مواد نوین
سال:1398 | دوره:9 | شماره:3 (پیاپی 35) |تعداد مقالات:13

روشی ساده و جدید برای سنتز نانوگل های کبالتیت نیکل با استفاده از روش الکتروشیمیایی و عملیات حرارتی در دمای مشخص ایجاد شد. این روش شامل رسوب نشانی همزمان پیش ماده های هیدروکسیدی نیکل و کبالت روی زیرلایه فوم نیکلی می باشد و در ادامه تبدیل پیش ماده ی هیدروکسیدی به اکسیدی با استفاده از عملیات حرارتی منجر به ایجاد ساختار اسپینل کبالتیت نیکل می شود. پوشش حاصله با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، طیف اسپکتروسکوپی فوتوالکترون اشعه ی ایکس(XPS) و آزمون الکتروشیمیایی ولتامتری سیکلی(CV) ارزیابی می شود. ترکیب هوشمند نانوساختار کبالتیت نیکل و فوم نیکل یک هم افزایی فوق العاده با عملکرد فوق العاده خازنی را ایجاد خواهد کرد. فوم متخلخل و نانوساختار کبالتیت نیکل به دلیل سطح ویژه ی بالا می توانند نفوذ یون ها را به مکان های الکترواکتیو سرعت ببخشندومسیر نفوذ یون ها را کوتاه بکند. طبق XPS کوپل دوتاییCo2+/Co3+ وNi2+/Ni3+ خواص خازنی را بهبود خواهد داد. همچنین با استفاده از آزمون CV در سرعت روبش mV/s 5 و دانسیته جریان mA/cm2 0/3-به ظرفیت خازنی F/g 2196 خواهیم رسید. نمودار ولتامتری سیکلی رفتار شبه خازنی الکترود را تایید می کند. عملکرد الکتروشیمیایی مناسب این الکترود به ساختار منحصر به فرد آن برمی گردد (نتایج SEM) که می تواند یه ماده ی بالقوه برای انرژی و کاربردهای سازگار با محیط زیست باشد.

در این تحقیق رفتار خزش فرورندگی با فرورنده هرمی آلیاژهای AZ61‒ 0. 7Si‒ xCa, ( x = 0. 2, 0. 5, 1. 0 wt%) در شرایط ریختگی و تحت نیروی ثابت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی های ریز ساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و پراش پرتو ایکس (XRD)، نشان دادند که افزودن کلسیم، با تشکیل فازهای پایدار در برابر حرارت CaMgSi و CaSi2 و از طریق مکانیزم جوانه زنی ناهمگن، سبب تغییر در مورفولوژی فاز Mg2Siاز شکل حروف چینی به شکل چند وجهی و در نهایت سبب بهبود خواص مکانیکی آلیاژ شده است. رفتار خزش فروروندگی این آلیاژها در محدوده دمایی 523-448 کلوین تحت نیروهای ثابت 5 و 15 نیوتن بررسی شد. در کلیه ی آلیاژها، در رژیم تنشی پایین، توان تنشی بین 7-4 و انرژی فعالسازی نزدیک به انرژی فعالسازی نفوذ از طریق هسته نابجایی های منیزیم، مکانیزم خزش را لغزش ویسکوز نابجایی ها معرفی می نماید. در رژیم تنشی بالا، توان تنشی بین 14-11 و انرژی فعالسازی بسیار نزدیک به انرژی فعالسازی نفوذ در خود منیزیم، مکانیزم غالب را، صعود نابجایی ها به همراه مقادیری تنش برگشتی، مشابه آنچه در آلیاژهای سخت شونده رسوبی مشاهده شده است، پیش بینی می کند. همچنین در تحقیق حاضر نشان داده شده است که آزمون خزش فروروندگی با نیروی ثابت می تواند در بررسی رفتار خزشی آلیاژهای ریختگی منیزیم، مورد استفاده قرار گیرد.

هدف از این تحقیق بررسی اثر استفاده از رنگ های حاوی اکسید روی و اکسید مس بر روی رفتار خوردگی لوله های بتنی فاضلاب رو شهرستان مرودشت می باشد که این رنگ ها به دو روش اسپری و قلمو بر روی سطوح داخلی لوله ها اعمال گردید. جهت انجام بررسی ها از 9 لوله بتنی مورد استفاده در شبکه فاضلاب به طول 60 سانتی متر و قطر 20 سانتی متر استفاده شد که 4 عدد از لوله ها به وسیله رنگ حاوی اکسید مس و 4 عدد دیگر به وسیله رنگ حاوی اکسید روی پوشش داده شدند و 1 لوله نیز بدون رنگ به عنوان لوله کنترل در نظر گرفته شد. پس ازاعمال رنگ لوله ها به مدت 217 روز در مسیر جریان فاضلاب شهرستان مرودشت قرار داده شدند و سپس جهت بررسی میزان باکتری های هوازی و غیر هوازی موجود در فاضلاب در بازه های زمانی روزانه، هفتگی و ماهیانه شمارش باکتری هوازی و غیر هوازی انجام شد. نتایج نشان داد تولید سولفید توسط باکتری کاهنده سولفات (SRB) در لوله های پوشش داده شده حتی تا 100 درصد نسبت به لوله ی بدون پوشش کاهش پیدا می کند و این پوشش ها توانسته اند به طور موثری تعداد باکتری ها را در مواد فاضلابی کاهش دهند. همچنین بررسی های چشمی نشان داد که لجن تشکیل شده بر روی لوله های حاوی رنگ اکسید روی نسبت به لوله بدون پوشش به مراتب بسیار نازک تر می باشد و در لوله هایی که از رنگ حاوی اکسید مس استفاده شد این لایه لجن از لایه تشکیل شده بر روی پوشش رنگ حاوی اکسید روی هم نازک تر بود. بر روی پساب ورودی و خروجی حوضچه فاضلاب آزمایش جذب اتمی جهت بررسی میزان یون های مس و روی وارد شده از رنگ به داخل فاضلاب، انجام شد و نتایج نشان داد میزان ورود فلزات سنگین به پساب خروجی کمتر از میزان مجاز و استاندارد بوده و در نتیجه موجب سمی شدن فاضلاب نمی شوند.

در بین آلیاژهای حافظه دار دمای بالای پایه NiTi، آلیاژهای NiTiHf به دلیل دمای استحاله بالا، پایداری حرارتی خوب و قیمت مناسب نسبت به دیگر آلیاژهای حافظه دار بسیار مورد توجه می باشند. کرنش بازیابی و نسبت بازیابی این آلیاژها در مقایسه با آلیاژهای دوتایی NiTi پایین می باشد. یکی از راههای افزایش میزان کرنش بازیابی در این آلیاژها انجام عملیات ترمومکانیکی می باشد. در این تحقیق آلیاژ حافظه دار دمای بالا Ni50Ti40Hf10 در کوره قوس تحت خلا آلیاژسازی و ریخته گری شد و پس از همگن سازی، نمونه ها تحت عملیات نورد سرد و آنیل قرار گرفتند. با استفاده از تست خمش کرنش های اعمالی 6/2 تا 4/5 به روی نمونه ها اعمال شد و سپس میزان کرنش بازیابی و نسبت بازیابی نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش کرنش اعمالی مقدار کرنش بازیابی افزایش یافت. در تمامی نمونه های نورد سرد شده تا کرنش اعمالی 3 میزان بازیابی بطور کامل 100% اتفاق افتاد. در کرنش های اعمالی بیش از این مقدار به دلیل وقوع تغیرشکل ناشی از لغزش، میزان بازیابی کرنش به کمتر از 100% رسیده است. در نمونه های نورد سرد شده به دلیل افزایش سختی و در نتیجه استحکام، مقدار کرنش بازیابی و نسبت بازیابی نسبت به نمونه ریختگی افزایش یافت. حداکثر کرنش بازیابی شده در نمونه ریختگی، مقدار 5 با نسبت بازیابی 87% بوده و با اعمال نورد به میزان 10 و 20 درصد، کرنش بازیابی به ترتیب به 25/5 و28/5 و نسبت بازیابی به 92% و 6/93 % افزایش یافت.

نیاز های جوامع بشری و صنعت برای ساخت سازه هایی با وزن کم، استحکام و دوام بالا، موجب افزایش تقاضا برای مواد کامپوزیتی، از جمله ساختار های ساندویچی شده است. در این میان پانل های ساندویچی در موقعیت هایی که نیاز به استحکام مکانیکی بالا، وزن کم، خاصیت عایق صدا و عایق حرارتی باشد، استفاده می شوند. در این تحقیق پانل های ساندویچی کامپوزیتی با طرح لانه زنبوری، تقویت شده با نانو لوله های کربنی با استفاده از قالب گیری سیلیکونی ساخته شدند. جهت تعیین نقش نانو لوله های کربنی روی رفتار فشاری و خمشی پانل های ساندویچی، درصد وزنی متفاوتی از این ماده (0/025، 0/05 و 0/075) به زمینه اپوکسی اضافه شد. همچنین جهت تعیین نقش ضخامت دیواره ی هسته ی لانه زنبوری بر رفتار فشاری و خمشی پانل های ساندویچی، ضخامت های متفاوتی (5/2 و 5 میلی متر) مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان دادند که استحکام فشاری پانل های لانه زنبوری با افزایش درصد نانو لوله های کربنی و همچنین ضخامت دیواره رابطه مستقیم دارد. استحکام فشاری نمونه های پانل ساندویچی با افزایش نانولوله های کربنی از0/025 تا 0/075 درصد وزنی، از 42/06 تا 54/32 مگاپاسکال افزایش یافت. استحکام فشاری نمونه های پانل ساندویچی با ضخامت دیواره ی لانه زنبوری 5 میلی متر و تقویت شده با 0/025، 0/05 و 0/075 درصد وزنی نانو لوله های کربنی در مقایسه با پانل های ساندویچی با ضخامت دیواره ی لانه زنبوری 2/5 میلی متر به ترتیب 2/38، 2/15 و 2/17 برابر شد. همچنین استحکام خمشی نمونه های پانل ساندویچی با ضخامت دیواره ی لانه زنبوری 5 میلی متر و تقویت شده با 025/0، 05/0 و 075/0 درصد وزنی نانو لوله های کربنی در مقایسه با پانل های ساندویچی با ضخامت دیواه ای 5/2 میلی متر به ترتیب 3، 66/2 و7/2 برابر شد.

در این تحقیق به منظور پوشش دهی ذرات پنتااریتریتول تترانیترات (پتن) از ترکیب استان و نانورنگدانه لیتول روبین بی قرمز 57: 1 (NLR) استفاده گردید. پس از مطالعات ساختاری نانوکامپوزیت پتن-استان-NLR توسط روش های مادون قرمز (FT-IR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM)، از روش طراحی آماری تاگوچی برای بررسی و بهینه سازی میزان انعکاس نور نانوکامپوزیت در طول موج nm 532 استفاده شد. اثر چهار عامل غلظت استان، غلظت NLR، سرعت همزدن و دمای حمام فراصوت در سه سطح برمیزان انعکاس نور مورد بررسی قرار گرفت و تحلیل واریانس (ANOVA) نتایج نشان داد که غلظت NLR با درصد مشارکت 36/79 دارای بالاترین اثر می باشد. شرایط بهینه برای دست یابی به حداقل میزان انعکاس نورشامل 5% وزنی استان، 7%درصد وزنی NLR، سرعت هم زدن rpm 400 و دمای حمام فراصوت º C50 بدست آمد. حداقل میزان انعکاس نور با تحلیل واریانس داده ها برای این شرایط بهینه برابر 67/1± 97/4 درصد پیش بینی شد. میانگین نتایج تجربی برای میزان انعکاس نور نانوکامپوزیت تحت شرایط بهینه نیز برابر با 90/5 درصد حاصل شد. در ادامه رفتار حرارتی و پایداری در خلاء نمونه بهینه مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاصل نشان دهنده عدم تغییر در دمای ذوب و تجزیه نانوکامپوزیت نسبت به پتن خالص و بیانگر سازگاری NLR و استان با ترکیب پتن است.

در این پژوهش رفتار رئولوژی دوغاب های کاربید سیلیسیم تهیه شده به روش ریخته گری ژلی و تاثیر این رفتار بر خواص مکانیکی نمونه های سینتر شده بررسی شد. بهینه سازی رفتار رئولوژی دوغاب کاربید سیلیسیم، موجب تهیه دوغاب پایدار و شکل گیری هر چه بهتر بدنه های کاربید سیلیسیم شد. برای رسیدن به این هدف از تترا متیل آمونیوم هیدورکسید به عنوان پراکنده ساز، آکریلامید به عنوان مونومر، متیلن بیس اکریلامید به عنوان اتصال دهنده عرضی، پرسولفات آمونیوم به عنوان آغازگر و تترامتیل اتیلن دی آمین به عنوان کاتالیست استفاده شد. به منظور کنترل pH نیز از سود سوزآور استفاده شد. برای این کار دوغاب هایی از محلول مونومر آکریلامید و 45 درصد حجمی جامد پودر کاربید سیلیسیم با مقادیر مختلف پراکنده ساز (0، 2/0، 4/0، 6/0، 8/0 و 1 درصد وزنی بر اساس وزن کاربید سیلیسیم) تهیه شد. نتایج نشان داد که برای رسیدن به یک دوغاب با گرانروی مناسب به 4/0 درصد وزنی پراکنده ساز تترا متیل آمونیوم هیدورکسید، pH برابر 5/10 و 24 ساعت زمان برای مخلوط سازی نیاز است. در این دوغاب ها سازوکار دافعه الکترواستریکی باعث پایداری دوغاب ها شده و اضافه کردن مونومر اکریلآمید باعث کاهش گرانروی شد. نتایج نشان داد که در نسبت بهینه اتصال دهنده متیلن بیس اکریلامید به مونومر برابر 1 به 5/17 بیش ترین استحکام خام حاصل شد. بدنه های ریخته گری ژل شده حاصل دارای استحکام خمشی MPA231 بودند.

نانوذرات هیدروکسی آپاتیت [HAP, Ca10(PO4)6(OH)2] با استفاده از آسیاب ماهواره ای و با نسبت استوکیومتری 67/1 Ca/P= سنتز شدند. براساس شرایط و زمان آسیاکاری سنتز به دو روش مکانوشیمیایی و درجا صورت گرفت. در هر دو روش از مخلوط پودر اولیه CaCO3 و CaHPO4. 2H2O با نسبت مولی 2: 3 استفاده گردید. پس از بهینه سازی پارامترها در روش مکانوشیمیایی عملیات آسیاکاری در اتمسفر آرگون و به مدت 5 ساعت با استفاده از یک ظرف فولادی صورت گرفت. با استفاده از نتایج آنالیز حرارتی، عملیات حرارتی در دمای ℃ 500 به مدت 3 ساعت و با سرعت گرم کردن ℃ /min10 انتخاب گردید. در سنتز درجا، آسیاکاری تحت اتمسفر آرگون و به مدت 15 ساعت صورت گرفت و نانو ذرات HAP بدون هیچ گونه عملیات حرارتی و به صورت درجا بدست آمدند. به منظور شناسایی تشکیل فازHAP از الگوی تفرق اشعه ایکس و برای بررسی اندازه و توزیع اندازه ذرات از میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی FE-SEM)) استفاده شد. با توجه به آزمایشهای انجام شده مشخص گردید که افزایش مدت زمان آسیاکاری به تجزیه CaCO3 در دمای پایین کمک کرده و فعالیت شیمیایی مواد اولیه CaHPO4. 2H2O و CaCO3افزایش یافته است. همچنین بر اساس تصاویر FE-SEM مشخص گردید که با افزایش زمان آسیاکاری اندازه ذرات کوچک تر شده که منجر به افزایش نفوذپذیری و باعث کاهش دمای واکنش مخلوط پودری آسیاکاری شده گردیده است. در نتیجه، نانو ذرات HAP سنتز شده با هر دو روش با ساختار هگزاگونال و مورفولوژی کروی مشاهده شد ولی اندازه ذرات در روش درجا نسبت به روش مکانوشیمیایی کاهش یافته بود.

در این پژوهش رفتار الکتروتنگش سرامیک های بدون سرب[(Ba0. 85Ca0. 15)1-xCex/2](Zr0. 1Ti0. 9)O3 (BCCexZT) که با استفاده از روش تف جوشی حالت جامد تهیه شدند، بررسی شد. این سرامیک ها درمحدوده ی دمایی ° C1450-1350 به مدت 4 ساعت تف جوشی شدند و نقش آلاینده ی سریا بر رفتار الکتروتنگش آن ها مطالعه شد. فازهای بلوری و ریزساختار نمونه ها با استفاده از روش های پراش اشعه ی X (XRD) و میکروسکوب الکترونی (SEM) مطالعه شدند و از اندازه گیری منحنی های هیسترزیس کرنش-میدان و قطبش-میدان در دماهای مختلف برای محاسبه ی ضرایب الکتروتنگش استفاده شد. وابستگی دمایی قطبش و کرنش القایی از میدان نشان داد که ضرایب الکتروتنگش به دست آمده از هر دو نوع قطبش و کرنش تک قطبی و دو قطبی تقریباً با هم برابر است و با توجه به این که دمای کوری ترکیب BCCe0. 025ZT در نزدیکی دمای محیط واقع شده است، در کل محدوده ی دمایی ̊ C110-20 در حدود 90 تا 100% از قطبش و کرنش القایی به اثر الکتروتنگش نسبت داده می شود. ب. بر اساس نتایج به دست آمده، نمونه ی BCZT حاوی 5/2% مولی سریم که در دمای ° C1450 تف جوشی شد بزرگترین ضرایب الکتروتنگش m4/C2 063/0=Q33 و m2/V216-10×4/3 M33= را دارا بود که از مقادیرگزارش شده برای انواع ترکیب های BZT-50BCT در سایر مقالات بزرگتر بوده و این ترکیب را قابل رقابت با انواع ترکیب های بر پایه ی سرب می نماید.

امروزه استفاده از نانوذرات در کامپوزیت های زمینه آلومینیومی به دلیل اثرات برتر آن ها بر خواص مکانیکی و فیزیکی مورد توجه محققان قرار گرفته است. به علت ترشوندگی ضعیف نانوذرات توسط فلز زمینه حین ریخته گری و نسبت بالای سطح به حجم نانوذرات رسیدن به توزیع یکنواخت ذرات درون زمینه مشکل است. همچنین در فرآیند ساخت، نانوذرات تمایل به تشکیل توده های ذره ای به شکل خوشه ای دارند. توده ای شدن نانوذرات اثرات نامطلوبی بر خواص مکانیکی از جمله روی استحکام و انعطاف پذیری کامپوزیت دارد. در این پژوهش از ریخته گری گردابی برای تهیه نمونه های کامپوزیتی تقویت شده با درصدهای مختلف مخلوط پودری حاوی نانوذرات Si3N4، Al2O3 و AlMg استفاده شد. به منظور مشخصه یابی کامپوزیت ساخته شده از بررسی های ریزساختاری و خواص مکانیکی و فازی بر روی نمونه ها استفاده شد. بررسی های میکروسکوپی الکترونی گسیل میدانی بر روی مخلوط پودری آلومینیوم و نانو ذرات نشان داد که با انجام فرایند آسیاکاری، ذرات پس از آسیا کاری، در ابعاد نانومتری می باشند. نتایج آزمون های مکانیکی و مشاهدات ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی درصد بهینه پودر تقویت کننده برای افزودن به مذاب آلومینیوم 5/0 درصد وزنی تشخیص داده شد. در نهایت، مشخص شد با افزایش استحکام به وسیله ی اضافه کردن مخلوط پودری آسیاکاری شده، درصد ازدیاد طول نسبت به فلزپایه به میزان قابل توجهی کاهش پیدا نکرده است.

امروزه فوم های فلزی سلول بسته به عنوان یک ماده پیشرفته در حال توسعه هستند. در پژوهش حاضر از فوم سلول بسته آلیاژ آلومینیم A356 به عنوان هسته ساندویچ پنل با ورق های آلومینیم، استفاده شده است. سپس رفتار تغییر شکل پلاستیک فشاری تک محوره و همچنین خمش 3 نقطه، تختال فومی و ساندویچ پنل فومی به روش ریخته گری بررسی شدند. بر اساس منحنی های نیرو-جابجایی بدست آمده از هر دو آزمون، انرژی جذب تغییر شکل فشاری و خمشی اندازه گیری شده و با بررسی استریوگراف و متالوگرافی دیواره های سلولی فوم ها، مکانیزم تغییر شکل تعیین شد. ساختار فوم؛ طی آزمون فشار؛ برای ساندویچ پنل ها و تختال های فومی، رفتار یکسان خرد شدن دیواره سلولی را نشان دادند. اما ساندویچ پنل ها طی خمش، دو رفتار متفاوت بسته به ساختار هسته فومی از خود نشان دادند. یک از رفتارها لولای پلاستیک و خم شدن یو شکل آنها؛ حول میله افقی اعمال فشار در آزمون خمش و دیگری پاره شدن ورق پایینی ساندویچ پنل بود. از اینرو انرژی ساندویچ پنل ها و تختال ها در کرنش تخریب سازه ها، اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد استحکام فشاری ساندویچ پنل فومی تقریبا برابر تختال فومی است. همچنین تنش خمشی ساندویچ پنل 5/3برابر بیشتر از تختال آن است. منتهی انرژی جذب ویژه طی تغییر شکل پلاستیک محوری تا کرنش 7/38 درصد؛ در تختال ببیشتر از تمام ساندویچ پنل ها است. اما امقادیر نرژی جذب ویژه؛ طی آزمون خمش؛ باتوجه به مد تخریب ساختار پنل ها؛ نشان داد، انرژی جذب ویژه ساندویچ پنل ها با تخریب از نوع لولای پلاستیک، از همه بیشتر است. نتایج این تحقیق نشان می دهد؛ بسته به تنوع تخریبِ ساختار سلولی هسته فومی، میزان جذب انرژی متفاوت است.

در این پژوهش نانوپودر اکسید مضاعف از نوع پروسکایت با فرمول شیمیایی La0. 9Sr0. 1FeO3با استفاده از روش سل ژل یک بار با عامل کمپلکس ساز اسید سیتریک و بار دیگر با سورفکتانت ستیل تری متیل آمونیوم برمید (CTAB) در دمای ˚ c 750 به مدت 6 ساعت سنتز گردید. برای مشخصه یابی کریستالی، مورفولوژی، سطح ویژه و اندازه دانه ای نانوذرات از یک سری آنالیزهای تجزیه ای مانند XRD، SEM، DLS، BET استفاده گردید. الگو پراش اشعه ایکس(XRD) نشان داد که بعد از عملیات تکلیس، تنها فاز پروسکایت با ساختار مورد نظر تشکیل شده است. ترکیب بدست آمده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت و چگونگی مورفولوژی آنها و گستره سایز اندازه ذرات تحلیل گردید. در ادامه با آنالیز (DLS) مطالعه بر روی ریز ساختارهای نمونه انجام شد. در آنالیز (BET) بررسی میزان تخلخل نانوپودر صورت گرفت و قطر حفرات حدود 75 نانومتر بدست آمد. پس از شناسایی و مشخصه یابی پروسکایت سنتز شده با عامل (CTAB) به بررسی حذف رنگ متیلن بلو پرداخته شد. برای حذف رنگ پارامترهای مختلفی از جمله: زمان، غلظت جاذب، غلظت رنگ و pH مورد مطالعه قرار گرفتند. با بررسی و مقایسه درصدهای حذف و سنتیک جذب مشخص گردید که نانو پودر سنتز شده جاذبی مناسب برای حذف رنگ متیلن بلو می باشد.