علم و مهندسی سرامیک
سال:1398 | دوره:8 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

سرامیک های کوردیریتی به علت داشتن ضریب انبساط حرارتی کم، مقاومت شیمیایی زیاد در برابر خوردگی و مقاومت بالا در برابر شوک حرارتی کاربردهای زیادی در ابزار کوره و لوازم مصرفی در دمای بالا دارد. هدف پژوهش حاضر سنتز کوردیریت با استفاده از نانوذرات سیلیس، کلرید منیزیم و آلومینای اکتیو است. سنتز به روش حالت جامد انجام می گردد. مکانیسم تشکیل کوردیریت با استفاده از آنالیز حرارتی هم زمان (STA) همراه با آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ریزساختار پودرهای سنتز شده در دماهای مختلف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که مکانیسم تشکیل کوردیریت از مواد اولیه ذکر شده با مکانیسم هایی که تاکنون برای تشکیل کوردیریت با استفاده از مواد اولیه دیگر گزارش شده، متفاوت است. واکنش های احتمالی در مسیر تشکیل کوردیریت در دماهای مختلف پیشنهاد داده شده است. دمای تشکیل کوردیریت از مواد اولیه نانوذرات سیلیس، کلرید منیزیم و آلومینای اکتیو ° C1330 تعیین شد. کوردیریت سنتز شده به صورت خالص نبوده و با ناخالصی های آلومینا، کریستوبالیت، اسپینل و فورستریت همراه است.

از روش گرانول سازی می توان به عنوان یک روش ساده و ارزان برای سنتز نانو ذرات استفاده نمود. در مطالعه ی پیش رو از روش گرانول سازی در مخلوط آب، روغن و پلیمر قطبی (پی وی ای) برای سنتز ذرات دو فازی کلسیم فسفات (هیدروکسی آپاتیت/ تری کلسیم فسفات) استفاده گردید. ذرات به دست آمده از این روش برای بررسی های زیستی تحت اصلاح سطحی با تترا اتیل اورتو سیلیکات (تئوس) قرار گرفت. نتایج حاصل از آنالیز ریتویلد داده های XRD نشانگر تشکیل 16 درصد فاز تری کلسیم فسفات در کنار هیدروکسی آپاتیت بود. نتایج BET نشانگر وجود حلقه هیستریس و متخلخل بودن ذرات با سطح ویژه 93 سانتی متر مربع بر گرم بود. نتایج آنالیز زتا نشانگر تغییر پتانسیل سطحی ذرات از-21 ± 1 به-42 ± 1 در نتیجه اصلاح سطحی با 25 درصد وزنی تئوس می باشد. نتایج تست سمیت نشان داد ذرات سنتز شده در محیط آب و روغن و همچنین اصلاح سطح شده با تئوس سمیتی برای سلول ایجاد نمی کند. نتایج تست آلیزارین رد نشان داد که اصلاح سطحی با تئوس باعث افزایش رسوب کلسیم و فسفر به اندازه ی 25 درصد شده است. نتایج مدل سازی نرم افزاری نشانگر موفقیت روش گرانول سازی در سنتز پودرها است. مطابق نتایج روش گرانول سازی به همراه اصلاح سطح روشی مناسب و ساده برای سنتز نانو ذرات کلسیم فسفات همراه بهبود خواص زیستی می باشد.

هدایت بالا و سطح بالای قابل دسترسی به الکترولیت از پیش نیازهای اصلی مواد فعال مورد استفاده در ابرخازن ها برای دستیابی به کارایی الکتروشیمیایی بالاست. در سال های اخیر، چهارچوب های آلی-فلزی به دلیل سطح ویژه بالا و مناسب بودن اندازه تخلخل به عنوان مواد الکترودی در ابرخازن ها مورد استفاده قرار گرفتند. با این حال استفاده از چهارچوب های آلی-فلزی به تنهایی در ابرخازن ها، بدلیل هدایت الکتریکی ضعیف، پایداری ناکافی و خواص مکانیکی پایین، اثر ظرفیت بالا و کارایی مناسب را خنثی می کند. در مقاله حاضر به روش سنتز هیدروترمال، چهارچوب های آلی-فلزی بر پایه مس تهیه شد و برای ارتقای هدایت این مواد، گرافن درحین سنتز افزوده شد. جهت بررسی ساختاری نانوکامپوزیت حاصله، از آنالیزهای XRD, FTIR و FESEMاستفاده شد. برای بررسی رفتار ابرخازنی، آزمون های الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه ای و امپدانس الکتروشیمیایی و رفتار تکرارپذیری انجام شد. نمونه چهارچوب آلی-فلزی بر پایه مس دارای ظرفیت ویژه 372 فاراد بر گرم بود، در حالی که کامپوزیت آن با گرافن دارای ظرفیت 570 فاراد بر گرم بود. در این کامپوزیت ها، گرافن افزایش هدایت الکترود ها، در دسترس پذیری بیشتر تخلخل ها و ذخیره بار را از طریق مکانیزم غیر فارادایی فراهم می آورد و چهارچوب های آلی-فلزی نیز با میزان تخلخل بالا، قابلیت تنظیم تخلخل و افزایش ظرفیت کل ذخیره بار را از طریق مکانیزم فارادایی فراهم می کند.

در مقاله ی پیش رو کامپوزیت های سرامیکی بر پایه آلومینا طبیعی و مواد فعال جاذب برای تصفیه آب دریا تهیه شده است. نتایج نهایی آزمایش ها نشان دهنده ی کارای قابل قبول فیلترهای تولیدشده با مواد فعال در جهت کاهش آلاینده های نیتراتی و مواد محلول در آب دریا مطابق استاندارد 1053 است. برای آزمودن فیلتر های کامپوزیت سرامیکی دستگاه فیلتر ی ماژولار ساخته شد و مورداستفاده قرار گرفت. نرخ فیلتراسیون تحت فشار 3 بار در حدود 300 میلی لیتر در ساعت بوده است. روی هم رفته، بهترین نتایج برای فیلتر ساخته شده با 21 و 2 درصد وزنی کربن فعال و تیتانیوم اکسید بدست آمد. به این ترتیب میزان کاهش برای نیترات، نیتریت، کل مواد جامد محلول و سختی کل پس از فیلتراسیون به ترتیب 90، 78، 98 و 68 درصد برای فیلتر شماره 7 مشاهده شد. فیلترهای ساخته شده ارزان قابلیت شست وشو و استفاده ی مجدد و دوام بالا را دارا می باشند که می توانند آب دریا را بصورت موثر به حد قابل آشامیدن برسانند.

در این پژوهش تلاش شد تا عوامل موثر بر تشکیل و افزایش فاز زیرکونیای تتراگونال در سینتر واکنشی میان آلومینا و زیرکن بررسی شود. از این رو مخلوط پودرهای آلومینا و زیرکن با نسبت 85 به 15 درصد وزنی مخلوط و در شرایط مختلف سینتر شد. دمای سینتر (1500 تا 1650 درجه سانتی گراد)، نوع کوره (معمولی و مایکروویو) و زمان آسیاب کردن مواد اولیه (25/0، 1 و 3 ساعت) در این پژوهش بررسی شد. فاز زیرکونیای تتراگونال با استفاده از روش آنالیز شبه کمی از روی الگوی پراش پرتو ایکس کامپوزیت ها اندازه گیری و در نمونه ها مقایسه شد. همچنین تخلخل، ریزساختار و استحکام کامپوزیت های تهیه شده با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد که افزایش زمان آسیاب مواد اولیه و یا استفاده از مایکروویو موجب افزایش تشکیل زیرکونیای تتراگونال می شود ولی افزایش دمای سینتر تاثیری بر تشکیل این فاز ندارد.

در این پژوهش پوشش اکسید سرامیکی زیرکونیوم (ZrO2) به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) روی آلیاژ زیرکونیوم zircaloy-4 ایجادشده است. الکترولیت مورداستفاده در PEO بر پایه سدیم سیلیکات (Na2SiO3) و سدیم آلومینات (NaAlO2) انتخاب شد و در غلظت ثابت سدیم سیلیکات (10 گرم بر لیتر) تاثیر تغییر غلظت سدیم آلومینات (0، 5/2، 5، 5/7 و 10 گرم بر لیتر) بر میکرو ساختار، ساختار فازی و رفتار خوردگی پوشش های ایجادشده موردمطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی مورفولوژی و ساختار فازی پوشش های ایجادشده به ترتیب از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه پراش سنج اشعه ایکس (XRD) استفاده گردید. در مطالعه رفتار خوردگی پوشش های سرامیکی در محلول LiOH 5/0 مولار از روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک استفاده گردید. نتایج نشان داد که همه ی پوشش ها باعث بهبود عملکرد رفتار خوردگی می شود. همچنین افزودن NaAlO2 منجر به جلوگیری از تشکیل فاز مونوکلینیک شده و تثبیت فاز تتراگونال در الکترولیت شامل 10 گرم بر لیتر سدیم آلومینات (A10) باعث کاهش دانسیته جریان خوردگی تا 7-10×10/1 میکرو آمپر بر سانتی متر مربع می شود. افزودن سدیم آلومینات به میزان 10 گرم بر لیتر باعث تثبیت 20 درصدی فاز تتراگونال می شود. بهبود عملکرد خوردگی پوشش های ایجادشده به ساختار فازی پوشش ها بستگی دارد؛ به این صورت که در الکترولیت شامل 10 گرم بر لیتر به دلیل بیشترین مقدار فاز تتراگونال بالاترین مقاومت به خوردگی نسبت به سایر نمونه ها دیده می شود.

رنگدانه های سرامیکی آبی بر پایه کبالت به طور گسترده ای در صنایع سرامیکی کاربرد دارند که به علت ویژگی هایی مانند پایداری دما، پایداری شیمیایی و مقاومت بالای این پوشش ها می باشد. در این تحقیق، ساخت رنگدانه سرامیکی آبی سیلیکات تیتانات کبالت با استفاده از روش سل ژل، انجام می شود و بر روی سرامیک تحت شرایط تولید صنعتی چاپ می شود. سپس خواص رنگی و فیزیکی آن مورد بررسی قرار می گیرد. طیف انعکاسی و آزمون رنگ سنجی در فضای رنگ (L*a*b* CIE) برای بررسی مولفه های رنگی نمونه اندازه گیری شده است. همچنین برای مطالعه ساختار بلوری و ریزساختار سطح، آزمایش های پراش پرتو X و میکروسکوپ الکترونی بر روی نمونه ها انجام می شود. آزمایش رنگ بری متیلن بلو برای تعیین خاصیت فوتوکاتالیستی و مقاومت شیمیایی با استفاده از استاندارد ISO 10545-13 اروپا انجام شده است. نتایج پارامتر b* و طیف بازتابی منتشر شده به طور چشمگیری ارزش آبی نمونه ها را نشان می دهد. همچنین نمونه از خاصیت فوتوکاتالیستی و مقاومت شیمیایی خوبی نسبت به نمونه مرجع (کاشی سفید) برخوردار است.