فهرست مطالب

فصلنامه مواد پیشرفته و پوشش های نوین
پیاپی 43 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/04/13
  • تعداد عناوین: 7
|
  • طیبه محبی، مجید میرزایی*، مسعود همدانیان صفحات 1-22

    از زمان کشف Ti3C2 MXene در سال 2011، تحقیقات مستمر در توسعه فازهای MAX جدید و استخراج مکسن از آنها انجام شده است. مکسن‏ها به دلیل ساختار منحصر به فرد، آب دوستی عالی، رسانایی گروه‏ های عملکردی شیمیایی سطح قابل تنظیم، دارای یک سری خواص شگفت‏انگیز هستند. در این مقاله، مروری جامع از اچانت‏ها که به طور گسترده برای اچ عنصر A از فازهای MAX که منجر به تشکیل مکسن می‏شوند نیز مورد بحث قرار گرفته است. مشابه سایر مواد دو بعدی، به دلیل نیروهای قوی واندروالس، لایه های مکسن به ناچار تحت تجمع انباشته قرار می گیرند که منجر ب ه از دست دادن شدید مکان های فعال الکتروشیمیایی می شود. اگر بتوان از تجمع لایه های مکسن را به طور موثری جلوگیری کرد، عملکرد الکتروشیمیایی آن ها افزایش می یابد. لذا در قسمت بعدی مقاله، ترکیباتی که منجر به افزایش فاصله بین صفحات مکسن شده معرفی می‏گردد و در نهایت پایانه‏ های سطحی مانند گروه‏های -O، -OH، -F موجود در مکسن که تا حد زیادی بر خواص آنها تاثیر می‏گذارد معرفی می‏شود.

    کلیدواژگان: مکس، مکسن، اچ، شیمی سطح
  • مصدق کشاورز* صفحات 24-34
    در این کار، مایع یونی اسید پروتیک جذاب بر پایه سنتز مایع یونی بر پایه کاتیون آلی تری آزولونیم و آنیون هیدروژن سولفات، به عنوان دسته جدیدی از مایعات یونی، با استفاده از روش های ساده و سازگار با محیط زیست ساخته شدند و سپس به عنوان کاتالیزور بسیار مناسب و قابل استفاده مجدد در شرایط بدون حلال برای تسریع واکنشهای سه جزئی آلی برای سنتز مشتقات 3،3-دی آریل اکسیندول متقارن استفاده گردید. کاتالیزور مایع یونی اسیدی در دو مرحبه سنتز شد. در مرحله اول از واکنش بین 1-بنزیل،4-فنیل،3،2،1-تری آزول با 4،1-بوتان سولتون نمک آلی یونی سنتز شد و سپس در مرحله دوم به این نمک یونی سولفوریک اسید اضافه گردید تا مایع یونی اسیدی مورد نظر تهیه گردد. این مایع یونی اسیدی توسط رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن (1H NMR و 13C NMR) شناسایی شد. جدید بودن، خطر کم برای محیط زیست، روش کار ساده، ورکاپ آسان، واکنش تمیز، زمان واکنش کوتاه، بازده بالا و سنتز آسان کاتالیزورها، برخی از مزایای این کار ها هستند. همچنین، این کاتالیزور می تواند به راحتی از طریق فیلتراسیون بازیافت شود و برای هشت دوره متوالی بدون کاهش چشمگیر در فعالیت استفاده شوند.
    کلیدواژگان: تری آزول، مایع یونی اسیدی، دی آریل اکسیندول، سنتز سبز
  • سونیا محمدحسینی ترامونی* صفحات 36-44
    اخیرا، نانوذرات پلاسمونیک با خواص نوری منحصربه فرد در نانوپزشکی از حسگر زیستی نوری گرفته تا تصویربرداری زیستی و تحویل دارو مورد استفاده قرار گرفته اند. در این میان، نانوذرات طلا با اندازه بسیار کوچک و یکنواخت، به دلیل سمیت پایین برای این کاربردها مطلوب هستند. در این پژوهش کاهش نمک های طلا بوسیله سدیم بورو هیدراید با موفقیت منجر به تهیه شبکه های ژلاتین وصل شده به نانوذرات فلزی شد. ژلاتین به دلیل داشتن خاصیت زیست سازگاری بالا در عملکرد به عنوان عامل تثبیت کننده بسیار مناسب بوده و علی رغم سایر عامل های پوششی آلی، سمیت نانوذرات را کاهش می دهد. این نانومواد با آنالیزهای طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR)، جذب اپتیکی، فوتولومینسانس (PL)، تصویر میکروسکوپ الکترون عبوری (TEM)، و پراش پرتوی ایکس (XRD) مورد مطالعه قرار گرفتند. و تاثیر غلظت عامل احیا کننده در تشکیل این نانوذرات طلا با عامل پوششی ژلاتین، و خواص اپتیکی آن ها بررسی شد. این نانومواد برای ساخت قطعات با نورتابی بالا در ابعاد نانو بسیار نوید دهنده هستند. علاوه بر این، از آنجایی که مواد غیرسمی و حلال در سنتز استفاده شده است، ادغام این ذرات در انواع سیستم ها، به ویژه آن هایی که مربوط به کاربردهای بیولوژیکی و زیست پزشکی هستند، می تواند عملی و مفید باشد.
    کلیدواژگان: نانوذرات طلا، ژلاتین، فوتولومینسانس، جذب اپتیکی، عامل احیاکننده
  • محمد تاجیک ایجدانی، علی ملکی* صفحات 46-56
    تداخل امواج الکترومغناطیسی ناخواسته یک نگرانی در کاربردهای نظامی و صنعتی می باشد. تحقیقات گسترده ای بر روی مواد محافظ تداخل الکترومغناطیسی، از جمله پوشش های جذب کننده رادار متمرکز شده است. مواد با خواص دی الکتریک یا مغناطیسی مانند مگنتیت و پلیمرها، جاذب موثری بوده اند. فلزات و مواد کربنی نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. با این حال، اکسید گرافن کاهش یافته (RGO) تطبیق امپدانس ضعیفی دارد. ترکیب RGO با مواد مغناطیسی تطبیق امپدانس را بهبود می بخشد. نانوکامپوزیت های سه گانه و چهارگانه، از جمله پلیمرهای رسانا، نوید بخش جذب امواج مایکروویو و رادیویی هستند. این مطالعه بر روی کامپوزیت های نانومتخلخل RGO/Fe3O4 بر پایه پلی آنیلین تمرکز دارد. این کامپوزیت ها خواص جذب امواج الکترومغناطیسی استثنایی را از خود نشان می دهند و سنتز آنها از به یک روش ساده انجام می شود. این مطالعه به مواد محافظ تداخل الکترومغناطیسی کمک کرده و پتانسیل کامپوزیت های RGO/Fe3O4/PANI را برجسته می کند.
    کلیدواژگان: اکسید گرافن احیا شده، پلی آنیلین، نانوکامپوزیت های مغناطیسی، تطبیق امپدانس، مواد جذاب موج، تداخل الکترومغناطیسی
  • رضا محمدی برنجگانی، رضا درویشی*، ژیلا بیغمی، مرضیه خیبری، علیرضا نیک نام، قاسم پیام صفحات 58-68

    نشاسته و مشتقات آن سودمندی خود را در فرآیند های لخته سازی ثابت کرده اند. در میان این مشتقات، نشاسته کاتیونی به طور گسترده در صنعت تصفیه آب به عنوان عامل تعلیق کننده و فرایند های جذب سطحی مورد استفاده قرار گرفته است. نشاسته کاتیونی با افزودن مواد شیمیایی دارای گروه های کاتیونی معین به نشاسته طبیعی تهیه می شود. نشاسته های کاتیونی مدت ها به عنوان افزودنی در ساخت کاغذ مورد استفاده قرار گرفته است تا استحکام مکانیکی را بهبود بخشد و ویژگی های ماندگاری بهتر و سریع تر را فراهم سازد. این بررسی، مطالعات اخیر در مورد تهیه، ساختار و سازوکار جذب سطحی در لخته ساز های نشاسته کاتیونی را به طور خلاصه مورد بحث و بررسی قرار می دهد. مهم ترین کاربرد لخته ساز ها در تصفیه آب می باشد. تاسیسات تصفیه آب از مواد منعقد کننده برای خنثی سازی ذرات باردار معلق در آب استفاده می کنند. این مطالعه همچنین فرآیندهای تهیه ی متعارف و استخلافات کاتیونی نشاسته های کاتیونی را توصیف می کند و به کاربردهای فعلی و بالقوه آنها در لخته سازی می پردازد. علاوه بر این، تاثیر پارامتر های ساختاری و عملیاتی در سازوکار و میزان جذب سطحی نشاسته کاتیونی به طور خاص در مورد ریزاندامگان ها مورد بررسی قرار گرفته است. همه مطالعات ذکر شده با هدف بیان توانایی بالای نشاسته های کاتیونی در جهت لخته سازی و تصفیه پساب با عملکردی مناسب و مقرون به صرفه مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: نشاسته کاتیونی، لخته ساز، جذب سطحی، ریزاندامگان، تصفیه پساب
  • علی ملکی*، محمد تاجیک ایجدانی صفحات 70-80
    مواد جاذب مایکروویو کارآمد برای کاربردهای مختلف که از هواپیماهای نظامی تا تجهیزات ارتباطی را شامل می شود، حیاتی هستند. این تحقیق با پرداختن به چالش ها در کاهش امواج نوار S (2 تا 4 گیگاهرتز)، بر توسعه مواد جاذب مایکروویو با کارایی بالا و بررسی پتانسیل گرافن در ترکیب با عناصر مغناطیسی متمرکز شد. فریت کبالت که به دلیل خواص مغناطیسی امیدوارکننده آن شناخته شده است، اساس این کامپوزیت ها را تشکیل می دهد. اما، محدودیت های ذاتی CoFe2O4 خالص منجر به بررسی رویکردهای جدید، از جمله ادغام مشتقات گرافن مانند اکسید گرافن احیا شده (rGO) و پلیمرهای رسانا مانند پلی آنیلین شد. این سنتز شامل ترکیب نمک های آهن، منابع کبالت و rGO، بهینه سازی واکنش های شیمیایی خاص برای تولید کامپوزیت های rGO/CoFe2O4 و rGO/CoFe2O4/PANI بود. تجزیه و تحلیل ساختاری از طریق تکنیک های مختلف حضور گروه های عاملی متمایز، مورفولوژی کامپوزیت ها ، رفتارهای حرارتی و مغناطیسی آنها را نشان داد. تجزیه و تحلیل جذب مایکروویو، اثربخشی کامپوزیت را، به ویژه در 7 گیگاهرتز، در به حداقل رساندن بازتاب امواج الکترومغناطیسی برجسته کرد. همچنین، حضور پلی آنیلین به طور قابل توجهی نفوذپذیری الکتریکی کامپوزیت را افزایش داد و به جذب موثر امواج مایکروویو به دلیل تطابق مناسب مقاومت کامپوزیت کمک کرد. در نتیجه، کامپوزیت rGO/CoFe2O4/PANI سنتز شده پتانسیل استثنایی را به عنوان یک ماده جاذب مایکروویو کارآمد در محدوده نوار S نشان داد. این کامپوزیت سه تایی نوآورانه، راه را برای کاربردهای پیشرفته در زمینه های متنوعی که تضعیف امواج الکترومغناطیسی مهم است، هموار می کند.
    کلیدواژگان: اکسیدگرافن احیا شده، فریت کبالت، پلی آنیلین، نانوکامپوزیت مغناطیسی، جذب ماکروویو
  • فائزه زلفی گل، وحید حدادی اصل*، علی یار جوادی، علی صالحی، بابک کریمی گوبک تپه صفحات 82-90
    پروتئین های موسین، از اجزاء اصلی لایه مخاطی دستگاه تنفسی انسان هستند که با عبورپذیری کنترل شده از طریق تشکیل ساختار شبکه ای و همچنین برهمکنش الکترواستاتیکی و فعالیت سطحی، علاوه بر وظیفه ی دفاعی در برابر عناصر خارجی، وظیفه ی ایجاد تعادل دینامیکی در بخش فوقانی دستگاه تنفسی را برعهده دارند. در این پژوهش نقش بار الکتریکی بر عملکرد پروتئین موسین، با معرفی و استفاده از روش آزمون پروفایل قطره برای اندازه گیری کشش سطحی دینامیکی و الاستیسیته سطحی برای محدوده وسیعی از غلظت های پروتئین موسین (از 1 تا 1000 نانومولار) در محلول بافری، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج اندازه گیری دینامیک کشش سطحی، نشان دهنده سرعت بالای جذب این پروتئین بزرگ مولکول در فصل مشترک آب و هوا برای غلظت های بالای 100 نانومولار است. این موضوع به معنای تشکیل سریع لایه ساختار یافته محافظ در دستگاه تنفسی است. اندازه گیری مولفه الاستیتسیته سطح نیز با استفاده از نوسان سطح فصل مشترک در بسامدهای مختلف نشان دهنده مقادیر بالای الاستسیته در این لایه جذب ساختار یافته ، است.
    کلیدواژگان: پروتئین موسین، آنالیز پروفایل قطره، دینامیک کشش سطحی، سینتیک جذب سطحی، فصل مشترک
|
  • Tayyebeh Mohebbi, Majid Mirzaee *, Masoud Hamadanian Pages 1-22

    Since the discovery of Ti3C2 MXene in 2011, continuous research has been carried out in the development of new MAX phases and the extraction of MXene from them. MXene has a series of exceptional properties due to its unique structure, excellent hydrophilicity, and conductivity of adjustable surface chemical functional groups. In this paper, a comprehensive review of the etchants widely used for the etching of A element from MAX phases leading to the formation of Maxene is also discussed. Similar to other 2D materials, due to strong van der Waals forces, MXene layers inevitably undergo stacking, leading to a severe loss of electrochemically active sites. If the accumulation of MXene layers can be prevented effectively, their electrochemical performance will increase. Therefore, in the next part of the article, the compounds that lead to an increase in the distance between the MXene layers are introduced, and finally the surface terminals such as -O, -OH, -F groups in MXene, which significantly affect their properties, are presented.

    Keywords: Max, Mxene, Etch, Surface Chemistry
  • Mosadegh Keshavarz * Pages 24-34
    In this work, three novel 1,4-butane sultone-based Brønsted acidic ionic liquids with hydrogen sulfate conter-anion are prepared. These newly introduced ionic liquids were synthesized from a two-steps reaction. The reaction includes ring opening of 1,4-butane sultone using 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole as nitrogen nucleophile sources to obtain zwitterions and then follow by acidification treatment with sulfuric acid to obtain novel Brønsted acidic ionic liquid. The prepared task specific ionic liquids and their stable intermediates were characterized by FT-IR, 1HNMR and 13C-NMR analysis techniques. Their catalytic efficiency was checked for the preparation of symmetric 3,3′-diaryloxindoles compounds. It was found that the introduced acidic ionic liquids are completely green, environmental benign, task specific and have high catalytic stability. These novel acidic ionic liquids are simply separable by extraction from organic phase by solving in water up to eight consecutive runs and give the target products in short reaction times at high yields. This catalyst could be considered as great alternative for old previously reported catalysts.
    Keywords: Triazole, Acidic Ionic Liquid, Diaryloxindoles, Green Synthesis
  • Sonia Mohammad Hosseini Toramuni * Pages 36-44
    Recently, plasmonic nanoparticles with unique optical properties have been used in nanomedicine ranging from optical biosensing to bioimaging to drug delivery. Meanwhile, gold nanoparticles with very small and uniform size are desirable for these applications due to their low toxicity. In this project, reduction of gold by sodium borohydride (NaBH4) led to preparation of metal nanoparticles anchored gelatin matrix successfully. Due to its high biocompatibility, gelatin is very suitable as a stabilizing agent and despite other organic capping agents, it reduces the toxicity of these Au nanoparticles (Au Nps). These nanomaterials have been studied using Fourier transformed infrared (FT-IR), Optical Absorption, Photoluminescence (PL) spectroscopy techniques, using transmission electron microscope (TEM) and X ray diffraction (XRD). And influence of different concentrations of reducing agent have been investigated in preparation and optical properties of Au Nanoparticles with Gelatin as a capping agent. These nanomaterials are very promising for making devices with high luminosity in nano dimensions. In addition, since non -toxic and solvent materials are used in synthesis, the integration of these particles into a variety of systems, especially those related to biological and biomedical applications, can be practical and useful.
    Keywords: Gold Nanoparticles, Gelatin, Photoluminescence, Optical Absorption, Reducing Agent
  • Mohammad Tajik Ijdani, Ali Maleki * Pages 46-56
    Unwanted electromagnetic wave interference poses significant challenges in military and industrial contexts, prompting extensive research into electromagnetic interference shielding materials, particularly radar absorbing coatings. Materials with inherent dielectric or magnetic properties, such as magnetite and polymers, have proven effective in wave absorption, alongside investigations into metals and carbon-based materials. Nevertheless, reduced graphene oxide (RGO) presents a drawback due to its suboptimal impedance matching. To address this limitation, researchers have explored the enhancement of impedance matching by incorporating RGO with magnetic materials. Emerging as promising candidates are ternary and quaternary nanocomposites, including conducting polymers, offering the potential to effectively absorb microwave and radio waves. This study focuses on RGO/Fe3O4 nanoporous composites incorporating polyaniline. These composites exhibit remarkable capabilities in the absorption of electromagnetic waves, coupled with a straightforward synthesis process. The study makes a significant contribution to the realm of electromagnetic interference shielding materials, underscoring the considerable promise held by RGO/Fe3O4/PANI composites.
    Keywords: Reduced Graphene Oxide, Magnetic, Polyaniline Electromagnetic Shielding
  • Reza Mohammadi Berenjegani, Reza Darvishi *, Zhila Beighami, Marzieh Kheibari, Alireza Nikname, Ghasem Payam Pages 58-68

    Starch and its derivatives have proven their usefulness in flocculation processes. Among these derivatives, cationic starch has been widely used in the water treatment industry as a suspending agent and surface absorption processes. Cationic starch is synthesized by adding chemical materials with certain cationic groups to natural starch. Cationic starches have long been used as additives in papermaking to improve mechanical strength and provide better and faster shelf-life properties. This review briefly discusses the recent studies on the synthesis, structure and mechanism of surface adsorption in cationic starch flocculants. The most important use of flocculants is in water purification. Water treatment facilities use coagulants to neutralize charged particles suspended in water. This study also describes conventional synthetic processes and cation substitutions of cationic starches and addresses their current and potential applications in flocculation. In addition, the effect of structural and operational parameters on the mechanism and extent of cationic starch surface absorption has been investigated, especially in the case of microorganisms. All the mentioned studies have been investigated with the aim of expressing the high ability of cationic starches in the direction of flocculation and wastewater treatment with efficient and cost-effective performance.

    Keywords: Cationic Starch, Flocculant, Surface Adsorption, Microorganisms, Wastewater Treatment
  • Ali Maleki *, Mohammad Tajik Ijdani Pages 70-80
    Efficient microwave absorbing materials are critical for a variety of applications ranging from military aircraft to communications equipment. Addressing the challenges in reducing S-band (2-8 GHz) waves, this research focused on the development of high-performance microwave absorber materials and investigating the potential of graphene in combination with magnetic elements. Cobalt ferrite, known for its promising magnetic properties, forms the basis of these composites. However, the inherent limitations of pure CoFe2O4 led to the investigation of new approaches, including the incorporation of graphene derivatives such as reduced graphene oxide (rGO) and conductive polymers such as polyaniline. This synthesis included combining iron salts, cobalt sources and rGO, optimizing specific chemical reactions to produce rGO/CoFe2O4 and rGO/CoFe2O4/PANI composites. Structural analysis through different techniques showed the presence of distinct functional groups, the morphology of the composites, their thermal and magnetic behaviors. Analysis of microwave absorption highlighted the effectiveness of the composite, especially at 7 GHz, in minimizing the reflection of electromagnetic waves. Also, the presence of polyaniline significantly increased the electrical permeability of the composite and contributed to the effective absorption of microwaves due to the appropriate matching of the composite resistance. In conclusion, the synthesized rGO/CoFe2O4/PANI composite showed exceptional potential as an efficient microwave absorber material in the S-band range. This innovative ternary composite paves the way for advanced applications in diverse fields where attenuation of electromagnetic waves is important.
    Keywords: Cobalt Ferrite Composites, Reduced Graphene Oxide, Polyaniline
  • Faezeh Zolfigol, Vahid Haddadi-Asl *, Aliyar Javadi, Ali Salehi, Babak Karimigobaktappeh Pages 82-90
    Mucin proteins are essential components of the human respiratory system, playing a crucial role in maintaining controlled permeability through the formation of a reticulated structure and electrical charge (exhibiting high surface activity). In addition to their defensive function against external elements, mucins contribute to the dynamic equilibrium in the upper respiratory tract. This study investigates the role of electrical charge in the performance of mucin proteins by introducing and utilizing the drop profile tensiometry method to measure dynamic surface tension and surface elasticity across a wide range of mucin protein concentrations (ranging from 1 to 1000 nanomolar) in buffered solutions. The measurement results of dynamic surface tension indicate a high absorption rate of these large-molecule proteins at the air-water interface for concentrations exceeding one hundred nanomolar. This observation highlights the rapid formation of a structured protective layer in the respiratory system. The measurement of surface elasticity parameters, utilizing interfacial oscillations at different frequencies, demonstrates elevated values of elasticity within the absorbed structured layer.
    Keywords: Mucin Protein, Droplet Profile Analysis, Surface Tension Dynamics, Surface Adsorption Kinetics, Interface