نانو مواد (تحقیقات مواد نانو کامپوزیتی)
سال:1390 | دوره:3 | شماره:7 |تعداد مقالات:8

در این تحقیق، به منظور دستیابی به توزیع همگن نانوذرات TiO2 در بستر نانوکامپوزیت UP (Unsaturated-Polyester)/TiO2، سطح نانوذرات TiO2 با روشی نوین اصلاح یافته است، بدین منظور بعد از اصلاح اولیه سطح نانوذرات اکسید تیتانیوم توسط کوپل مولکول های 3-(متاکریلوکسی) پروپیل تری متوکسی، با انجام واکنش کوپولیمریزاسیون در حضور مونومرهای اتیل اکریلات و متیل متاکریلات سطح نانوذرات TiO2 مورد اصلاح سطحی مجدد قرار می گیرد. طیف سنجی FTIR انجام موفقیت آمیز اتصال گروه های کوپل شونده و زنجیرهای پلی اکریلات به سطح نانوذرات اکسید تیتانیوم و یا به عبارت دیگر اصلاح سطحی را تایید کردند. برای بررسی مورفولوژی و نحوه توزیع نانوذرات در زمینه پلیمری از دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و برای مطالعه خواص نوری نانوکامپوزیت ها از دستگاه اسپکتروفوتومتر UV-Vis استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان دادند که اصلاح مجدد سطح نانوذرات اکسید تیتانیوم منجر به بهبود خواص پوشش دهی در برابر امواج UV و نیز خواص استحکام کششی، خمشی و ضربه ای نانوکامپوزیت ها شده است.

در این تحقیق، نانوکامپوزیت Ag-TiO2 با غلظت بهینه 1% به روش سل - ژل سنتز و تهیه گردید. از رودامین B جهت فعالیت فوتوکاتالیستی استفاده شد. نمونه های تولید شده با توجه به آنالیز حرارتی افتراقی در چندین دمای مختلف (266، 338، 390، 485، 600 و 700 oC) به مدت 2 ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. با توجه به نتایج پراش پرتوهای ایکس و آنالیز حرارتی افتراقی، نمونه های تولید شده در دمای 530 oC و در زمان های مختلف (0.5، 1، 2، 4 و 6 ساعت) عملیات حرارتی شدند. بهترین نمونه از لحاظ عملکرد تخریب در بین نمونه های تولید شده، نمونه ای بود که در دمای 530 به مدت 1 ساعت عملیات حرارتی شده بود. نکته حائز اهمیت عملکرد بهتر نمونه فوق نسبت به نانو دی اکسید تیتانیوم صنعتی تولیدی شرکت دگوسا بود. فاز Ag2Ti4O9 در دمای محیط سنتز شد و با توجه به نتایج تست تخریب به نظر می رسد این فاز بازده تخریب بسیار بیشتری نسبت به فاز آناتاز داشته باشد. مشخصه یابی نانوذرات Ag-TiO2 در کار حاضر بوسیله دستگاه های SEM،XRD ، DTA وPL  انجام گرفت.

در این تحقیق، نانوپودرهای هیدروکسی آپاتیت به وسیله فرآیند سل - ژل از پیش ماده نیترات کلسیم چهار آبه و سه پیش ماده فسفری، اسید فسفریک، پنتا اکسید فسفر و تری اتیل فسفات سنتز شد. نمونه های کلسینه شده به وسیله طیف سنجی های XRD، FTIR، DTA و آنالیز عنصری SEM شناسایی شد. تاثیر پارامترهای فرآیند سل - ژل بر خلوص فازی مورد ارزیابی قرار گرفت و از داده های به دست آمده از الگوهای پراش XRD و به کمک معادله شرر اندازه ذرات آنها محاسبه گردید. اندازه ذرات مشاهده شده از تصویرهای میکروسکوپ الکترونی عبوری  (TEM)نتیجه های به دست آمده از معادله شرر را تایید می کند. بر اساس طیف های DTA، نمونه سنتز شده از پیش ماده تری اتیل فسفات در دمای 400 oC که کمترین دمای بلورینگی در مقایسه با سایر نمونه ها است، بلورینه شده است. به طور کلی فاکتورهای مهمی مانند دمای سل و مدت زمان ماندن بیشتر و دمای کلسینه شدن در خلوص فرآورده تاثیرگذار است. دمای سل بالاتر و مدت زمان ماندن بیشتر، خلوص فرآورده را افزایش داده است. دمای کلسینه کردن بالای 600 oC باعث تبدیل ناخالصی های کلسیم فسفاته به هیدروکسی آپاتیت شد. طبق انتظار میانگین اندازه ذرات با افزایش دمای کلسینه کردن افزایش پیدا کرد. با افزایش این دما از 600 به 700 oC میانگین اندازه ذرات از 50 به 98 نانومتر رشد پیدا کرد و بنابراین دمای نهایی به عنوان دمای مناسب بلورینگی بالا جهت تهیه نانوپودرهای هیدروکسی آپاتیت نسبت داده می شود.

نانوکامپوزیت های پلی استر غیراشباع بر اساس حضور نانوذرات کروی دی اکسید آلومینیوم و نانوذرات صفحه ای خاک رس و در درصدهای متفاوت 1، 2 و 4 به کمک همزن برشی و هموژنایزر تولید شدند. بعد از اختلاط، ترکیبات قالب گیری شده و با افزودن عامل پخت، پخت شدند. در نهایت، نمونه های مختلف جهت انجام آزمون های مختلف مکانیکی و دینامیکی تهیه گردیدند. نتایج آزمون ها نشان دادند که با افزایش حضور نانوذرات، استحکام کششی افزایش قابل ملاحظه ای می یابد. آنالیزهای TEM،SEM  و XRD نیز به منظور شناسایی مورفولوژی نانوکامپوزیت ها انجام شد. آزمون های دینامیکی برای مشخص کردن خواص نشات گرفته از طبیعت ویسکوالاستیک پلیمرها (نظیر ذخیره و از دست دادن مدول) و نیز قسمت اتلافی ماتریس، هنگامی که نمونه حرارت داده می شود، استفاده شدند. نتایج نشان دادند که نمونه ها دارای یکنواختی بالایی هستند که این امر ناشی از توزیع مناسب نانوذرات در زمینه رزین است. همچنین، نتایج نشان می دهد که ذرات کروی در مقایسه با ذرات صفحه ای خواص مکانیکی و دینامیکی بهتری دارند.

در کار حاضر، نانوتیوب های کربنی با استفاده از فرآیند رسوب گذاری شیمیایی بخار (CVD) تولید شده است. بررسی پودر حاصل به روش میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) موفقیت این تحقیق در تولید نانوتیوب های کربنی را با استفاده از فرآیند رسوب گذاری شیمیایی بخار نشان می دهد. می توان نتیجه گرفت روش رسوب گذاری شیمیایی بخار کاتالیزوری روش بسیار مناسبی برای تولید نانوتیوب های کربنی است. همچنین با کنترل کاتالیزور و شرایط سنتز می توان بسیاری از جنبه های رشد مثل، ساختار، قطر، طول و نظم را کنترل کرد. روش CVD کاتالیزوری می تواند برای تولید انبوه یا برای رشد کنترل شده در مکان های خاص بر روی یک پایه در کاربردهای گوناگون بکار رود.

گرمایش سریع بوسیله ماکروویو به عنوان یک تکنیک قابل توجه برای سنتز نانوساختارهای فلزی مورد توجه واقع شده است. جهت فرآوری نانوذرات نقره از نیترات نقره (AgNO3) به عنوان پیش ماده، پلی وینیل پایرولیدن (PVP) به عنوان پایدار کننده و همچنین از آب مقطر، اتیلن گلیکول و اتانول به عنوان حلال در دمای 25 oC در این پژوهش استفاده گردید. ابتدا محلول هایی با نسبت درصد وزنی مشخصی از AgNO3 و PVP تهیه شد و در مدت زمان 90 ثانیه واکنش ها بین محلول ها انجام گرفت. در حین انجام واکنش های شیمیایی بین محلول ها امواج الکترومغناطیس با شدت و فرکانس ثابت 2450 MHz توسط آون ماکروویو به محلول ها اعمال گردید. با انجام واکنش های شیمیایی نانوذرات نقره کلوئیدی در محلول حاصل شد. نانوذرات تهیه شده در ابتدا جهت بررسی توزیع فراوانی اندازه و غلظت ذرات تحت آنالیز طیف سنجی مرئی  (UV-Vis)قرار داده شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM)  نشان داد که نانوذرات فرآوری شده دارای مورفولوژی کروی و شبه کروی و توزیع اندازه ذراتی در محدوده 10 تا 40 نانومتر می باشند. نانوساختارهای نقره حاصل شده دارای درجه کریستالیزاسیون بیشتر و سایز کوچک تری نسبت به روش های مرسوم حمام روغن است.

در این پژوهش، بهبود خواص مکانیکی مانند ازدیاد طول تا نقطه شکست و مدول یانگ پلی استایرن در حضور نانوذرات تیتان و سیلیس مورد بررسی قرار گرفت. از روش محلول جهت سنتز نانوکامپوزیت های پلی استایرین / سیلیس، پلی استایرین / سیلیس / تیتان و پلی استایرین / تیتان استفاده شد. برای شکست بهتر تجمع نانوذرات در حلال، از یک همزن مکانیکی مافوق صوت استفاده گردید. مورفولوژی نمونه های تولیدی، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز وزن سنجی حرارتی بررسی شد. خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها نیز با اندازه گیری مدول یانگ، ازدیاد طول تا نقطه شکست و استحکام ضربه ای مطالعه شد. نتایج نشان دادند که ازدیاد طول تا نقطه شکست پلی استایرن دارای هر دو نانوذره تیتان و سیلیس به طور قابل توجهی بهبود یافت. همچنین، در نمونه 1% وزنی پلی استایرین / سیلیس / تیتان، نتایج بیانگر افزایش مدول یانگ، چقرمگی (میزان انعطاف پذیری نسبی) و میزان ازدیاد طول تا نقطه شکست بود. این پدیده ناشی از شکست مطلوب ساختار تجمعی نانوذرات و همچنین توزیع مناسب آنها در زمینه پلی استایرنی است. در این حالت، نانوذرات در حفره های کوچک جای گرفته و مانند پلی در بین لایه های زمینه عمل می کنند و سبب بهبود ازدیاد طول تا نقطه شکست پلی استایرن می شوند. همچنین، پایداری حرارتی نمونه ها به علت ساختار یکنواخت و همگن آنها و کاهش تعداد نقاط نقص، در مقایسه با پلی استایرن خالص افزایش می یابد.

در این تحقیق، نانوساختارهای سیلیسی با استفاده از روش سل - ژل سنتز و شناسایی شدند. واکنش در حضور اسیدهای مختلف، انجام شد و مورفولوژی و اندازه ذرات مورد بررسی قرار گرفت. سپس pH محیط به شدت اسیدی شد و محیط به pH کمتر از 2 رسید و ساختارها مجددا سنتز شدند و مورفولوژی آنها مورد بررسی قرار گرفت. آنگاه به منظور بهینه سازی شرایط سنتز و بهبود مورفولوژی و اندازه ذرات، اصلاح کننده های ساختاری مانند نیترات لانتان 6 آبه به محیط اسیدی اضافه شد و سنتز و شناسایی تکرار شد. در این شرایط، مورفولوژی ذرات بهبود یافت و اندازه ذرات نیز کاهش قابل ملاحظه ای یافت.