نانو مواد (تحقیقات مواد نانو کامپوزیتی)
سال:1389 | دوره:2 | شماره:6 |تعداد مقالات:9

در این پژوهش فیلم های نازک اکسید منگنز به کمک روش سل - ژل و با تکنیک غوطه وری تهیه شدند و تاثیر تغییر غلظت بر روی خواص ساختاری و اپتیکی فیلم های نازک اکسید منگنز که به کمک IR خشک شده بودند، مورد بررسی قرار گرفت. این نمونه ها از دو نوع سل اسیدی و بازی و با پیش ماده های اصلی استیل استونات منگنز و استات منگنز 4 آبه تهیه شدند. لایه های به دست آمده از سل بازی، به دلیل ویسکوزیته بالایشان، ضخامت بیشتری داشتند. خواص ساختاری و مورفولوژی فیلم های نازک اکسید منگنز به کمک نمودارهای XRD و تصاویر AFM مورد بررسی قرار گرفتند. خواص اپتیکی این فیلم ها با استفاده از طیف تراگسیل آنها تعیین شد. ثوابت اپتیکی و گاف انرژی نیز به کمک مینیمم سازی طیف تراگسیل تولید شده نسبت به داده های تجربی محاسبه گردید.

در این پژوهش، امکان سنتز نانوکامپوزیت های TiB2-B4C به روش مکانوشیمیایی در سیستم B-C-Ti مورد مطالعه قرار گرفت. مخلوط این پودرها در نسبت استوکیومتری مشخص توزین شده و در مدت زمان های 6، 10، 14، 20، 26، 32، 50 و 70 ساعت مورد فرآیند آسیاکاری قرار گرفت. به منظور تکمیل واکنش ها نمونه ها در دمای 800 oC تا 1200 oC به مدت 1 ساعت مورد عملیات حرارتی قرار گرفتند. مطالعات مورفولوژیکی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)  انجام گرفت. تعیین فازهای تشکیل شده، اندازه کریستالیت ها توسط دستگاه پراش اشعه ایکس  (XRD)انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که تیتانیوم دی براید در مراحل اولیه آسیاکاری تشکیل می شود و پس از زمان 70 ساعت اندازه کریستالیت ها به 7.5 نانومتر می رسد. فاز کاربید بور پس از 70 ساعت آسیاکاری شناسایی نشد و پس از انجام عملیات حرارتی این فاز شناسایی گردید.

در این پژوهش پوشش های نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت - اکسید تیتانیم (HA-TiO2) و هیدروکسی آپاتیت - اکسید تیتانیم - نانولوله های کربنی (HA-TiO2-CNT) توسط فرآیند الکتروفورتیک در ولتاژ 20 ولت و زمان 4 دقیقه بر روی زیرلایه ای از جنس فولاد زنگ نزن 316L ایجاد شد. به منظور ساخت سوسپانسیون پایدار از ایزوپروپانل به عنوان حلال و از تری اتانول آمین به عنوان پراکنده ساز استفاده شد. ریزساختار و توزیع نانوذرات تقویت کننده به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و نگاشت عنصری عناصر مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی نقش نانولوله های کربنی و نانوذرات اکسید تیتانیم در میزان سختی و مدول الاستیک پوشش های نانوکامپوزیتی فوق، سختی و مدول الاستیک به دست آمده از منحنی نانوسختی پوشش های H،H30T1C  و H30T5C با یکدیگر مقایسه شدند. جهت بررسی تغییرات ایجاد شده در مورفولوژی، توپوگرافی و زبری سطح پوشش های ایجاد شده، ریزساختار، توپوگرافی و زبری سطح پوشش های فوق به ترتیب توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM)  مورد بررسی قرار گرفت.

در این تحقیق، تاثیر نانوذرات منیزیا بر خصوصیات جریان یابی دیرگدازهای ریختنی کم سیمان خودجاری آلومینایی بررسی شده است. بدین منظور نانوذرات منیزیا تا 2 درصد وزنی جایگزین آلومینای راکتیو در ترکیب دیرگداز ریختنی گردید و خواص جریان یابی همانند میزان خودجاری بودن و زمان کارپذیری بررسی شده است. همچنین خواص فیزیکی (شامل BD و AP)، مکانیکی (شامل CCS و MOR) آنالیز فازی (XRD) و ریزساختار (SEM) این بدنه ها پس از پخت در دماهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار نانوذرات منیزیا میزان خودجاری بودن و زمان کارپذیری ترکیب دیرگداز ریختنی به دلیل سطح ویژه بالای نانوذرات کاهش می یابد. همچنین با اضافه شدن این ذرات به ترکیب به دلیل پر شدن فضاهای خالی در ریزساختار استحکام خشک افزایش می یابد. از طرف دیگر استفاده از نانوذرات منیزیا با سطح ویژه بالا باعث تشکیل مقدار فاز اسپینل بیشتری در دماهای پایین می گردد. تشکیل فاز اسپینل در بدنه به دلیل انبساط حجمی ایجاد شده باعث افزایش تخلخل و کاهش چگالی و در نتیجه کاهش استحکام می شود.

استفاده از بیومتریال های مصنوعی در ترمیم ضایعات بافت های سخت استخوانی و دندانی مورد توجه عده زیادی قرار دارد. از جمله این بیومتریال ها باید به هیدروکسی آپاتیت و سایر ترکیبات مشتق شده از آن نظیر فلوروهیدروکسی آپاتیت اشاره نمود. در این تحقیق هیدروکسی آپاتیت و فلوروهیدروکسی آپاتیت به روش هیدروترمال سنتز شدند و مورفولوژی آنها به کمک میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی شد. سپس پاسخ بیولوژیکی سلول های استئوبلاست و بنیادی مزانشیمال جداسازی شده انسانی در تماس با این مواد ارزیابی گردید. میزان تکثیر سلولی (MTT)، مقدار ترشح آنزیم آلکالین فسفاتاز و بیان ژنی کلاژن نوع I و آلکالین فسفاتاز به عنوان معیار سنجش فعالیت زیستی این مواد در نظر گرفته شد. نتایج نشان دادند که حضور فلوراید باعث افزایش تکثیر سلول های استئوبلاست و افزایش بیان ژنی در این سلول ها گردید. در حالیکه تفاوت معنی داری بین تکثیر و تمایز سلول های بنیادی مزانشیمالی در دو نوع نمونه هیدروکسی آپاتیت و فلوروهیدروکسی آپاتیت مشاهده نشد. علاوه بر این میزان ترشح آلکالین فسفاتاز و بیان ژنی در سلول های استئوبلاست بیش از سلول های مزانشیمالی دیده شد.

در این تحقیق، نتایج حاصل از انتقال فازی گاما آلومینا (g-Al2O3) به آلفا آلومینا (a-Al2O3) در حین فعال سازی مکانیکی با آسیاب گلوله ای پرانرژی ارائه می شود. نمونه پودری با میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش اشعه X و آنالیز حرارتی بررسی شد. با توجه به نتایج حاصل شده از این آنالیزها، با توجه به شرایط آزمایشگاهی، انتقال فازی آلومینای g®a از طریق فازهای d- و q می تواند شروع شود. همچنین مشخص شد که فاز گاما آلومینای خالص پایداری زیادی دارد و هیچ انتقالی به فاز دیگر بعد از مدت زمان طولانی آسیاب (30 ساعت) صورت نگرفت. به عبارت دیگر، گاما آلومینای حاوی مقدار کمی جوانه زای آلفا آلومینا، انتقال تدریجی فاز از گاما به آلفا در حین آسیاب را نشان داد. مکانیزم انتقال فازی در حین آسیاب، جوانه زنی و رشد می باشد.

در این تحقیق، نانوپودرهای آلومینا با استفاده از فرآیند شیمیایی تر تولید شده است. اثر افزودنی های مختلف به ویژه تایرون جهت بهبود شرایط بهینه تولید نانوپودرهای آلومینا مورد مطالعه قرار گرفته است. و در نهایت مدلی مناسب جهت تولید نانوپودر آلومینا ارائه می گردد. بررسی پودر حاصل به روش میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) موفقیت این تحقیق در تولید نانوپودر  Al2O3را با استفاده از فرآیند شیمیایی تر نشان می دهد. در بررسی های دقیق توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری، ذرات 30-100 nm مشاهده گردید. در نهایت دستگاه Zetasizer نشان می دهد که پودر تولیدی از توزیع اندازه ذرات نانو برخوردار است. آلومینای تولیدی به دلیل مورفولوژی مناسب می تواند در صنایع مختلف بویژه در لعاب های سرامیکی مورد استفاده قرار گیرد.

نانوکامپوزیت های TiB2-TiC، امروزه به عنوان یکی از عمده ترین مواد در ساخت ابزارهای برش و پوشش های مقاوم به سایش مورد توجه قرار گرفته اند. روش SHS به عنوان یکی از متداول ترین و با صرفه ترین روش ها جهت ساخت کامپوزیت فوق مطرح است که می تواند با یک مرحله عملیات پیش آسیاکاری نیز همراه گردد. در تحقیق حاضر از دو فرمولاسیون شیمیایی متفاوت شامل (Ti+B4C) و (TiO2+H3BO3+Mg+C) جهت دستیابی به ترکیب یاد شده استفاده شد. اختلاط مواد اولیه مطابق با نسبت استوکیومتری به کمک آسیاب سیاره ای تحت زمان های 1، 3 و 6 ساعت انجام گرفت. پودرهای یاد شده در یک قالب فولادی به شکل یک قرص فشرده با دانسیته نسبی 55%-65% ساخته و سپس جهت سنتز به راک تور احتراق ارسال شدند. نمونه ها از طریق فرآیند SHS و تحت شرایط یکسان دمایی در 1100 oC سنتز شدند. بررسی طیف  XRDپودرهای سنتز شده نشان داد که افزایش زمان آسیاب میل ترکیبی مواد حاضر در نمونه ها را بطور قابل قبولی افزایش می دهد. این امر باعث کاهش اندازه ذرات شده و طبعا افزایش سطح تماس و تقویت پدیده نفوذ و تسریع در سنتز هر چه مطلوب تر نانوکامپوزیت TiB2-TiC را موجب می شود. در این تحقیق، زمان اثرپذیری پروسه آسیاب بر میزان تشکیل فازهای مطلوب، در مورد فرمولاسیون اول (TB) حدود 6 ساعت و در مورد فرمولاسیون دوم (HT) حدود 3 ساعت بود.

در این پژوهش، نانوذرات کلسیم تیتانات (CaTiO3: CTO) به روش آلیاژسازی مکانیکی بدون استفاده از عملیات حرارتی سنتز شد. بررسی فازی و مورفولوژی پودر کلسیم تیتانات حاصل، به ترتیب بوسیله آنالیز پراش پرتو ایکس(XRD)  و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. آگلومره شدن مقداری از پودر در تصاویر SEM به خوبی قابل مشاهده است. نتایج نشان داده که حداقل زمان برای تشکیل نانوذرات کلسیم تیتانات به روش آلیاژسازی مکانیکی بدون عملیات حرارتی 70 ساعت و محدوده اندازه دانه با استفاده از رابطه ویلیامسون - هال برابر69 nm  می باشد.