reduction, pipelines, Turbulent Flow, polymer concentration
  • Shokoofeh Geranmayeh *, Arezoo Moradi Pages 13-25
    Surface-supported metal–organic framework (MOF) or porous coordination polymer thin films have attracted much attention as a novel form of nanotechnology. New deposition techniques that enable the control of the film thickness, homogeneity, morphology, and dimensions with a huge number of metal–organic framework compounds offer tremendous opportunities in a variety application fields. In response to growing demands for environmental sustainability and cleaner energy, in recent years, many efforts have been made to develop metal–organic framework thin films for applications such as photovoltaics, CO2 reduction, energy storage, water splitting, and electronic devices, as well as for the fabrication of membranes. Although existing applications are promising and encouraging, MOF thin films still face several challenges, including the need to better understand the growth mechanism of thin-film, the stability of internal and external interfaces, strategies for doping and models for charge carrier transfer. Although these films show very attractive and interesting features, there is still a long way to go before these compounds can be industrialized and commercialized. This paper reviews recent advances in thin films of metal-organic frameworks, including fabrication patterning strategies.
    Keywords: metal-organic framework, Deposition, Solvothermal process, Epitaxy, Substrate
  • Pardis Lohrasbi, Jafar Khademzadeh Yeganeh * Pages 26-36
    The widespread use of traditional petroleum based plastic and rubber has received considerable attention in recent years due to their environmental pollution. To solve this problem, the development of new biodegradable polymer materials has been proposed to replace petroleum-based plastics and rubbers. Poly(lactic acid) (PLA) is one of the most well-known biodegradable polymers that has advantages such as such as high strength and stiffness, being bio-based and excellent transparency. However, the inherent brittleness of PLA, is a major problem that has limited its widespread use in applications requiring plastic deformation at high stress levels. One of the most effective methods to overcome this problem is blending of PLA with tough polymers. Ethylene vinyl acetate (EVA) copolymer is a tough elastomeric polymer that used to modify ductility and improve the impact strength of thermoplastics. In this paper, the toughening of PLA by blending with EVA is investigated. The use of dynamic vulcanization of EVA phase method and the addition of nanoparticles to improve the compatibility at the interface of the two polymers as well as to increase the impact strength and toughness have been reviewed.
    Keywords: poly(lactic acid), impact strength, ethylene-co-vinyl acetate, dynamic vulcanization, nanoparticles
  • Shayan Ghorbani, Aida Matochi Pages 37-47

    One of the most important and widely used methods in the processing of polymers is thermoforming. This method with its unique specifications has found a special place in various industries, especially in the packaging industry.In many applications, new methods of thermoforming have been developed to achieve the final product with the desired geometry.The basic principles of the thermoforming process and its various methods, the advantages and limitations of this process, recent advances in machinery and the application of thermoformingin the manufacture of automotive parts are some of the items reviewed in this article.The advantages of this widely used process are the low price of equipment, especially molds, short timeof production, economic process for low-capacity production and production of parts with different dimensions and thickness.Compression processing, vacuumthermoforming, snap-back and drape thermoforming, matched die molding, plug-assisted, freeshaping, two layer molding are different types of thermoforming processes.Manufacture of composite parts by using fiber or particles or nano reinforced thermoplastics sheets are the area which still needs more research and developments.

    Keywords: Thermoforming, disposable, Packaging, processing, plastics materials
  • Ezat Asgarani *, Farzaneh Barati Pages 48-58

    Today, plastics are one of the most widely used materials in human life. The physical and chemical properties of these polymers are increasingly expanding their range of applications. However, they cannot be degraded in the environment for a long time and produce toxic substances during their prolonged degradation processes. Replacing oil-based plastics by biodegradable plastics with sustainable sources could be an environmentally friendly solution. An important group of biopolymers are polyhydroxyalkanoates, which are naturally produced by some microorganisms under nutrient stress conditions and act as carbon and energy reserve. Many studies have used different methods such as genetic engineering, optimization of production conditions and utilization of inexpensive culture media such as waste waters, to produce, increase the amount, or reduce the production costs of these biopolymers by organisms. In this paper, the production of polyhydroxyalkanoates in wild and transgenic organisms and the economic aspects of replacing chemical plastics with these natural polymers are reviewed. Cost is a critical and limiting factor in the biopolymer production industry. Therefore, their production is not yet able to compete with the chemical plastics industry. Efforts by researchers and craftsmen around the world to reduce production costs continue. Undoubtedly, in the near future, due to the high pollution caused by chemical plastics and also the decline of fossil fuels consumption, the cost of producing these natural plastics will be justified.

    Keywords: Biodegradable plastic, polyhydroxyalkanoate, Polyhydroxybutyrate, Transgenic organism, Industrial production of bioplastic
  • Marzie Ghaemizade Dare, Mitra Tavakoli * Pages 59-70
    In recent years, membrane production technology has been recognized as an efficient technique for water treatment.  Membrane technology contributes up to 53% of the total world processes for production of drinking water. Ease of operation, cost reduction, lack of chemicals and high removal capacity are some of the advantages of using membranes in water treatment.Membrane based separations are commonly based on polymeric membranes because of their higher flexibility, easily pore forming mechanism, lower cost and smaller installation space as compared to inorganic membranes. Polymers such as polyvinyl alcohol (PVA), polyether sulfone (PES), polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyvinyl chloride (PVC) are used in the production of polymer membranes. Polymer membranes also have disadvantages that can be improved by surface modification with nanomaterials. The main limitation of separating polymer membranes is fouling due to their hydrophobicity. Modification of polymer membranes with metal and carbon nanomaterials leads to the production of nanocomposite membranes with antifouling capability. Nanomaterials impart high selectivity, permeability, hydrophobicity, thermal stability, mechanical strength and antibacterial properties to polymer membranes by blending, coating and other modification methods the surface or mixed with a polymer membrane. In this paper, report the structure and modification of polymer membranes with metals such as silver, copper and titanium dioxide and compounds such as graphene oxide is reviewed.
    Keywords: membranes, Nanocomposite, water refinery, nanomaterials, metal oxides
  • Pages 71-77