فهرست مطالب
مجله مواد و فناوری های پیشرفته
سال یازدهم شماره 4 (زمستان 1401)
- تاریخ انتشار: 1402/03/01
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-18
در طی سالهای اخیر، توجه بسیاری از پژوهشگران به نانوذرات فریت کبالت بهمنزله یک ماده مغناطیسی پرکاربرد در ساخت تجهیزات الکترونیکی، مغناطیسی و پزشکی جلب شده است. بر این اساس، در پژوهش حاضر نیز، فرایند تولید این نانوذرات با استفاده از روش سل - ژل در حضور عسل بررسی شد. به این منظور، نمونههایی در حضور 0، 5/0، 1، 5/1، 2 و 5/2 گرم عسل تولید شدند. بهمنظور ارزیابی خواص ساختاری، ریزساختاری و مغناطیسی نانوذرات تولیدشده، آزمونهای پراش پرتو ایکس (XRD)، آنالیز حرارتی افتراقی (DTA) و وزنسنجی حرارتی (TG)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و آزمون مغناطش سنج نمونه نوسانی (VSM) بر روی نمونهها انجام شد. بررسیهای فازشناسی نشان داد که یک ساختار بلوری و تکفاز از فریت کبالت در حضور عسل تشکیل میشود. همچنین، نتایج آزمون FTIR نشان داد که در حضور عسل به میزان چشمگیری از شدت باندهای آلی کاسته میشود. از سوی دیگر، حضور این عامل بهواسطه افزایش پایداری ژل و همچنین افزایش حرارت تولیدی در مرحله پخت سبب ایجاد تغییرات شدیدی در اندازه، شکل ظاهری و همچنین خواص مغناطیسی نانوذرات تولیدی شد. افزودن عسل، با کاهش اندازه ذرات نانوبلورکها و نانوذرات تولیدشده، افزایش نیروی وادارندگی مغناطیسی را به همراه داشت، بهگونهای که در نمونه حاوی 5/1 گرم عسل، این پارامتر مغناطیسی تا حدود 1580 اورستد افزایش یافت. همچنین، مغناطش اشباع نیز در حضور عسل بیشتر از نمونه خام بود.
کلیدواژگان: فریت کبالت، سل - ژل، نیروی وادارندگی مغناطیسی، مغناطش اشباع، عسل -
صفحات 19-29
در این مقاله، ساختارهای هیبریدی آلی - معدنی دوبعدی با فرمولهای عمومی BA) 2PbI4) و (PEA) 2PbI4 بهمنزله ماده نورزا بررسی شده است. خاصیت نورزایی و میزان تقویت نورزایی این ساختارهای آلی - معدنی با پوششدهی و بدون پوشش دهی توسط لایه های نازکی از طلا و پلاتین با ضخامت 20 نانومتر، تحت دماهای گوناگون، از دمای اتاق تا دمای حدود 106 درجه کلوین، با تحریک توسط منبع نوری با طول موج تقریبا برابر 400 نانومتر بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که برای ساختار (BA) 2PbI4، در دمای 120 کلوین، میتوان به تقویت 9/12 برابر نورزایی در دمای اتاق و برای ساختار PEA) 2PbI4) پوشش دهیشده با لایه نازک پلاتین به ضخامت 20 نانومتر، در دمای 173 کلوین، به تقویت نورزایی 2/12 برابر نورزایی در دمای اتاق دست یافت. این نتایج نشان میدهد که ساختارهای هیبریدی آلی - معدنی دوبعدی (مخصوصا ساختارهای BA) 2PbI4) و (PEA) 2PbI4) برای طراحی ادوات اپتوالکترونیک جدید مفید هستند.
کلیدواژگان: هیبرید آلی - معدنی دوبعدی، خاصیت نورزایی، لایه نازک طلا و پلاتین، دمای پایین -
صفحات 31-44
هدف از پژوهش حاضر ساخت نانوالیاف پلیمری کیتوزان و پلیوینیلالکل حاوی عصاره گیاه کاسنی بهمنظور ارزیابی خواص ضدباکتریایی آن است. گیاه کاسنی نیز توانایی خود را در تعدیل فعالیت و رشد باکتریها با ارجاع به مقالههای متعدد منتشرشده آشکار میسازد. ازاینرو، عصاره گیاه کاسنی به میزان 1، 2 و 3 درصد به پیشماده الیاف افزوده شد. درنهایت، ریختشناسی و خاصیت ضدباکتریایی نانوالیاف حاصل بررسی شد. نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FESEM) گویای تشکیل الیاف یکنواخت است که، با افزایش میزان عصاره در نمونه، قطر الیاف از 144 نانومتر به 95 نانومتر کاهش مییابد. در طیفسنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) و آنالیز X-map، عناصر کربن، اکسیژن، نیتروژن، کلر، پتاسیم، سدیم و مس موجود در پیشماده الیاف حاوی عصاره و توزیع یکنواخت آنها تایید شدند. در طیفسنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، گروههای عاملی و پیوندهای شیمیایی موجود در نانولیفهای سنتزشده شناسایی میشوند. طبق نتایج مبتنی بر طیفسنجی فرابنفش - مریی (UV-VIS)، یک گسیل در ناحیه فرابنفش با طول موج 263 نانومتر و دو گسیل در ناحیه فرابنفش و مریی با طول موجهای 270 و 372 نانومتر در طیف جذبی نانوالیاف بهترتیب فاقد و حاوی عصاره رویت شده است. بررسی خواص ضدباکتریایی در پژوهش حاضر موید آن است که، با افزایش میزان عصاره در نمونه، خاصیت ضدباکتریایی نانولیفهای الکتروریسیشده علیه دو باکتری اشریشیاکلی و استافیلوکوکوس اوریوس افزایش مییابد.
کلیدواژگان: الکتروریسی، نانوالیاف، کیتوزان، کاسنی، ضدباکتریایی -
صفحات 45-54
در این پژوهش، نانوساختارهای دی سولفید تنگستن به روش رسوب بخار شیمیایی گرمایی در کوره سه ناحیه ای بر روی زیرلایه های SiO2/Si سنتز شدند. بدین منظور پودرهای گوگرد و اکسید تنگستن به ترتیب در ناحیه های اول و سوم در دماهای 220 و 1100 درجه سانتیگراد تحت جریان گاز آرگون قرار گرفتند. جهت بررسی ریخت شناسی لایه های رشد یافته از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. تصاویر بدست آمده نشان دهنده رشد صفحات شش وجهی بود. سپس نمونه ها جهت بازپخت، در بوته ای در مرکز کوره تک ناحیه ای قرار داده شدند. لایه های رشد یافته تحت گازهای مختلف آرگون، آرگون/هیدروژن، آمونیاک/آب و اکسیژن در دمای 450 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه دوباره پخت شدند. جهت بررسی اثر بازپخت، آزمون های پراش پرتو ایکس، طیف سنجی رامان و طیف سنجی فرابنفش-مریی انجام شد. نتایج حاکی از تاثیر محیط آرگون/هیدروژن بر روی بهبود خواص نوری و بلوری لایه های سنتز شده است.
کلیدواژگان: دی سولفید تنگستن، رسوب بخار شیمیایی گرمایی، خواص نوری، عملیات حرارتی -
صفحات 55-64
در این پژوهش، تیتانات زیرکونات سرب (PZT) و تیتانات زیرکونات سرب آلاییدهشده با اکسید نیوبیم (PZTN) به روش حالت جامد دومرحلهای تهیه شدند. ابتدا تیتانات زیرکونیم (ZT) در دمای 1450 درجه سلسیوس به مدت 4 ساعت تهیه شد. در مرحله بعد، PZT با استفاده از تکلیس مقدار مناسبی از اکسید سرب (PbO) و ZT سنتز شد. تکلیس مخلوط PbO و ZT در دمای 850 درجه سلسیوس انجام شد. PZT تهیهشده با درصدهای گوناگون 02/0، 05/0 و 12/0 درصد مولی از نیوبیم آلاییده شد. قرصهای تهیهشده از پودرهای PZT و PZTN در دمای 1300 درجه سلسیوس تفجوشی شدند. خواص الکتریکی نمونهها در بسامد یک کیلوهرتز بررسی شد. نتایج نشان داد، با افزایش غلظت نیوبیم تا مقدار 05/0 درصد مولی در نمونههای PZTN، d33، ثابت دیالکتریک نسبی، و فاکتور اتلاف دیالکتریکی افزایش مییابند و با افزودن مقادیر بیشتر تا 12/0 درصد مولی، مقادیر این خواص کاهش مییابند. مقادیر خواص ذکرشده در نمونه آلاییدهشده با 05/0 مولی بهترتیب برابر (pC/N)360، 1400 و 4/2 بهدست آمد.
کلیدواژگان: تیتانات زیرکونات سرب، سنتز حالت جامد دومرحله ای، تیتانات زیرکونات سرب آلاییده شده با نیوبیم، خواص الکتریکی -
صفحات 65-85
در پژوهش حاضر، تراکم، فشردهسازی و خواص مکانیکی کامپوزیت Si3N4-SiO2 با نسبتهای مختلف 0، 3، 5 و 7 درصد وزنی Eu2O3 و 10 درصد وزنی SiO2 بهمنزله افزودنی مطالعه و بررسی شدند. تولید سرامیکهای کامپوزیتی در این پژوهش، ابتدا با آمادهسازی پودر با استفاده از مخلوطسازی و آسیاکاری بهمدت 12 ساعت، سپس شکلدهی با روش پرسکاری سرد و روش پرس ایزواستاتیک سرد و درنهایت تفجوشی بهوسیله فرایند تفجوشی پلاسمای جرقهای انجام شد. نمونهها در دمای 1750 درجه سلسیوس، بهمدت 15 دقیقه با سرعت حرارتدهی C/min 100 و اعمال فشارMPa 40 در دمای بیشینه تحت اتمسفر خلا تفجوشی شدند. بعد از فرایند آسیاکاری، اندازه ذرات مخلوط پودر اولیه در حدود 19 درصد کوچکتر شده است. نتایج نشان میدهند، بعد از فرایند پرس ایزواستاتیک سرد، چگالی نسبی نمونهها 67/14 درصد افزایش یافته است. مقدار بالای فاز بتای نیترید سیلیسیم در نمونه7 درصدEu2O3 نشاندهنده کافیبودن میزان فاز مایع در حین فرایند تفجوشی و پیشرفت سازوکار انحلال، نفوذ و رسوب و درنهایت افزایش سرعت استحاله فازی آلفا به بتاست. بیشترین مقدار سختی GPa61/21 در نمونه 5 درصد Eu2O3 مشاهده شد که چگالش بالا، پیشرفت سازوکار انحلال، نفوذ و رسوب ترکیبات نیتریدی در تفجوشی را نشان میدهد. نمونه 7 درصد Eu2O3، بهدلیل وجود فاز شیشهای با مقادیر بالا، مقدار چقرمگی شکست MPa.m1/2 1/6 را در مقایسه با سایر نمونهها از خود نشان داد.
کلیدواژگان: نیترید سیلیسیم، اکسید یوروپیوم، تف جوشی پلاسمای جرقه ای، خواص مکانیکی
-
Pages 1-18
In recent years, cobalt ferrite nanoparticles have attracted the attention of many researchers due to their vast industrial applications. In this regard, the current study aimed to synthesize CoFe2O4 nanoparticles in the presence of different amounts of honey (0, 0.5, 1, 1.5, 2, and 2.5 g) through the sol-gel auto-combustion method. In order to investigate the microstructure as well as the structural and magnetic properties of the synthesized samples, XRD, DTA/TG, FTIR, FESEM, and VSM analyses were carried out. The phase analysis confirmed that the high-purity cobalt ferrite nanoparticles were formed after the calcination process. The FTIR results showed that the intensity of the organic bands was significantly reduced by adding honey. However, the presence of this agent caused severe changes in the morphology of nanoparticles and also their magnetic properties. Reducing the particle and average grain sizes of the nanoparticles by the addition of honey caused an increase in their coercivity and consequently, their magnetic parameters were enhanced to about 1580 Oe in the sample containing 1.5 g of honey. In addition, the saturation magnetization increased in the presence of honey, compared to the raw sample.
Keywords: Cobalt Ferrite, Sol-Gel, Coercivity, Saturation Magnetization, Honey -
Pages 19-29
In this paper, two-dimensional organic-inorganic hybrid structures with the general formulas of (BA)2PbI4 and (PEA)2PbI4 as the luminescent materials are experimentally investigated. The luminosity properties of the these organic-inorganic hybrid structures are also examined in the absence and presence of coating with thin layers of gold and platinum of 20 nm in thickness at different temperatures ranging from the room temperature to about 106 K under excitation by a light source with the wavelength of approximately 400 nm. According to the observations, illumination in the case of the (BA)2PbI4 structure at 120 K can be enhanced by 12.9 times the illumination at room temperature. In addition, illumination in the case of the (PEA)2PbI4 structure coated with a 20 nm thick platinum layer at 173 K can be enhanced 12.2 times the illumination at room temperature. These results suggest that two-dimensional organic-inorganic hybrid structures (especially (BA)2PbI4 and (PEA)2PbI4 structures) can be useful for the design of novel electronics and optoelectronics devices.
Keywords: Two-Dimensional Organic-Inorganic Hybrid, Luminescence, Gold, Platinum Thin, Film Low Temperature -
Pages 31-44
The primary objective of the current research is to produce polymeric nanofibers of chitosan and polyvinyl alcohol containing chicory plant extract and then evaluate their antibacterial effects. As remarked by numerous published articles, the chicory plant proved to be able to modulate the activity and growth of bacteria. For this reason, chicory plant extract was added to the fiber precursor in the amounts of 1, 2, and 3 %. Finally, the morphology and antibacterial properties of the resultant nanofibers were investigated. The results from Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) confirmed the formation of uniform fibers whose diameters decreased from 144 nm to 95 nm with an increase in the amount of the extract in the sample. In addition, Energy Dispersive X-ray (EDX) and X-map analyses confirmed the presence of elements of carbon, oxygen, nitrogen, chlorine, potassium, sodium, and copper in the precursor of the fibers containing the extract and their uniform distribution. In this study, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) helped identify the functional groups and chemical bonds in the synthesized nanofibers. According to the Ultraviolet-Visible thermometry (UV-VIS) results, one emission in the ultraviolet region with the wavelength of 263 nm and two emissions in the ultraviolet and visible regions with the wavelengths of 263 nm and 372 nm were observed in the absorption spectrum of nanofibers without and with the extract, respectively. examination of the antibacterial properties in the present study confirmed that upon increasing the amount of the extract in the sample, the antibacterial effect of the electrospun nanofibers would be intensified in exposure to both Escherichia coli and Staphylococcus aureus.
Keywords: Electrospinning, Nanofibers, Chitosan, Chicory, Antibacterial -
Pages 45-54
In this study, tungsten disulfide nanostructures are synthesized on the Si/SiO2 substrates by thermal chemical vapor deposition in a three-zone furnace. For this purpose, sulfur and tungsten oxide powders are first placed under argon gas in the first and third regions of the furnace at 220 and 1100 °C, respectively. A scanning electron microscope is then used to evaluate the morphology of the grown layers. The images confirm the growth of WS2 hexagonal flakes. The samples are then placed in a ceramic plant in the center of a single-zone furnace for re-annealing. The grown layers are reheated under different gases of Argon, Argon/Hydrogen, Oxygen, and Ammonia/Water at 450 °C for 30 minutes. To evaluate the annealing effect, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, and Ultraviolet-Visible spectroscopy are employed. The results confirmed the effect of the Argon/Hydrogen atmosphere on the improvement in the optical and crystalline properties of the WS2 synthesized layers.
Keywords: Tungsten Sulfide, Thermal Chemical Vapor Deposition, Optical Properties, Heat Treatment -
Pages 55-64
In this study, lead zirconate titanate (PZT) and Nb-doped PZT (PZTN) were synthesized by two-step solid-state reaction method. To this end, ZrTiO4 (ZT) was first synthesized at 1450 °C for four hours. In the next step, PZT was synthesized by calcination of appropriate amounts of PbO and ZT. Calcination of (PbO+ZT) was performed at 850 °C. Next, the prepared PZT powder was doped by 0.02, 0.05, and 0.12 mol % of Nb2O5. The cylindrical pellets of the PZT and PZTN powders were sintered at 1300 °C. The electrical properties of PZT and PZTN samples were studied at 1 KHz. The experimental results indicated that upon increasing the amount of Nb up to 0.05 mol % in the PZTN samples, the piezoelectric charge coefficient (d33), relative dielectric constant (εr), and dissipation factor (tanδ) would also increase. However, the increase in the amount of Nb over 0.05 resulted in a negative effect on the electrical properties. The values of the mentioned electrical properties in the 0.05Nb-doped sample were 360 pC/N, 1400, and 2.4, respectively.
Keywords: PZT, Two-Step Solid-State Synthesis, PZTN, Electrical Properties -
Pages 65-85
In this study, the density, compression and mechanical properties of Si3N4-SiO2 composite with different ratios of 0, 3, 5 and 7 wt.% Eu2O3 and 10 wt.% SiO2 as additive were stdudied. Production of composite ceramics in this study was first done by preparing the powder using mixing and milling for 12 h, then forming by cold pressing method and cold isostatic pressing method and finally sintering by spark plasma sintering process. The samples were incubated at 1750 °C for 15 min at a heating rate of 100 °C / min and a pressure of 40 MPa at maximum temperature under vacuum atmosphere. After the grinding process, the particle size of the initial powder mixture was reduced by about 19 %. The results show that after the cold isostatic pressing process, the relative density of the samples increased by 14.67 %. The high amount of beta phase of silicon nitridein the 7%Eu2O3 sample indicates the sufficient amount of liquid phase during the sintering process and the improvement of the dissolution, diffusion and precipitation mechanism, and finally increase the rate of phase transformation of alpha to beta. The highest hardness of 21.61 GPa was observed in 5% Eu2O3 sample, which indicates high density, advancement of dissolution-diffusion mechanism and deposition of nitride compounds in sintering process. Eu2O3 sample due to the presence of glass phase with it can show a amount of toughness 6.1 MPa.m1/2compared to other samples.
Keywords: Keyword 1, Si3n4 Keyword 2, Eu2O3 Keyword 3, SPS Keyword 4Mechanical properties (Times New Roman 7)