نانو مواد (تحقیقات مواد نانو کامپوزیتی)
سال:1388 | دوره:1 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

در این تحقیق، از روش های الکتروشیمیایی مانند ولتامتری سیکلی، کرنوآمپرومتری و کرنوپتانسیومتری برای مطالعه مکانیزم جوانه زنی و رشد رسوب نانوکریستالی آلیاژ کبالت - نیکل به صورت لایه نازک در حمام اسیدی - سولفاتی استفاده گردید. نتایج آزمایشات نشان داده که سینتیک رسوبات آلیاژ کبالت - نیکل تحت کنترل دیفوزیون بوده و از فرآیند جوانه زنی و رشد پیروی می کند. پتانسیل احیا در حالت آلیاژی نسبت به رسوب دهی اجزا خالص به پتانسیل کاتدی تر منتقل می شود. مکانیزم جوانه زنی در این سری آلیاژها از نوع لحظه ای و سه بعدی (3D) بوده و میزان جوانه های اولیه با افزایش اورپتانسیل کاتدی و یا افزایش یون های فلزی در حمام زیاد می شود. اضافه نمودن سولفات نیکل به محلول کبالت، تعداد محل های جوانه زنی را افزایش داده و بنابراین سرعت جوانه زنی آلیاژ کبالت - نیکل را زیاد می نماید. همچنین بررسی های میکروسکوپ نیرو اتمی (AFM) نشان داده که در رسوب این گروه از عناصر به صورت لایه های نازک محتوی نانوکریستال های کبالت - نیکل ایجاد شده و مورفولوژی سطح از یک ساختار با جوانه های کروی و با اندازه مساوی تشکیل شده است. در تغییر از حالت رسوب دهی اجزا خالص به آلیاژی، افزایش اندازه دانه ها و تغییر ساختار از حالت کروی به هم پوشانی لایه - لایه می باشد.

در این پژوهش، از 3 روش مختلف جهت هادی سازی آند استفاده شد. روش اول، پوشش دهی گرافیت بر سطح زیرلایه های NiO-YSZ با استفاده از روش رنگ آمیزی بود. در روش دوم، کامپوزیت NiO-YSZ در دمای 850oC در اتمسفر هیدروژن/آرگون احیا و سرمت Ni-YSZ ساخته شد. در روش سوم، عملیات خاصی جهت هادی سازی انجام نگرفت، ولی این روش تنها در مورد زیرلایه های دارای تخلخل باز بیشتر از 50 درصد قابل استفاده بود. سوسپانسیون یکنواخت و پایداری از YSZ در محیط آلی مخلوط استن و اتانول خالص جهت انجام فرآیند الکتروفورتیک، ساخته شد. سپس سینتر در دمای بالا انجام گرفت. در ادامه، جریان عبوری از مدار، وزن نشست و دانسیته فیلم اندازه گیری شد. نهایتا ریزساختار سطح پوشش و ضخامت آن در حالت خام و سینتر شده توسط SEM بررسی گردید. نتایج نشان دادند که وزن نشست دانسیته فیلم و جریان عبوری از مدار با افزایش مقاومت کاهش پیدا می کند. همچنین مشاهده شد که با کاهش هدایت الکتریکی، اندازه ذرات نشست یافته به زیر 100 نانومتر کاهش می یابد. کوچکترین اندازه ذره در هنگام استفاده از زیرلایه اشباع شده حاصل گردید که برابر 59 nm اندازه گیری شد. کیفیت لایه نشست یافته نیز با افزایش هدایت الکتریکی زیرلایه بهبود می یابد.

هدف از تحقیق حاضر، بررسی اثر اندازه ذرات جوانه زا بر مورفولوژی، نوع فازهای بلوری و ریزساختار شیشه - سرامیک های آلومینا سیلیکات لیتیم می باشد. جهت رسیدن به این هدف، سیستم SiO2-Al2O3-CaO-Li2O برای تهیه شیشه - سرامیک در نظر گرفته شد و از Nb2O5 به عنوان عامل جوانه زا استفاده شد. بنابراین، شیشه - سرامیک با فاز بلوری اصلی اسپودومن و فازهای فرعی، وولاستونیت و متاسیلیکات لیتیم تشکیل شدند. سپس اندازه ذرات Nb2O5 به اندازه ذرات نانو تغییر داده شد. فازهای بلوری، رفتار تبلور و ریزساختار شیشه – سرامیک ها با استفاده از آنالیز فازیXRD ، آنالیز حرارتی (DSC) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. تغییر اندازه ذرات عامل جوانه زا به اندازه ذرات نانو، باعث کاهش دمای جوانه زنی، افزایش جزء حجمی فاز بلوری اصلی اسپودومن، کاهش جزء حجمی فازهای فرعی و بهبود خواص مکانیکی شد.

توسعه محصولات جدیدی که جاذب موثری بوده، کمترین اثر مضر بر محیط زیست را داشته و ارزان قیمت باشند و برای حذف و کاهش غلظت فلزات سنگین در پساب های صنعتی به کار روند، یکی از مهمترین موضوعات مطرح در علم مواد است. هیدروکسی آپاتیت از توانایی های مشخصی برای جذب عناصر سنگین برخوردار است و در چند دهه گذشته تحقیقات زیادی بر روی این امر صورت گرفته است. در این پژوهش، پودر نانو بلورک هیدروکسی آپاتیت با استفاده از مواد اولیه نیترات کلسیم و دی آمونیم هیدروژن فسفات توسط فرآیند رسوب از محلول تولید گردید. به منظور بررسی و مطالعه تغییرات ساختاری پودر سنتز شده، از روش های پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده گردید. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نیز اندازه بلورک ها و مورفولوژی آنها تخمین زده شد. در ادامه با استفاده از یک مدل سازی ساده ریاضی پدیده رشد نانوبلورک ها با افزایش دما مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که با استفاده از این روش نانو بلورک های هیدروکسی آپاتیت دارای ساختار هگزاگونال و پایدار تا دمای 1200oC با موفقیت سنتز گردیده است و با افزایش دما، اندازه بلورک ها در مقیاس نانو به تدریج افزایش می یابد. همچنین افزایش ثابت سرعت رشد با افزایش زمان مشاهده گردید.

در این تحقیق، تغییرات ساختاری و خواص مغناطیسی لایه نازک CoCrPt-NiAl برای کاربرد در ذخیره سازی داده ها بر روی دیسک های سخت تحقیق شد. از این رو، اثر تغییرات درصد Ni بر روی زیرلایه NiAl و ضخامت لایه نازک CoCrPt بر خواص مغناطیسی بررسی شد. اندازه دانه لایه های نازک به کمک الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (SEM) تعیین شدند. اندازه گیری خواص مغناطیسی به کمک VSM انجام شد. نتایج آزمون های مغناطیسی نشان دادند در سیستم CoCrPt-NiAl، در ترکیب NiAl با نسبت اتمی یکسان از Ni و Al و ضخامت لایه نازک آلیاژ CoCrPt برابر با 49 نانومتر بیشترین نیروی وادارندگی که برابر با 1250 اورستد است را ایجاد می نماید.

الیاف ترکیبی YAG/Al2O3 با استفاده از آب به عنوان حلال و به روش سل - ژل تهیه شدند. این الیاف از مواد اولیه غیرآلی نظیر نمک آلومینیوم، پودر فلز آلومینیوم و اکسید ایتریم آماده شدند. الیاف ژله ای شفاف با فرو بردن یک سیم نازک داخل محلول ویسکوز و کشیدن به کمک دست به دست آمدند. تاثیر ایتریا روی کریستالیزاسیون و ریزساختار الیاف بررسی شد. وقتی مقدار ایتریا افزایش یافت، دمای کریستالیزاسیون YAG کاهش یافته، در حالیکه درجه حرارت تبدیل به فاز آلفا آلومینا افزایش یافت. با این وجود درجه حرارت یکسانی (1400oC) برای بدست آوردن الیافی شامل فازهای YAG و آلومینا لازم است. الیاف ترکیبی حاصله با ریزساختار نانومتری (200-100) بوده و در مقایسه با الیاف آلومینا متراکم ترند. چنانچه مقدار ایتریا افزایش یابد، قطر الیاف بدست آمده نیز افزایش یافته ولی تراکم و اندازه دانه ها کاهش می یابد.

هدف از این تحقیق، تهیه پودرهای شیشه زیستی (Bioglass-58S) در ابعاد نانومتری با استفاده از فرآیند سل – ژل و تاثیر زمان پیرسازی بر مورفولوژی، ساختار و اندازه ذرات آن جهت کاربردهای زیست پزشکی (Biomedical) است. پودر حاصل به وسیله آنالیز پراش پرتو ایکس(XRD) ، طیف سنجی مادون قرمز فوریه (FTIR)، دستگاه زتاسایز(Zetasizer) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج XRD نشان داد که پودر سنتز شده به صورت فاز آمورف (شیشه ای) است. بر اساس نتایج FTIR، باندهای سیلیکاتی در پودرها تشکیل شده اند. تصاویر Zetasizer نشان می دهد که با افزایش زمان پیرسازی اندازه ذرات پودر افزایش یافته و بیشتر آگلومره شده است؛ که نتایج SEM نیز آن را تایید نموده است. به علاوه، مشاهدات مستقیم TEM نشان داده که افزایش زمان پیرسازی موجب رشد دانه های پودرها بین 50-200 nm شده است. به دلیل آنکه این پودرها در ابعاد نانومتری سنتز شده اند، می توانند در تسریع واکنش بین بافت و ماده موثر واقع شده و در نتیجه فرآیند استخوان سازی را بهبود بخشند.

در این تحقیق ذرات نانوساختار سیلیکات روی با فرآیند سل - ژل از پیش ماده های تترا اتیل اکسی سیلان و نیترات روی سنتز شدند. با آنالیز های DTA از ژل و XRD از ژل کلسینه شده تغییرات ساختاری در دماهای مختلف بررسی شدند. نتایج XRD تشکیل ساختارهای آمورف و تشکیل فاز کریستالی Zn2SiO4 را با افزایش دمای کلسیناسیون نشان دادند. با توجه به الگوی XRD از نمونه های کلسینه شده در دماهای 800 و 900 درجه سانتیگراد و روش شرر به ترتیب اندازه دانه ها 13 و 27 نانومتر به دست آمد. همچنین آنالیز حرارتی مواد اولیه در دماهای کم پیک های گرماگیر تبخیر حلال و تجزیه فازهای آلی و در دمای بالا پیک گرمازای تشکیل فاز Zn2SiO4 را نشان داد. علاوه بر این تصاویر SEM نشان دادند که تفاوت بین اندازه ذرات فاز آمورف و فاز کریستالی ناچیز است و محدوده آن بین 50 تا 400 نانومتر می باشد. همچنین آزمون اسپکتروسکوپی UV نیز برای بررسی خواص فوتوکاتالیستی نتایج قابل قبول نشان داد.