فهرست مطالب

مجله مواد نوین
سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 43، بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • دانیال بهروزی، ناهید پیرهادی تواندشتی* صفحات 1-22
    شدند و پوشش نانوکامپوزیتی Ni-B-PTFE-Si3N4 روی فولاد ساده کربنی تهیه شد. ریزساختار و مورفولوژی پوشش ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و مقاومت به خوردگی توسط پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزودن ذرات PTFE به حمام پوشش دهی، این ذرات بطور موفقیت آمیزی در تشکیل پوشش شرکت می کنند. بهترین مقاومت به خوردگی در پوشش Ni-B-PTFE در غلظت g/L 3 و با چگالی جریان خوردگی µA/cm2 3/2 به دست آمد. هم چنین، افزودن نانوذرات سخت  Si3N4به پوشش Ni-B می تواند منجر به افزایش تراکم پوشش و بهبود مقاومت به خوردگی گردد. بهترین مقاومت به خوردگی در پوشش Ni-B- Si3N4در غلظت g/L 4 و با چگالی جریان خوردگی µA/cm2 2/2 به دست آمد. به کار بردن همزمان ذرات سخت و نرم در پوشش منجر به افزایش مقاومت به خوردگی شده و کمترین چگالی جریان خوردگی برابر با µA/cm2 76/0 حاصل شد. نتایج سختی سنجی و آزمون سایش نشان داد که افزودن نانوذرات سخت Si3N4منجر به افزایش سختی و ضریب اصطکاک پوشش Ni-B از HV 847 و 6/0 به HV 963 و 78/0 می گردد. همچنین افزودن ذرات PTFE منجر به کاهش سختی و ضریب اصطکاک به HV 572 و 35/0 می شود. به کار بردن همزمان ذرات سخت و نرم، میزان سختی HV 871 و ضریب اصطکاک 6/0 را نتیجه داد.
    کلیدواژگان: مقاومت به خوردگی، مقاومت به سایش، پوشش الکترولس Ni-B، ذرات PTFE، نانوذرات Si3N4
  • زکیه حسینی، یاشار عزیزیان کلاندرق*، صمد سبحانیان، محمد کوهی، غلامرضا پیرقلی گیوی صفحات 23-35
    در این تحقیق نانوساختارهای کادمیوم سولفید(CdS) و کادمیوم سولفید آلاییده شده با cc 3 منگنز به روش فراصوت تهیه شده و از آن جهت تهیه نانوکامپوزیت PVP: CdS و PVP: CdS -3cc Mn به عنوان لایه میانی در ساخت ساختار شاتکی فلز-پلیمر-نیمرسانا(MPS) استفاده شده است. خواص ساختاری، ریخت شناسی، میزان خلوص و خواص اپتیکی نانوساختارهای تهیه شده توسط آنالیزهای XRD، SEM، EDX و UV-Vis مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج الگوی پراش پرتو ایکس نمونه CdS تشکیل فاز مکعبی کادمیوم سولفید را تایید کرده و اندازه میانگین نانوبلورک های آن برابر nm 6 به دست آمد. آنالیز EDX هر دو نمونه، فاز خالص نانوساختارهای تهیه شده را تایید کرد. گاف انرژی نانوساختارها از طریق نمودار گاف انرژی محاسبه شد که مقدار آن برای نانوساختارهای CdS و CdS -3cc Mn به ترتیب برابر eV 4.2 و eV 3.6 به دست آمد که به دلیل اصل محدود شدگی کوانتومی از مقدار بالکی آن (eV 2.5) بزرگتر می باشد. پارامترهای دی الکتریکی از قبیل ɛ′، ɛ′′ و tan δ ساختارهای شاتکی Al/PVP: CdS/p-Si (MPS1) و Al/PVP: CdS -3cc Mn /p-Si (MPS2) از طریق اندازه گیری C/G-f در محدوده بسامدی MHz 1- Hz 100 محاسبه و باهم مقایسه شدند. نتایج نشان دادند پارامترهای دی الکتریکی به شدت تابع بسامد هستند. همچنین آلایش نانوساختارهای کادمیوم سولفید با مقدار بسیار کم منبع منگنز موجب کاهش ثابت دی الکتریک، ضریب رسانش، و افزایش تانژانت اتلافی ساختار شاتکی MPS2 در مقایسه با MPS1 می شود.
    کلیدواژگان: پارامترهای دی الکتریکی، اندازه گیری C، G-f، ثابت دی الکتریک، تانژانت اتلافی، رسانندگی الکتریکی
  • مسعود میزایی، علیرضا خدابنده، حمیدرضا نجفی دژده منفرد، غلامرضا ابراهیمی* صفحات 36-55

    رفتار رسوب گذاری گاما پرایم (γ') تحت تاثیر کرنش در سوپر آلیاژ Nimonic80A با استفاده از آزمون رهایی تنش در محدوده حرارتی °C1000 - 900 و نرخ کرنش s-1 001/0 مورد بررسی قرار گرفت. دمای انحلال و رسوب گذاری فاز گاماپرایم (γ') در پژوهش حاضر درمحدوده حرارتی °C950 تا °C960 می باشد که با استفاده از آنالیز حرارتی، تعیین گردید. نتایج نشان می دهدکه دمای انحلال گاما پرایم (γ') یا رسوب گذاری تابع دما و میزان کرنش اعمالی می باشد. در واقع با افزایش دمای آزمون رهایی تنش، زمان های شروع رسوب گذاری در محدوده حرارتی °C 900 تا °C 950 کاهش یافته و سپس در دمای °C975 افزایش یافته است. همچنین در دمای °C 1000 در کرنش 05/0، هیچ گونه رسوب گذاری در نمونه مشاهده نشد اما با افزایش میزان کرنش 2/0 رسوب گذاری ابتدا رخ داده و با گذشت زمان مجددا در زمینه حل شده است. دمای انحلال رسوب های گاماپرایم (γ') در کرنش های کم (05/0) تحت تاثیر کرنش نمی باشد (برخلاف کرنش 2/0). منحنی رسوب گذاری - زمان- دما (PTT) برای سوپر آلیاژ Nimonic 80A، با استفاده از زمان های شروع و پایان رسوب گذاری حاصل از منحنی های رها یی تنش، رسم و مورد بررسی قرار گرفت. همچنین ریزساختار نمونه ها، به منظور راستی آزمایی نتایج آزمون رها یی تنش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی انتشار میدانی FESEM)) مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.

    کلیدواژگان: سوپر آلیاژ Nimonic 80A، آزمون رهایی تنش، رسوب گذاری دینامیک، گاما پرایم
  • الهام کتوئی زاده، مریم رسولی، سید مجتبی زبرجد* صفحات 56-69
    نانو سیلیکا به عنوان یکی از پرکاربردترین نانو مواد در صنایع مختلف شناخته شده است. در این پژوهش، با استفاده از پیش ماده سدیم سیلیکات نانوذرات و نانوکلویید سیلیکا به ترتیب در محیط قلیایی و اسیدی سنتز می شوند. در ادامه تاثیر پارامترهای سنتز بر مورفولوژی ذرات حاصل در محیط قلیایی و خواص ریولوژیکی نانوکلویید حاصل در محیط اسیدی مورد بحث و بررسی قرار می گیرند. مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که با تغییر در نسبت آمونیاک به اتانول و غلظت محلول سدیم سیلیکات می توان اندازه و مورفولوژی ذرات را تغییر داد. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت اتانول به آمونیاک اندازه ذرات بزرگتر می شود و در مقابل ، مورفولوژی ذرات با افزایش غلظت سدیم سیلیکات به صورت نامنظم درآمده و همچنین اندازه ذرات افزایش می یابد.  در واقع در شرایط (1: EtOH/NH3 و 07/0 : Na2SiO3/H2O) می توان به محلول کلوییدی پایدار نانوذرات با اندازه 65 نانومتر دست یافت. همچنین زمان ژل شدن (tgel) سیلیکاژل حاصل در شرایط اسیدی توسط آزمون روبش زمان در فرکانس های ثابت (Hz 5/0، 3/0 و 1/0) مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از روابط بررسی نقطه ژل شدن، مقادیر توان واهلش (Δ) برابر با 22/0 و بعد فراکتال(df)  برابر با 39/2 اندازه گیری شدند که نشان می دهند، تعادل غیراستوکیومتری بر سیستم حاضر حاکم است. همچنین توسط طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز آنالیز شیمیایی شناسایی ترکیب شیمیایی سیلیکا انجام شد و طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس نشان داد که شستشوی نانوذرات سیلیس  سبب افزایش خلوص  از 18/84٪ به 33/87٪ می گردد.
    کلیدواژگان: سنتز سیلیکا، نانوذرات، نانوکلوئید، قلیایی، اسیدی
  • مجید محمدی، مهدی وادی*، نرگس باقری صفحات 70-81

    یافتن یک حامل دارو با کارایی بالا در صنعت داروسازی بسیار حایز اهمیت می باشد. در این مطالعه، جدب داروی آمی تریپتیلین روی نانولوله چند دیواره به عنوان حامل دارو به لحاظ سرعت مرحله اول و دوم و گرماشیمی مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از نانولوله به عنوان حامل دارو باعث جذب خوب دارو و تحویل آن به بافت هدف بدون ایجاد اثرات جانبی می شود. سه مدل شناخته شده جذبی النگمیور، فرندیچ و تمکین نشان داد که در دمای 303 کلوین جذب قوی وجود دارد بخاطر اینکه در مدل النگمیور بیشترین مقدار ثابت (60 میلی گرم بر لیتر) و محیط اسیدی(3.2=pH)وجود 1-mg L 067.0 = b ،(غلظت باال ایزوترم) - (در مدت 1-mol KJ 57.41 دارد. علاوه بر این، کاهش غلظت با افزایش pH ،انرژی جذب منفی) زمان انجام فرایند جذب همگی نشان دهنده جذب سریع این دارو روی نانو لوله چند دیواره است. بنابراین می توان گفت استفاده از نانولوله می تواند به عنوان حامل مناسب جهت انتقال دارو به بافت هدف باشد.

    کلیدواژگان: داروی ضد افسردگی آمی تریپتیلین، نانو لوله کربنی چند دیواره، فرایند گرمازا، مدل ایزوترم، جذب
  • نوذر انجبین* صفحات 82-94
    پیش بینی سینتیک انحلال رسوب در فرایند های متالورژیکی مختلف نظیر جوشکاری، عملیات همگن سازی و پیشگرم کردن آلیاژهای رسوب سخت شونده حایز اهمیت است. مسئله انحلال رسوب کروی در زمره مسایل با مرزهای متحرک است و تابحال حل تحلیلی دقیق برای آن ارایه نشده است. در تحقیق پیش رو یک مدل عددی بر مبنای روش دیفرانسیل کوادریچر برای حل مسئله انحلال رسوب با هندسه کروی در زمینه ای با ابعاد متناهی ارایه شده است. در مدل پیشنهاد شده سینتیک انحلال بصورت تابعی از کسر حجمی رسوب، غلظت عنصر آلیاژی در زمینه و رسوب، غلظت تعادلی در فصل مشترک رسوب/زمینه و نیز دمای عملیات آنیل بیان شده است. همگرایی مدل عددی ارایه شده در حل مسئله انحلال از طریق بررسی اثر اندازه گام زمانی و تعداد نقاط شبکه بر نتایج حل عددی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین دقت مدل پیشنهادی از طریق مقایسه نتایج مدل با نتایج یک مدل تحلیلی تقریبی و نیز داده های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که مدل عددی ارایه شده حتی با تعداد نقاط شبکه کم، نیز همگرا بوده و انطباق خوبی با داده های آزمایشگاهی مربوط به انحلال رسوب کروی حین عملیات آنیل هم دما دارد.
    کلیدواژگان: مدلسازی عددی، انحلال رسوب، روش دیفرانسیل کوادریچر، روش جبهه ثابت، مسئله با مرز متحرک
  • پیام حیاتی*، طاهره جعفری زاده، حسن زارع نیریزی، زهره مهرآبادی، محمدحسین فرجام صفحات 94-108

    چکیده

    مقدمه

    پساب های دارویی به دلیل اثراتی که بر سلامت انسان و محیط زیست دارند جزء خطرناک ترین پساب ها محسوب می شوند. هدف از تحقیق حاضر بررسی تخریب نوری آلاینده دارویی سفالکسین از محلولهای آبی با استفاده از نانوساختار فوتوکاتالیست سنتزی بود.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق از یک ترکیب فلز-آلی جدید (Zn-MOC) که از لیگاند سنتزی مزوتتراکیس(4-سیانوفنیل) پورفیرین که به روش سونوشیمیایی (نانوساختار) سنتز شده است، جهت تخریب نوری آلاینده دارویی سفالکسین استفاده شد. کلیه پارامترهای موثر بر راندمان تخریب آلاینده که شامل pH، مدت زمان تابش دهی، مقدار فوتوکاتالیست، غلظت سفالکسین می باشد، با استفاده از روش طراحی مکعب مرکزی (CCD) که یکی از روش های سطح پاسخ (RSM) است مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفت.

    یافته ها

    نانوساختار فوتوکاتالیست سنتزی بر پایه روی (Zn-MOC) کارایی بسیار بالایی (20/94درصد) در تخریب داروی سفالکسین در مجاورت نور مریی از خود نشان داد.

    نتیجه گیری

    فوتوکاتالیست سنتزی استفاده شده در این تحقیق کارایی بالا در زمان کوتاهتر را از خود نشان داد. همچنین مقادیر بهینه پارامتر موثر بر فرآیند فوتوتخریب نوری سفالکسین توسط Zn-MOC در شرایط 4=pH، مقدار فوتوکاتالیست 90/0 گرم بر لیتر ، زمان تابش دهی 45 دقیقه و غلظت آلاینده 80/4 میلی گرم بر لیتر مشاهده شد.

    کلیدواژگان: سفالکسین، روش سطح پاسخ، Zn-MOC، فوتوکاتالیست، نانو ساختار
|
  • Danial Behroozi, Nahid Pirhady Tavandashti * Pages 1-22
    In this study, soft PTFE particles and hard Si3N4 nanoparticles were simultaneously introduced into the Ni-B electroless coating and the Ni-B-PTFE-Si3N4 nanocomposite coating was prepared on plain carbon steel. The microstructure and morphology of the coatings were examined by scanning electron microscopy, and the corrosion resistance was investigated by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. The results showed that by introducing PTFE particles into the coating bath, Ni-B-PTFE composite coating was successfully prepared. The best corrosion resistance of Ni-B-PTFE coating was achieved when a concentration of 3 g/L PTFE particles were used. The corrosion current density was 2.3 μA/cm2. However, introduction of Si3N4 nanoparticles into the Ni-B coating can also improve the corrosion resistance of the coating. The best corrosion resistance of Ni-B-Si3N4 coating was obtained at a concentration of 4 g/L Si3N4 nanoparticles, with a corrosion current density of 2.2 μA/cm2. Simultaneous application of hard and soft particles in the coating increased corrosion resistance, and the corrosion current density was 0.76 μA/cm2 for Ni-B-PTFE-Si3N4 coating. The results of hardness and abrasion tests showed that the addition of Si3N4 nanoparticles leads to an increase in the hardness and friction coefficient of Ni-B coating from 847 Vickers and 0.6 to 963 Vickers and 0.78, respectively. Nevertheless, the incorporation of PTFE particles reduces the hardness and coefficient of friction to 572 Vickers and 0.35, respectively. Simultaneous application of hard and soft particles resulted a hardness of 871 Vickers and friction coefficient of 0.6.
    Keywords: Corrosion Resistance, wear resistance, Electroless Ni-B coating, PTFE Particles, Si3N4 nanoparticles
  • Zakieh Hosseini, Yashar Azizian-Klandaragh *, Samad Sobhanian, Mohammad Kouhi, Gholamreza Pirgholi-Givi Pages 23-35
    Introduction
    In this research, cadmium sulfide (CdS) and cadmium sulfide doped with 3 cc manganese (3cc Mn-CdS) nanostructures have been prepared by ultrasound-assisted method and obtained products have been used for preparation of PVC: CdS and PVP: 3 cc Mn-CdS nanocomposites as an interfacial layer of the metal-polymer-semiconductor (MPS) Schottky structures. The structural, morphological, purity and optical properties of prepared nanostructures have been investigated by XRD, SEM, EDX and UV-Vis analyzes. The XRD of CdS sample confirmed the formation of the cadmium sulfide with cubic phase and its average nanocrystallite size obtained 6 nm. EDX analysis of both samples confirmed the pure phase of the prepared nanostructures. The energy gap of the CdS and 3 cc Mn-CdS nanostructures was calculated through the energy gap diagram 4.2 eV and 3.6 eV, respectively, that these values are bigger than from its bulk value (2.5 eV) due to the quantum confinement effect.
    Methods
    Dielectric parameters such as ɛ′, ɛ″ and tan δ, of Al /PVP: CdS/ p-Si (MPS1) and Al /PVP: 3 cc Mn-CdS / p-Si (MPS2) Schottky structures are calculated and compared using C/G-f measurements in the frequency range of 100 Hz –1 MHz.
    Findings
    The results showed that the dielectric parameters are strong function frequency. Also, doping of cadmium sulfide nanostructures with a very small amount of manganese source leads to a decrease in the dielectric constant, conductivity, and increase in the series resistance and loss tangent of the MPS2 compared to MPS1 Schottky structure.
    Keywords: Dielectric parameters, C, G-f measurements, dielectric constant, Loss tangent, Electrical Conductivity
  • Masoud Mirzaee, Alireza Khodabade, Hamidreza Najafi, Gholam Reza Ebrahimi * Pages 36-55

    Gamma-prime precipitation behavior under the influence of strain in Nimonic80A superalloy was investigated using stress relaxation test in the temperature range of 900-900°C and strain rate of 0.001 s-1. The dissolution and deposition temperature of gamma-prime phase in the present study is in the temperature range of 950°C to 960°C, which was determined using thermal analysis. The results show that the dissolution temperature of gamma prime or precipitation is a function of the temperature and the amount of strain applied. Actually, with increasing the temperature of stress relaxation test, the precipitation onset times in the temperature range of 900°C to 950°C decreased and then increased at 975°C. Also, at 1000°C at a strain of 0.05, no precipitation was observed in the sample, but with increasing strain of 0.2, precipitation occurred first and over time has been resolved again in the field. The dissolution temperature of gamma pram s precipitation at low strains (0.05) is not affected by strain (unlike strain 0.2). precipitation-time-temperature (PTT) curve for Nimonic80A superalloy was plotted and investigated using the start and end times of precipitation obtained from stress release curves. Also, the microstructure of the samples was examined and analyzed in order to verify the results of stress relaxation test using scanning electron microscope (FESEM).

    Keywords: Nimonic80A superalloy, Stress relaxation test, Dynamic precipitation, Gamma prime
  • Elham Katoueizadeh, Maryam Rasouli, Seyed Mojtaba Zebarjad * Pages 56-69
    Nanosilica in known as one of the most widely used components in various industries. In the current study, silica nanoparticle/colloid were synthesized in acidic and alkaline media using sodium silicate as a precursor. The effect of synthesis parameters on the morphology of the obtained nanoparticles and the rheological properties of silica colloid were studied. Microscopic observations revealed that size and morphology of the obtained silica nanoparticles can be changed by varying the ammonia to ethanol ratio, as well as the concentration of sodium silicate solution. The results revealed that the particles size is raised by increasing the ethanol to ammonia ratio  and increasing the sodium silicate concentration leads to irregular and larger particles. the particles In fact, at (EtOH/NH3 :1 and Na2SiO3/H2O:0.07) a stable colloidal silica containing silica nanoparticles with average diameter of 65nm could be achieved. Additionaly, gelation time (tgel) of nanocolloid was measured using time sweep at constant frequencies of 0.1, 0.3 and 0.5 Hz. Applying the gelation point relations, the relaxation power (Δ) and fractal dimension (df) were measured as 0.22 and 2.39, respectively, indicating that the current system follows a non-stoichiometric equilibrium. Furthermore, the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) test confirmed the formation of silica chemical bonding and the purity of the washed silica particles was increased from 84.18% to 87.33%, measured via X-ray fluorescence spectroscopy (XRF)
    Keywords: Silica Synthesis, Nanoparticles, Nanocolloid, Acidic, Alkaline
  • Majid Mohammadi, Mehdi Vadi *, Narges Bagheri Pages 70-81

    In this study, adsorption of Amitriptyline on multi-wall carbon nanotube has been studied. Three adsorption model show that sutable conditions of this process are in 303 k, acidic medium (pH=2.3) and high concentration ([AT]=60 mg L-1). Besides, negative energy implies fast adsorption of this drug.

    Keywords: Amitriptyline drug, Multi wall carbon nanotube, Exothermic process, Isotherm model, Adsorption
  • Nozar Anjabin * Pages 82-94
    Prediction of the dissolution kinetics of precipitates is important in various metallurgical processes such as welding, homogenization, and preheating of the age hardenable alloys. The problem of spherical particle dissolution is a moving boundary problem, which has no exact solution yet. In the present study, a numerical model based on the differential quadrature method is presented to solve the problem of precipitate dissolution with spherical geometry in a matrix with finite dimensions. In the proposed model, the dissolution kinetics is expressed as a function of the volume fraction of the precipitate, the concentration of the alloying element in the matrix, and precipitate, equilibrium concentration at the precipitate /matrix interface, and the annealing temperature. The convergence of the presented numerical model in solving the dissolution problem is evaluated by examining the effect of time step size and number of grid points on the numerical solution results. The accuracy of the proposed model is also evaluated by comparing the model results with the results of an approximate analytical model as well as experimental data. The results show that the proposed model converges even with a low number of grid points and is in good agreement
    Keywords: Numerical Modeling, precipitate dissolution, differential quadrature method, front-fixing method, moving boundary problem
  • PAYAM HAYATI *, Tahereh Jafarizadeh, Hassan Zare Neyrizi, Zohreh Mehrabadi, Mohammad Hossein Farjam Pages 94-108
    Introduction

    Medicinal sewages are considered as one of the most dangerous sewages due to their effects on human health and the environment. The aim of the present study was to investigate the photodegradation of cephalexin contaminants in aqueous solutions using synthetic photocatalyst nanostructure.

    Materials and Methods

    In this study, a new metal-organic compound (Zn-MOC) synthesized by the synthetic sonocyte (4-cyanophenyl) porphyrin synthetic ligand (nanostructure) was used to optically degrade cephalexin. All parameters affecting the degradation efficiency of pollutants, including pH, irradiation time, amount of photocatalyst, and cephalexin concentration, are investigated and optimized using the central cube design (CCD) method, which is one of the response surface methods (RSM).  

    Results

    Zn-based synthetic photocatalyst nanostructure (Zn-MOC) showed very high efficiency (94.20%) in the degradation of cephalexin in the presence of visible light.

    Conclusion

    The synthetic photocatalyst used in this study showed high efficiency in a shorter time. Also, the optimal parameter values affecting the photodegradation process of cephalexin were observed by Zn-MOC at pH=4 the amount of photocatalyst was 0.90 g/l, the irradiation time was 45 minutes and the contaminant concentration was 4.80 mg /l.

    Keywords: Cephalexin, Response surface methods, Zn-MOC, Photocatalyst, Nanostructure