فهرست مطالب

مواد پیشرفته و پوشش های نوین - پیاپی 37 (تابستان 1400)

فصلنامه مواد پیشرفته و پوشش های نوین
پیاپی 37 (تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/17
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهدی حسن زاده*، فریده تاجدار صفحات 2690-2704
    امروزه به دلیل توسعه و پیشرفت صنایع مختلف در سراسر جهان مخصوصا در کشورهای توسعه یافته صنعتی، آلودگی هوا یکی از بزرگترین مشکلات جوامع مختلف بشمار می آید. از اینرو حل مشکلات آلودگی هوا، محیط زیست، بیماری و سمیت ناشی از آلودگی های هوا توجه محققان فراوانی را به خود جلب نموده است. این امر منجر به توسعه سریع فناوری نانو در زمینه فیلتراسیون هوا شده است. در این راستا فیلترهای نانولیفی مختلفی برای جذب و حذف ذرات آلاینده هوا تولید و مورد بررسی قرار گرفته اند. نانوالیاف بدلیل سطح مخصوص بالا، تخلخل زیاد، انعطاف پذیری بالا و سهولت تولید در مقیاس های مختلف از مواد گوناگون، پتانسیل بالایی برای بسیاری از کاربردهای زیست محیطی از جمله در نانوفیلترها و غشاها دارد. مطالعات انجام شده نشان می دهند که چارچوب های آلی-فلزی (MOFs) به عنوان دسته جدیدی از نانوجاذب ها برای ذخیره و جداسازی گازها، غشاهای جداکننده و انواع فیلترهای رفع آلودگی هوا مناسب هستند. ویژگی هایی نظیر چگالی کم، ابعاد قابل تنظیم حفره ها و مساحت سطح بالای آن ها، جذب انتخاب پذیر مولکول های کوچک و از همه مهمتر قابلیت جذب برگشت پذیر، این ترکیبات را به عنوان گزینه ای مناسب برای بکارگیری در فیلترهای نانولیفی مطرح کرده است. در این مقاله، ضمن معرفی چارچوب های آلی-فلزی و عملکرد فیلترهای نانولیفی، مروری جامع بر فعالیت های صورت گرفته بر روی فیلترهای نانولیفی و بیان پتانسیل کاربردی چارچوب های آلی-فلزی در بهبود عملکرد فیلترهای نانولیفی در فیلتراسیون ترکیبات آلاینده هوا پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: چارچوب های آلی-فلزی، فیلترهای نانولیفی، نانوالیاف کامپوزیتی، رفع آلودگی هوا
  • امین عیوض محمدلو، منوچهر خراسانی*، علی اصغر سرابی صفحات 2706-2716
    در این پژوهش با ترکیبی از منومرهای خطی و حلقوی رزین پلی استر سنتز شد. در گام بعدی رزین سنتز شده پس از خنثی سازی توسط آمین با آب رقیق شد و در نهایت یک رزین تقلیل پذیر در آب بدست آمد. تمامی محصولات در درصد جامد حدود 45 که، نزدیک به درصد جامد رزین تجاری بود تنظیم شدند و سپس مورد ارزیابی قرار گرفتند. با استفاده از آزمون های FTIR، GPC، DSC هویت شناسی رزین انجام شد و برای تحلیل تخریب حرارتی رزین از آزمون TGA استفاده گردید. بیشترین پایداری در pH برابر 7 حاصل شد. رزین های سنتز شده با نسبت وزنی 1:4 با رزین ملامین مخلوط شدند و بر روی ورقه ی فولادی و بار دیگر برای بررسی دقیقتر عملکردشان در یک سامانه ی پوششی بکار رفتند. برای ارزیابی خواص ضد خوردگی از آزمون مه نمکی استفاده شد و از رزین پلی استر تجاری مورد استفاده در صنعت به عنوان شاهد استفاده گردید. نتایج آزمون مه نمکی نشان داد که علی رغم ماهیت آبدوستی رزین سنتز شده، در سامانه ی پوششی مقاومت آبی مناسبی را از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: رزین پلی استر، تقلیل پذیر در آب، خوردگی، مه نمکی
  • محمدعلی کریمی، مسعود سلطانی، هومن پژند، علی شفیعی* صفحات 2718-2729
    آلومینیم و آلیاژهای آن به خصوص آلیاژ آلومینیم 5083، دارای کاربرد گسترده ای در صنایع دریایی هستند. این آلیاژ در بسیاری از کاربردها در معرض خوردگی می باشد که موجب تخریب این قطعات شده و نیاز به تعمیر یا تعویض آن ها بوجود می آید. بنابراین تلاش در جهت جلوگیری از خوردگی آن ها دارای اهمیت بسیار می باشد .در این تحقیق پوشش اکسید آندی حاصل از آندایزینگ سخت آلیاژ آلومینیم5083 در اسیدسولفوریک، در دمای صفر درجه سانتی گراد و ولتاژهای مختلف (20، 27 و 35 ولت) مورد مطالعه قرار گرفت. مشخصه یابی پوشش ها با استفاده از آزمون پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی انجام شد. نتایج آزمون پراش اشعه ایکس زاویه کم از سطح نمونه ها نشان داد که با انجام فرایند آندایزینگ، پوشش آلومینای آمورف روی سطح نمونه ها تشکیل می شود. تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی سطح پوشش ها نشان داد که این پوشش ها متخلخل بوده و با افزایش ولتاژ، میزان تخلخل پوشش ها افزایش می یابد. تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی انتشار میدانی از سطح مقطع شکست نمونه ها نشان دهنده تشکیل و رشد نانوسلول های اکسیدی در سطح مقطع پوشش بود. به منظور بررسی خواص پوشش نمونه ها، ریزسختی سنجی، زبری سنجی، ضخامت سنجی و آزمون های خوردگی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بر روی نمونه ها انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش ولتاژ ریزسختی، زبری و ضخامت پوشش افزایش و مقاومت به خوردگی آن ها کاهش پیدا می کند. دلیل افت مقاومت به خوردگی با افزایش ولتاژ، افزایش میزان تخلخل می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیم 5083، آندایزینگ، سختی، تخلخل، رفتار خوردگی
  • کامبیز هدایتی*، مجتبی گودرزی صفحات 2730-2738
    در این تحقیق، لایه های نازک نقره با روش لایه نشانی الکتروانباشت بر روی زیرلایه ی مس توسط یک الکترولیت تک حمام انباشت شد. پس از آن لایه های نازک اکسید روی نیز با روش الکتروانباشت بر روی زیر مس انباشت گردید. ساختار بلوری لایه های نازک با استفاده از دستگاه پراش پرتو ایکس (XRD) مورد مطالعه قرار گرفت. مورفولوژی این ساختارها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشاهده گردید. آنالیز تفکیک انرژی اشعه ایکس (EXD) درصد اتم های مواد انباشت شده را در نانولایه ها تعیین نمود. ناهمواری های سطحی و خواص فرکتالی نانو لایه ها به وسیله میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بررسی گردید. با توجه به خواص فوتوکاتالیستی هر دو ماده انباشت شده تاثیر این مواد بر روی مواد رنگزای آزو مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت به منظور بررسی خواص فوتوکاتالیستی لایه های نازک نقره و اکسید روی لایه ها درون دو رنگ آزو اسید بنفش و متیل نارنجی قرار گرفت و به منظور بررسی میزان جذب و راندمان فوتوکاتالیستی میزان تابش نور UV با استفاده از طیف سنجی فرابنفش- مریی (UV-Vis) بررسی گردید.
    کلیدواژگان: الکتروانباشت، نقره، اکسید روی، ناهمواری های سطحی، فوتوکاتالیست
  • اسماعیل پاکیزه*، رضا درویشی صفحات 2740-2747
    در فاضلاب ها و آبهای شهری انواع مختلفی از مواد فلزی معلق وجود دارد که جهت حذف آنها در تصفیه خانه های آب باید از مواد منعقد کننده پلیمری با هزینه بالا استفاده گردد. یکی از جدیدترین مواد منعقد کننده، پلی آلومینیوم کلراید PAC می باشد. با توجه به هزینه زیاد و زمان آماده سازی طولانی PAC ، استفاده از روش های شبیه سازی بجای آزمایشات تجربی مقرون به صرفه تر می باشد. در این مقاله فرایند جذب فلزات مس، روی و کادمیوم بر روی منعقد کننده PAC با استفاده از نظریه تابعی چگالی DFT توسط کد محاسباتی Quantum Espresso مطالعه شده است. محاسبات بر پایه روش امواج تخت بهمراه شبه پتانسیل با استفاده از تقریب شیب تعمیم یافته (GGA) انجام گرفته است. همچنین شبه پتانسیل مورد استفاده به روش فوق نرم تولید شده است. . آنالیز ساختار نواری و چگالی حالات الکترونی نشان داد که که ترکیب PAC نیمه رسانا با شکاف انرژی5.4 eV می باشد. همچنین نتایج حاصله از محاسبات جذب نشان داد که فلزات مس، روی و کادمیوم به ترتیب با انرژی جذب -4.56، -8.79 و -13.25 الکترون ولت جذب منعقد کننده PAC می شوند. با توجه به این نتایج، افزایش رسانایی ترکیب PAC که در نتیجه کاهش شکاف انرژی طی فرایند جذب ایجاد می شود، می تواند به عنوان عاملی برای شناسایی مواد فلزی معلق درون آب باشد.
    کلیدواژگان: پلی آلومینیوم کلراید، نظریه ی تابعی چگالی، جذب، ساختار نواری
  • پویا جعفری، علی اصغر صباغ الوانی *، حسن سامعی، رضا سلیمی صفحات 2748-2756

    در این پژوهش تلاش شده است تا عوامل موثر بر مشخصه بازتاب خطوط ترافیکی درشرایط آب و هوایی مختلف، تاثیر انواع دانه‌های شیشه‌ای مصرفی در رنگ‌های ترافیکی از نظر ابعاد و شکل، بررسی نقش بارندگی و چرک‌پذیری بر روی خاصیت بازتاب خطوط اعمالی و نیز تاثیر افزودنی‌های موجود در صنعت رنگ در بهبود مشخصه بازتاب خطوط ترافیکی بررسی گردد. براساس نتایج بدست آمده از ارزیابی خطوط ترافیکی بزرگراه‌های شهر تهران به کمک دستگاه رترورفلکتومتر، مشخص شد که چرک‌پذیری خطوط ترافیکی نقش بسزایی در مشخصه بازتاب‌سنجی و درنتیجه امکان تشخیص بصری این علایم ایفا می‌کند. در بخش نخست این پژوهش اثر افزودنی‌های سیلیکونی به منظور کاهش کشش سطحی رنگ ترافیکی و به تبع آن کاهش چرک‌پذیری رنگهای ترافیکی مورد مطالعه قرار گرفت و افزایش 30 واحدی در مشخصه بازتاب در شب مشاهده گردید. در بخش دیگری از این پژوهش تاثیر بارندگی از دو منظر مورد بررسی قرار گرفت؛ بارش از منظر شستشوی خطوط ترافیکی باعث بهبود مشخصه‌های بازتاب در روز و شب (RL و QD) می‌گردد لیکن از سوی دیگر، در حین بارش به دلیل ایجاد یک لایه بر روی خطوط و ایجاد تفاوت در ضریب شکست پرتو ارسالی از چراغ خودرو سبب کاهش دید در شب خطوط ترافیکی و افزایش احتمال تصادفات جاده‌ای می‌گردد.در بخش نهایی این پژوهش نیز تاثیر اندازه دانه‌های شیشه‌ای و شکل فضایی آن‌‌ها، تاثیر اصلاح سطح دانه‌های شیشه‌ای روپاش و تاثیر تغییر نوع رنگ ترافیکی از ترموپلاست سرد به ترموست دوجزیی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.

    کلیدواژگان: بازتاب، خطوط ترافیکی، دانه های شیشه ای
  • محمدحسین کرمی، محمدرضا کلائی *، رامین خواجوی، داود زارعی، امید مرادی صفحات 2758-2770

    در این تحقیق به بررسی پایداری گرمایی و تخریب گرمایی رزین اپوکسی در حضور مقادیر مختلف (0،0.5،1،1.5 درصد وزنی) از نانو ذرات الاستومری به روش گرما وزن سنجی پرداخته شده است. نتایج مشتق توزین حرارتی نشان داد که در نرخ گرمادهی ثابت، با افزودن مقدار 0.5 و 1 درصد وزنی نانو ذرات الاستومری به رزین اپوکسی، دمای بیشینه تخریب افزایش می یابد و مکانیسم تخریب گرمایی رزین اپوکسی و نانو کامپوزیت های اپوکسی به صورت تک مرحله ای می شود. نمونه نانو کامپوزیت 1درصد ، بیشترین دمای بیشینه تخریب را دارد و با افزایش نرخ گرمادهی، دمای 95 درصد کاهش وزن(T95) نمونه های رزین اپوکسی خالص و نانو کامپوزیت 1.5 درصد، افزایش داشته است و برای نمونه نانو کامپوزیت اپوکسی 0.5 و 1 درصد، این روند درابتدا کاهش وبعد افزایش داشته است. انرژی فعالسازی با مدل های سینتیک تخریب، اوگیس ، اوزاوا ، هوروویتز متزگر ، و فرایدمن بررسی شد و نتایج نشان داد که مدل های اوگیس واوزاوا، رفتار مشابه یکدیگر دارند. بررسی منحنی جامع نانو کامپوزیت های اپوکسی نشان داد که با افزودن مقدار 0.5 و 1 درصد وزنی نانو ذرات الاستومری به رزین اپوکسی ، مکانیسم واکنش تخریب از نوع A4 می باشد.

    کلیدواژگان: نانو ذرات الاستومری، رزین اپوکسی، آنالیز گرما وزن سنجی، تخریب گرمایی، پایداری گرمایی
|
  • Mahdi Hasanzadeh *, Faride Tajdar Pages 2690-2704
    Today, air pollution is one of the biggest problems of different societies due to the development of various industries around the world, especially in industrialized countries. Therefore, solving the problems of air pollution, the environment, disease, and toxicity caused by air pollution has attracted the attention of many researchers. This has led to the rapid development of nanotechnology in the field of air filtration. In this regard, various nanofibrous filters have been produced and studied for the absorption and removal of air pollutant particles. Nanofibers have a high potential for many environmental applications, including nanofilters and membranes, due to their high specific surface area, high porosity, high flexibility, and ease of production at different scales of different materials. Studies show that metal-organic frameworks (MOFs), as a new class of nanosorbents, are suitable for storing and separating gases, separating membranes, and various types of air pollution filters. Characteristics such as low density, adjustable pore size and their high surface area, selective adsorption of small molecules, and most importantly, reversible adsorption, make these compounds suitable for use in nanofibrous filters. In this paper, after introducing metal-organic frameworks and the performance of nanofibrous filters, a comprehensive review of the research performed on the nanofibrous filters and expressing the potential of metal-organic frameworks in improving the performance of nanofibrous filters in the filtration of air pollutants are given.
    Keywords: Air pollution remediation, Metal-organic Frameworks, nanofibrous filter, Composite nanofibers
  • Amin Eivaz Mohammadloo, Manouchehr Khorasani *, Ali Asghar Sarabi Pages 2706-2716
    In this study, polyester resin has been synthesized using linear and cyclic monomers. In the next step, the synthesized resin was neutralized with amine and diluted with water to reach the water reducibility. All products were adjusted to a solid percentage of about 45, which was close to the solid percentage of common commercial resins, and then evaluated. Resin identification was performed using Fourier transform infrared (FTIR), Gel permeation chromatography (GPC) and Differential scanning calorimetry (DSC) tests. By the way, the Thermal gravimetric analysis (TGA) test was used to analyze the thermal degradation of the resin. The highest stability was obtained at pH=7. The synthesized resins were mixed with melamine resin in a weight ratio of 1:4 respectively then applied to the steel sheet for further detailed study of their performance in a coating system. To evaluate the anti-corrosion properties, a salt spray test was done while a commercial polyester resin was used as a reference. The results of the salt spray test showed that despite the hydrophilic nature of the synthesized resin, it shows good water resistance in the coating system.
    Keywords: Polyester Resin, water reducible, corrosion, Salt Spray
  • Mohammadali Karimi, Masoud Soltani, Hooman Pazhand, Ali Shafyei * Pages 2718-2729
    For decades, aluminum alloys have been known as one the most vital materials utilized in diverse fields of industry. In spite of significance, Al alloys can be easily exposed to corrosion. In this study, it has been tried to investigate anodic oxide coating made by hard anodizing of 5083 aluminum alloy in sulfuric acid at the temperature of 0 ºC and different voltages (20, 27 and 35 V). Subsequently, all samples were characterized using X- Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) and Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM). Low angle XRD results showed that the amorphous alumina coatings were formed in the surface of the samples. SEM images showed that the coatings are porous which is directly related and affected by anodizing voltage. FESEM images of fracture surfaces were indicant of formation and growth of oxide nano-cells in the cross section of the coatings. In order to investigate the properties of the coatings, micro-hardness, roughness and thickness measurement was carried out. Results showed that micro-hardness, roughness and thickness of the coatings increase by increasing the anodizing voltage. Furthermore, potentio dynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests were performed. Electrochemical analysis proved that by increasing the anodizing voltage, corrosion resistance of the samples declined due to increasing the porosities on the surface of the coatings.
    Keywords: 5083 Aluminum alloy, Anodizing, Hardness, porosity, Corrosion behavior
  • Kambiz Hedayati *, Mojtaba Goodarzi Pages 2730-2738
    In the present study, Ag (silver) and ZnO (zinc oxide) nanolayers were grown on Cu (copper) substrates by electrodeposition method. After deposition of layers, photocatalystic behavior of Ag and ZnO thin layers were studied and compared together. Crystalline structures of nanolayers were studied by means of diffraction pattern X-ray diffraction (XRD), and average of crystallite size was calculated by debye scherrer formula. The morphology of layers was investigated by scanning electron microscopy (SEM). The Energy Dispersive X ray (EDX) analysis determined the precent of elements existed in electrodeposited thin films. Kinetic roughening of surface of both thin layers were studied by using atomic force microscope (AFM). Finally, photocatalytic properties, and the effect of ZnO and Ag were investigated on the degradation of acid violet and methyl orange azo dyes. The photocatalytic behaviors of Ag and ZnO thin films on acid violet and methyl orang under UV radiation were investigated by UV-Vis spectra.
    Keywords: Ag, ZnO, Electrodepotion, Kinetic roughening, photocatalyst
  • Esmaeil Pakizeh *, Reza Darvishi Pages 2740-2747
    There are different types of suspended metal materials in wastewater and municipal water, and high-cost coagulants must be used to remove them in water refinery. polyaluminum chloride (PAC) is one of the newest coagulants. Due to the high cost and long preparation time of PAC, it is more economical to use simulation methods instead of experimental tests. In this paper, the adsorption process of copper, zinc and cadmium on PAC coagulants has been studied using the density functional theory (DFT) by Quantum Espresso calculation code. The calculations are based on the flat wave method with quasi-potential using the generalized gradient approximation (GGA). The pseudopotential used is also generated by the ultra-soft method. Analysis of the band structure and density of electron states showed that the PAC materals are semiconductor with an energy gap of 5.4 eV. Also, the results obtained from adsorption calculations showed that copper, zinc and cadmium metals are adsorbed with PAC coagulant adsorption energy of -4.56, -8.79 and -13.25, respectively. According to these results, increasing the conductivity of the PAC compound, which is the result of reducing the energy gap during the adsorption process, can be a factor in identifying suspended metals in water.
    Keywords: PAC, DFT, Adsorption, Band Structure
  • POUYA JAFARI, Ali Asghar Sabbagh Alvani *, Hassan Sameie, Reza Salimi Pages 2748-2756

    In this study, the factors affecting the reflection characteristics of traffic lines in different climatic conditions, the effect of different types of glass grains used in traffic colors in terms of dimensions and shape, the role of rainfall on the reflection properties of applied lines and the effect of additives in the paint industry be checked. Based on the results obtained from the evaluation of traffic lines on highways in Tehran, it was found that the dirtiness of traffic lines plays a significant role in the characteristic of reflection.In the first part of this study, the effect of silicone additives to reduce the surface tension of traffic paint and consequently reduce the dirtiness of traffic paints was studied and an increase of 30 units in the reflection characteristic at night was observed. In another part of this study, the effect of rainfall was examined from two perspectives; Rainfall improves the reflection characteristics of day and night in terms of washing traffic lines. But on the other hand, during the rainy season, due to the creation of a layer of water on the lines and the difference in the refractive index of the car's headlights, the night visibility of the traffic lines decreases.In the final part of this study, the effect of glass grain size and their spatial shape, the effect of modifying the surface of coated glass beads and the effect of changing the type of traffic paint from cold thermoplastic to two-part thermostat were investigated and analyzed

    Keywords: reflection, road markings, glass beads
  • M. H. Karami, M. R. Kalaee *, R. Khajavi, O. Moradi, D. Zaarei Pages 2758-2770

    In this research, the thermal stability and thermal degradation of epoxy resin in the presence of different amounts (0,0.5,11.5) by weight percent of elastomeric nanoparticles have been investigated using Thermal Gravimetric Analysis. The results of derivative thermogravimetrically analysis (DTG), showed that at constant heating rate, by adding 0.5 and 1 wt% of elastomeric nanoparticles to the epoxy resin matrix, the maxi- mum degradation temperature increases and the mechanism of thermal degradation of epoxy resin and epoxy nanocomposites was single step. 1% nanocomposite sample showed highest maximum degradation temperature and also with increasing the heating rate, the temperature of 95% degradation (T95)of pure epoxy resin and epoxy nanocomposite samples increased . On the other hand ,this temperature for 1.5% and 0.5 and 1% nanocomposites was decreased at first and then increased. The activation energy was evaluated with the models of Augis, Ozawa, Horowitz-Metzger, and Friedman, and the results showed that the models of Augis and Ozawa behave similarly to each other. Examination of the master curve of epoxy nanocomposites showed that by adding 0.5 and 1 wt% of elastomeric nanoparticles to the epoxy resin matrix, the degradation reaction mechanism becomes A4.

    Keywords: Elastomeric nanoparticles, Epoxy resin, Thermal gravimetricanalysis (TGA), Thermal degarradation, Thermal stability