فصلنامه نانو مواد
پیاپی 45 (بهار 1400)

در این مقاله، ضریب هدایت حرارتی نانوسیال های ترکیبی متشکل از نانولوله های کربنی تک جداره و نانوذرات آهن II اکسید در مخلوط آب و اتیلن گلیکول به صورت تجربی بررسی شده است. پارامترهایی نظیر درصد اتیلن گلیکول، مقدار نانولوله کربنی تک جداره، نانوذرات آهن II اکسید و pH محلول به عنوان پارامترهای موثر بر هدایت حرارتی انتخاب شدند. نتایج بررسی تجربی نشان داد که ضریب هدایت حرارتی همراه با افزایش میزان نانوذرات افزایش یافته و در محیط قلیایی کاهش می یابد. همچنین اثر هم افزایی افزودن هر دو نانوذره به سیال پایه بر ضریب هدایت حرارتی مورد تایید قرار گرفت. با توجه به وابسته بودن مقدار ضریب هدایت حرارتی از شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک برای پیدا کردن مقادیر بهینه استفاده شد. بهترین آموزش در یک شبکه عصبی دو لایه با تعداد نرون های لایه مخفی برابر 6 و نرخ یادگیری اولیه برابر 04/0 حاصل شد که متوسط خطای شبکه عصبی پس از آموزش 8% بدست آمد. با تغییر ضریب جهش از 1% تا 8% در الگوریتم ژنتیک، مقدار جمعیت اولیه مناسب برابر 200 شد. با در نظر گرفتن شرط همگرایی برابر 6-10×1 در تغییرات نسبی بهترین مقدار تابع هدف و مقدار متوسط تابع هدف در جمعیت، ضریب هدایت حرارتی برای نانوسیال ترکیبی با ترکیب اتیلن گلیکول برابر 01/30%، نانولوله کربنی تک جداره برابر 998/0%، نانوذرات آهن II اکسید برابر 99/1% و pH برابر 0018/2، بیشترین مقدار در مقایسه با نسبت های دیگر اجزا داشته است.

در این مقاله، نانوذرات مگنتیت سوپرپارامغناطیس سطح پوشش داده شده با پلی وینیل پیرولیدون (PVP) و ساختار دوپه شده با کبالت (II)، (CFO)Co-Fe3O4 با توزیع خوبی گزارش شده است. پودر نانوذرات با استفاده از روش رسوب دهی الکتروشیمیایی کاتدی سنتز شده است و ساختار، مورفولوژی و خواص مغناطیسی این نانوذرات به صورت سیستماتیک مورد بررسی قرار گرفته است. با اعمال دانسیته جریان ثابت A 1 در یک سیستم الکتروشیمیایی دو الکترودی، نانوذراتی با قطر تقریبا nm 10-15 با ساختار کروی تهیه شدند. در نمونه سوپرپارامغناطیس که با استفاده از روش های ساختاری و مغناطیسی تهیه شده است، با استفاده از XRD، FE-SEM و FT-IR اندازه و مورفولوژی و ساختار کریستالی آن ها تعیین شده است. نتایج نشان دهنده وجود یک رفتار سوپرپارامغناطیس در دمای اتاق برای اندازه گیری پیش رونده به عنوان یک تابع از میدان مغناطیسی است. نتایج منحنی حلقه پسماند، مغناطش و پذیرفتاری مغناطیسی نمونه بیانگر نقش موثر PVP روی بهبود ویژگی های مغناطیسی نانوذرات فریت می باشد که مقدار اشباع مغناطیسی تقریبا emu/g 34/34 بدست آمده است. مشاهدات IR به وضوح نشان داد که سطح نانوذرات Co-Fe3O4 بوسیله PVP پوشانیده شده است. بر اساس این نتایج، روش الکتروشیمیایی استفاده شده را می توان به عنوان یک روش مصنوعی کارآمد و کم هزینه برای ساختن نانوذرات اکسید آهن دوپ شده با کبالت بکار گرفت.

در این پژوهش پوشش‏های نانوکامپوزیتی Ni-Fe-TiO2 به روش رسوب‏دهی الکتریکی با جریان پالسی (PC) تولید شد و تاثیر غلظت نانوذرات TiO2 بر مورفولوژی، ترکیب شیمیایی، سختی، زبری، ضخامت و رفتار تریبولوژیکی پوشش‏های مذکور بررسی شد. بدین منظور مورفولوژی سطحی، مکانیزم سایش و ترکیب شیمیایی پوشش‏ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز عنصری طیف‏سنجی توزیع انرژی پرتو ایکس (EDS) مطالعه گردید. جهت بررسی سختی و زبری سطحی از میکروسختی سنج ویکرز و دستگاه زبری‏سنج استفاده شد. نتایج نشان داد که در غلظت‏های پایین‏تر، پوشش‏ها دارای مورفولوژی گل کلمی ریز با گره‏های متراکم و منظم‏ هستند. همچنین مشاهده گردید که غلظت نانوذرات تاثیر مثبتی بر کاهش اندازه دانه‏ها داشته و موجب تشکیل یک ساختار نانوکریستال و ریزدانه می‏گردد. با افزایش غلظت نانوذرات TiO2، ضریب اصطکاک و نرخ سایش کاهش پیدا کرد و در نتیجه مقاومت به سایش افزایش یافت. با افزودن نانوذرات TiO2 به زمینه پرمالوی نیکل-آهن، شیارهای سایشی و مقدار ذرات ساییده شده بر روی سطح پوشش‏ها کاهش یافت، و مکانیزم حاکم بر سایش دوگانه خراشان- چسبان در پوشش‏های نانوکامپوزیتی Ni-Fe-TiO2 مشاهده گردید.

در این مطالعه از محلول آبی عصاره میوه بلوط به عنوان عامل پایدار کننده و کاهنده برای تولید زیستی نانوذرات استفاده شد. تشکیل نانوذرات زیرکونیوم اکسید با پیک جذبی در nm 213 بوسیله طیف سنجی فرابنفش- مریی و الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) نشان داده شد. اندازه و مورفولوژی نانوذرات توسط میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) تعیین شد. بر اساس آنالیز SEM ذرات دارای ساختار مکعبی با اندازه حدود nm 20-30 می باشند. آنالیز EDX که برای بررسی عناصر سازنده و خلوص محصول بکار می رود. در این نمونه عناصر Zr و O با ترکیب درصد به ترتیب 80 به 20 موجود می باشند و هیچ عنصر دیگری مانند کلسیم یا منیزیم مشاهده نمی شود. از طرفی آنالیز گرماوزنی، پایداری حرارتی نانوذرات را تا دمای °C 750 نشان می دهد. آزمون ضدباکتری این نانوذره نشان داد که این مواد از رشد باکتری گرم منفی (اشرشیای کولای) و گرم مثبت (استافیلوکوکوس) جلوگیری می کنند. این نانوذرات هاله ای به ضخامت mm 8-10 در اطراف خود در محیط کشت ایجاد کردند. در این پژوهش بررسی اثر نانوذرات زیرکونیم اکسید سنتز شده بر روی رشد باکتری ها، از روش مک فارلند (دیسک کاغذی) استفاده شد. عصاره بلوط به دلیل داشتن متابولیت های ثانویه، نقش عامل احیاء کننده و پایدارکننده را بازی می کند.

در این مطالعه سنتز نانوذرات نقره توسط عصاره دارچین در دمای اتاق و دماهای 55 و °C 75 صورت گرفت. اثر تغییر مولفه های واکنش از قبیل نسبت وزنی عصاره به نمک فلزی و دمای سنتز بر روی شکل و توزیع اندازه نانوذرات بررسی شد. ساختار کریستالی، اندازه و ریخت شناسی نانوذرات سنتز شده توسط طیف سنجی پراش پرتو X (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش دما از دمای اتاق تا دمای °C 75، اندازه متوسط نانوذرات از 78/47 به nm 12/32 کاهش یافته است. همچنین با افزایش دما، نانوذرات با اندازه متوسط nm 12/32 دارای توزیع اندازه یکنواخت تر و ریخت شناسی کروی منظم تری هستند. همچنین با ثابت نگه داشتن دما (دمای اتاق) و دو برابر کردن نسبت نمک نقره به عصاره، قطر ذرات سنتز شده از مرتبه nm 500 می باشد. از این رو نسبت 1:1 نمک نقره به عصاره نتیجه بهتری را در مقایسه با نسبت 1:2 نشان داد. قابلیت این نانوذرات برای تخریب فوتوشیمیایی و حذف رنگ صنعتی متیل نارنجی تحت لامپ شبیه ساز نور خورشید مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از عملکرد خوب فوتوکاتالیستی این نانوذرات است، به طوری که 70% رنگ در مدت min 60 تخریب شد. نتایج نشان می دهد که تخریب نانوذرات از سینتیک مرتبه اول پیروی می کند. علاوه بر این با توجه به داده های سینتیکی مشاهده می شود که با کاهش غلظت رنگ، مقدار ثابت سرعت افزایش می یابد.

این پژوهش به منظور بررسی خواص کامپوزیت سرامیکی با فاز اولیه شیشه زیست فعال انجام شد. بدین منظور فاز اولیه شیشه زیست فعال 45S5 و فاز دوم فلویورآپاتیت در نظر گرفته شد. هر دو سرامیک ها به روش سل-ژل به منظور ارزیابی خواص فازهای اولیه سنتز شدند. از آنالیزهای XRD و FTIR جهت مشخصه یابی و ارزیابی نانوذرات استفاده شدند. الگوی پراش اشعه ایکس شیشه زیست فعال نشان دهنده پیکی پهن کوتاه و بی شکل است که بیانگر ساختار آمورف نانوپودر سنتز شده است. اگرچه درجه بالای آمورف از روی این الگو قابل تشخیص است ولی قله هایی متعلق به فازهای کریستالی حضور فازهای کریستالی ولاستونیت (CaSiO3) را تایید نمود. نتایج بدست آمده از آنالیزهای XRD و FTIR نشان دهنده سنتز موفقیت آمیز نانوذرات با خلوص فازی بالا است. آنالیز حرارتی شیشه زیست فعال بوسیله STA صورت گرفت. نتایج یک منطقه کاهش جرم در دمای حدود °C 620-625 را نشان داد که مربوط به خروج نیترات ها از سیستم می باشد. الگوی پراش فلویورآپاتیت مربوط به ساختار فلویورآپاتیت با ساختار بلوری هگزاگونال است. نتایج XRF از نمونه شیشه زیست فعال خالص تهیه شده در مقایسه با  نمونه استاندارد آن نشان داد که نانوپودر سنتز شده به شیشه استاندارد بسیار نزدیک است.