مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1398 | دوره:38 | شماره:4 |تعداد مقالات:11

در این پژوهش، ساختارهای هفت لایه نانولیفی از پلیمرهای پلی کاپرولاکتون: کیتوسان حاوی دو داروی ضدسرطان متوتروکسات و 5-فلوئوروراسیل، به منظور رهایش کنترل شده دارو، تولید و ارزیابی شد. برای این منظور، لایه های دوم، چهارم و ششم حاوی دارو مابین لایه های فاقد دارو قرار گرفتند. مورفولوژی سطح و ساختار شیمیایی نانوالیاف فاقد دارو و حاوی دارو به ترتیب به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی مادون قرمز ارزیابی شد. نرخ رهایش دارو در محلول بافر فسفات سالین (4/7=pH) و غلظت داروی آزادشده با استفاده از روش اسپکتروفتومتری محاسبه شد. خواص مکانیکی نمونه های تک و چندلایه نیز اندازه گیری شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تولید الیاف یکنواخت و بدون دانه را نشان داد. طیف مادون قرمز نمونه ها حضور دارو در مخلوط پلیمری بدون هیچ نوع برهم کنشی را تایید کرد. نتایج حاکی از آن بود که با افزایش مقدار کیتوسان، ساختاری شکننده تشکیل شده و درصد ازدیاد طول کاهش می یابد. رهایش دو داروی متوتروکسات و 5-فلوئوروراسیل در محیط خنثی به مدت 26 روز بررسی شد و نتایج بیانگر یک رهایش آرام و پایدار بود.

در این پژوهش، اتصال ترکیب بین فلزی Ni3Al با استفاده از فرایند فاز مایع گذرا و لایه میانی مس خالص مورد بررسی قرار گرفت. فرایند اتصال دهی در یک کوره خلا، در دمای 1050 درجه سانتی گراد به ازای زمان های مختلف 30، 60، 90 و120 دقیقه انجام شد. اثر تغییرات زمان بر ریزساختار و خواص مکانیکی منطقه اتصال بررسی شد. نتایج آزمون پراش انرژی اتصالات، تشکیل مناطق انجماد همدما، انجماد غیرهمدما و متاثر از نفوذ در زمان های مختلف را تایید کرد. پس از 90 دقیقه، فازهای یوتکتیک ترد و شکننده همچنان در خط اتصال وجود داشت. حال آنکه با افزایش زمان فرایند تا 120 دقیقه، یک محلول جامد غنی از مس در خط اتصال تشکیل شد. بیشترین سختی در منطقه متاثر از نفوذ و به واسطه تشکیل ترکیبات تردتر، حاصل شد. با افزایش زمان فرایند تا 90 دقیقه، سختی در خط مرکزی اتصال افزایش یافت. پس از 120 دقیقه، سختی در خط مرکزی اتصال تا حدود 224 ویکرز کاهش یافت. بیشترین استحکام برشی در حدود 60 مگاپاسکال در زمان فرایند 30 دقیقه و به واسطه تشکیل زمینه غنی از نیکل در محل اتصال به دست آمد. با افزایش زمان تا 90 دقیقه، میزان استحکام برشی تا حدود 34 مگاپاسکال کاهش یافت. پس از 120 دقیقه و به دلیل تشکیل محلول جامد غنی از مس و نیز از بین رفتن ترکیبات یوتکتیک، استحکام برشی مجددا تا حدود 44 مگاپاسکال افزایش یافت. ارزیابی سطوح شکست نشان داد که تا زمان 90 دقیقه، شکست بیشتر از نوع ترد بوده حال آنکه با افزایش زمان تا 120 دقیقه شکست به صورت نرم اتفاق افتاده است.

هدف از این پژوهش، ارزیابی اثر عوامل کیلیت شونده گلیسیرول (کیلیت شونده سه دندانه ای، GLY) و اتیلن دی آمین (کیلیت شونده دودندانه ای، en) بر ریخت و تغییرات فازی نانوذرات اسپینل سنتز شده به روش سل-ژل است. مشخصه یابی نمونه ها با پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مجهز به طیف سنج تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDX) انجام شد. نتایج فازیابی نمونه ها نشان داد که هر دو نمونه سنتز شده با عوامل GLY و en دارای فاز مکعبی اسپینل بودند. نمونه سنتز شده با اتیلن دی آمین دارای ریخت هرمی شکل و اندازه ذره در محدوده 55-50 نانومتر بود، درحالی که نمونه تهیه شده با گلیسیرول دارای ریخت کروی با اندازه ذرات کوچک تر در محدوده 25-20 نانومتر بود. درنهایت، سازوکار پیشنهادی برای تغییرات ریخت نانوذرات اسپینل مورد بحث قرار گرفت.

در این پژوهش، خواص اپتیکی تنگستن دی سولفید شامل تابع دی الکتریک، ضریب شکست استاتیکی، سهم موهومی تابع دی الکتریک، شکاف اپتیکی، طیف اتلاف انرژی و خواص مغناطیسی آن مطالعه شده است. محاسبات توسط بسته محاسباتی کوانتوم اسپرسو برپایه نظریه تابعی چگالی و با روش شبه پتانسیل انجام شده است. ضرایب شکست استاتیکی مربوط به این ترکیب در راستاهای مختلف x و z به ترتیب معادل 66/3 و 55/2 محاسبه شد. اندازه شکاف اپتیکی حاصل از سهم موهومی تابع دی الکتریک، معادل 45/1 الکترون ولت محاسبه شد. همچنین انرژی پلاسمون حجمی حاصل از طیف اتلاف انرژی در راستاهای x و z به ترتیب برابر با 95/17 الکترون ولت و 25/17 الکترون ولت به دست آمد.

سرباره آمورف فولاد حاوی غلظت های مختلف ضایعات شیشه (20، 40، 50، 60 و 70 درصد وزنی)، کاربید سیلیسیم (SiC) مخلوط و کامپوزیت حاصل از آنها تهیه شد. بنابر تصاویر میکروسکوپی حرارتی، انقباضات کامپوزیت سرباره-شیشه در دمای 1050 درجه سانتی گراد آغاز شد. در تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از ریزساختار کامپوزیت سرباره-کاربید سیلیسیم (عامل فوم زا)، تخلخل های تونل مانند با ابعادی در محدوده 1000-500 میکرون در اثر خروج محصولات گازی ناشی از تجزیه فاز کاربیدی، مشاهده شد. با افزودن شیشه ضایعاتی (تا 50 درصد وزنی) به این کامپوزیت و تف جوشی در دمای 1200 درجه سانتی گراد، اندازه این حفرات با کاهش10 برابری به 50 میکرون رسیده و کروی شدند. با افزایش فاز شیشه، تخلخل کلی در کامپوزیت سرباره-شیشه-کاربید سیلیسیم تا 80 درصد وزنی افزایش و استحکام تا 2/3 مگاپاسکال کاهش یافت. کامپوزیت سرباره-شیشه (با نسبت وزنی مساوی) با چگالی 8/0 گرم بر سانتی متر مکعب در گروه مواد فومی متخلخل طبقه بندی شد. همچنین وجود فاز شبه ولاستونیت در کامپوزیت بعد از تف جوشی گزارش شد.

آلیاژ Ti-6Al-4V به دلیل خواص ویژه ای از جمله چگالی کم، استحکام و مقاومت به خوردگی بالا کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف به ویژه هوافضا پیدا کرده است. با این حال، یکی از مشکلات عمده استفاده از این آلیاژ، خواص تریبولوژیکی ضعیف آن تحت بارهای نسبتا زیاد است. در پژوهش حاضر، به منظور بهبود خواص تریبولوژیکی آلیاژ (Ti-6Al-4V)، از اضافه کردن ذرات کروم به ورق در محیط حاوی نیتروژن در فرایند جوشکاری قوس تنگستن (TIG) استفاده شد. بررسی های ریزساختاری به کمک میکروسکوپ نوری، آنالیز پراش پرتوی ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی، تشکیل ذرات TiN، TiCr2 و Cr2N در زمینه ای از فاز سخت تیتانیم را تایید کرد. سختی لایه آلیاژی شده با TIG به HV0. 3 1000 افزایش یافت که چهار برابر بیشتر از سختی آلیاژ پایه بود. همچنین، نرخ سایش نمونه های آلیاژسازی شده با کروم و نیتروژن تحت بار 30 نیوتن و مسافت 1000 متر، 9/5 برابر نسبت به نمونه آلیاژ بدون پوشش، کاهش یافت.

در تحقیق پیش رو، سنتز پودر هافنیم دی بوراید به روش احیای کربوترمال در حالت جامد بررسی شده است. به این منظور، از هافنیم دی اکساید، اسید بوریک، کربن اکتیو و یا رزین فنولیک به عنوان مواد اولیه واکنش کربوترمال استفاده شد. پس از 4-2 ساعت آسیاکاری مواد اولیه با آسیای ماهواره ای در محیط اتانول، مخلوط حاصل با گرما خشک و سپس تحت فشار 30-20 بار قرص های فشرده ایجاد شد. در ادامه، قرص ها به مدت یک ساعت در بوته گرافیتی تحت دمای 1600-1500 درجه سانتی گراد در اتمسفر آرگون عملیات حرارتی شد. محصول پودری توسط پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی توزیع انرژی (EDS) و تصویربرداری پراکندگی الکترون بازگشتی (BSE) بررسی شد. دمای عملیات حرارتی، میزان اسید بوریک، زمان عملیات حرارتی و آسیاکاری به عنوان چهار عامل اثرگذار بر سنتز و اندازه پودر هافنیم دی بوراید شناسایی شد. بر اساس نتایج میکروسکوپی الکترونی روبشی، ریزساختار نامنظم با اندازه ذرات 4-2 میکرومتر برای پودر هافنیم دی بوراید مشاهده شد. بهترین نمونه با نسبت مولی هافنیم دی اکساید: کربن رزین فنولیک: اسید بوریک معادل 1: 5: 5 مول در دمای 1600 درجه سانتی گراد و پس از یک ساعت عملیات حرارتی، به دست آمد. نتایج پراش پرتو ایکس سنتز هافنیم دی بوراید خالص با اندازه کریستالیت حدود 60 نانومتر را تایید کرد.

توان خورشیدی تمرکزیافته یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر است که در آن از انرژی حرارتی تابش خورشیدی در توربین بخار برای تولید شبکه برق استفاده می شود. تابش خورشیدی به وسیله یک رآکتور گیرنده خورشیدی و روی سطح یک جاذب تابشی متخلخل جذب می شود. در این پژوهش، تولید و ارزیابی خواص مکانیکی و حرارتی جاذب ماکرومتخلخل کاربید سیلیسیم به منظور استفاده در رآکتور خورشیدی مدنظر قرار گرفته است. بر این اساس، فوم های کاربید سیلیسیم تولید و بر اساس اندازه حفرات به سه دسته (5, 12, 75 ppi) دسته بندی شد. رفتار مکانیکی و مقاومت به شوک حرارتی فوم های متخلخل در محدوده دمای کاری جاذب (1200-25 درجه سانتی گراد) ارزیابی شد. نتایج نشان داد که استحکام فشاری ویژه (نسبت استحکام فشاری به وزن) فوم ها به صورت اکسپونانسیلی با کاهش درصد تخلخل (ɛ ) و اندازه حفرات آنها، افزایش می یابد. همچنین برای فوم های با اندازه حفرات ریزتر، کاهش قابل توجه در استحکام مکانیکی در اثر شوک حرارتی، مشاهده شد. دلیل آن می تواند افزایش تعداد بازوهای با استحکام مکانیکی ضعیف در واحد حجم باشد. لذا از دیدگاه مقاومت مکانیکی، فوم های متخلخل دارای اندازه حفرات درشت تر دارای مقاومت به شوک حرارتی بیشتر برای کاربرد به عنوان جاذب خورشیدی هستند.