مواد و فناوری های پیشرفته
سال:1396 | دوره:6 | شماره:3 |تعداد مقالات:9

در این پژوهش، عملکرد فتوکاتالیستی پودرهای کامپوزیتی نانوساختار Fe-39 %FeS سنتز شده به روش مکانوترمال مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا مخلوط پودری Fe و S با نسبت اتمی آهن به گوگرد برابر 1:2 تحت فعال سازی مکانیکی قرار گرفت و سپس به مدت دو ساعت در دمای 850 درجه سانتی گراد عملیات حرارتی شد. به منظور مشخصه یابی پودر سنتز شده از آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و طیف سنج مرئی – فرابنفش (UV-vis spectroscopy) بهره برده شد. نتایج XRD سنتز موفق ساختار کامپوزیتی Fe-FeS را نشان داد. تصاویر FESEM نیز ذرات پودری با اندازه کمتر از دو میکرون را پس از عملیات حرارتی نمایش می دهد. هم چنین در بررسی فتوکاتالیستی، تاثیر pH به عنوان عامل موثر بررسی شد. نتایج نشان داد که در محیط های بازی میزان تخریب متیلن بلو بیشتر از محیط های اسیدی و خنثی است که در مورد pH برابر 11 پس از تابش 195 دقیقه نور مرئی 91 درصد از متیلن بلو مورد تخریب قرار گرفت. علاوه بر این نتایج بررسی های سینتیکی نیز نشان داد که فرآیند تخریب فتوکاتالیستی در ابتدا (75-0 دقیقه) از مدل درجه اول پیروی ولی با گذشت زمان با تغییر سازوکار از مدل درجه دوم پیروی می کند.

امروزه باتری های لیتیومی و نیکل- هیدرید فلزی به دلیل ظرفیت ذخیره سازی بالاتر انرژی و عدم به کارگیری فلزات سنگین و آلاینده محیط زیست، بسیار مورد توجه اند. در باتری های نیکل- هیدرید فلزی، آلیاژ جاذب هیدروژن در الکترود منفی با هیدرولیز آب به هیدرید فلز تبدیل می گردد. در پژوهش حاضر آلیاژ MmNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3 حاوی میش متال غنی از سریم، با استفاده از روش قوس الکتریکی تحت خلاء سنتز شد. در ادامه، آلیاژ حاصل جهت همگن سازی به مدت هفت ساعت در کوره تیوبی و در دمای 900 درجه سانتی گراد قرار گرفت. خردایش آلیاژ به دلیل ماهیت ترد آن در یک هاون عقیق انجام شد و آلیاژ خرد شده با اندازه ذرات کمتر از 50 میکرون تحت آزمون های اشعه ایکس (بررسی ریزساختارساختار)، سیورت (بررسی ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن) و الکتروشیمی (بررسی میزان انرژی ذخیره شده به صورت برگشت پذیر) قرار گرفت. الگوی پراش اشعه ایکس نشان می دهد آلیاژ حاصل به طور عمده ساختار کریستالوگرافی هگزاگونال با فرمول شیمیایی AB5 دارد. بررسی های انجام شده به وسیله دستگاه سیورت نشان می دهد، در دمای محیط یک درصد وزنی و در دمای 60 درجه سانتیگراد 0.6 درصد وزنی هیدروژن توسط آلیاژ، قابل ذخیره سازی است. هم چنین بررسی های الکتروشیمیایی به وسیله دستگاه ایویوم (Evium) نیز نشان می دهد این آلیاژ به صورت برگشت پذیر قابلیت ذخیره سازی انرژی به میزان 150mAh/g را دارد. کلمات کلیدی باتری نیکل- هیدرید فلزی، آلیاژ جاذب هیدروژن، میش متال، ذخیره سازی انرژی، قوس الکتریکی تحت خلاء.

در این تحقیق به بررسی خواص ساختاری، مغناطیسی و جذب امواج مایکروویو نانوکامپوزیت‎های جاذب ساخته شده از طریق پوشش‎دهی الیاف کربنی (CFs) با نانوذرات مگنتیت (Fe3O4) نوسط رسوب‎دهی الکتروفورتیک (EPD) بهبود یافته، پرداخته شده است. ابتدا نانو‎ذرات مگنتیت به روش هم رسوبی تهیه شده و سپس به وسیله‎ی فرآیند رسوب‎دهی الکتروفورتیک بهبود یافته روی CFs پوشش داده شد. بررسی خواص مغناطیسی نشان داد که مقادیر مغناطش اشباع و وادارندگی نانوپودر مگنتیت پس از انجام فرآیند رسوب‎دهی الکتروفورتیک به ترتیب از 72.3 به 33.1 emu/g از 4.9 به 168Oe برای نانوکامپوزیت مگنتیت/الیاف کربنی می‎رسد. نتایج آزمون جذب امواج مایکروویو در محدوده‎ی بسامدی 8.2 تا GHz 12.4 نشان داد که میزان جذب موج نانوکامپوزیت مگنتیت/الیاف کربنی به شدت به ضخامت آن بستگی دارد. مقدار بیشینه‎ی جذب موجی در حدود 10.2dB - در10GHz با پهنای باند جذب موثری در حدود2GHz برای نمونه‎ی با ضخامت 2 میلی‎متر به دست آمد.

در این پژوهش کامپوزیت های آلومینا-آهن به منظور ایجاد گرادیان ذرات آهن در زمینه آلومینا به روش ریخته گری دوغابی تهیه شد. مقدار آهن 5% وزنی انتخاب و برای ایجاد گرادیان از دو میدان مغناطیسی با بزرگی 0.8 و 0.08 تسلا استفاده شد. دوغاب ها با 70، 75 و 80 درصد وزنی ماده جامد و دو پراکنده ساز (دیسپرزنت) تهیه و تاثیر آنها بر ایجاد گرادیان آهن بررسی شد. نمونه ها در کوره مایکروویو به مدت 30 دقیقه در دماهای 1350oC و 1450oC و در دمای 1500oC به مدت یک دقیقه در آرگون سینتر شدند. برخی از نمونه ها نیز در دمای 1485 درجه سانتی گراد به مدت دو ساعت در کوره تیوبی در آرگون سینتر شدند. نتایج تصاویر ظاهر نمونه ها و میکروسکوپ نوری از گرادیان آهن در نمونه های خام و سینتر شده نشان داد که استفاده از دیسپرزنت PCN با 70% ماده جامد تحت میدان مغناطیسی 0.08 تسلا بهترین نمونه از نظر توزیع آهن، چگالی (3.7g/Cm3) و استحکام (82.7 MPa) می باشد.

در این تحقیق، نانوکامپوزیت ZrB2-SiC به روش سینتر بدون فشار تولید گردید. از پودر AlN در مقیاس میکرون به عنوان افزودنی استفاده شد. به منظور بررسی تاثیر حضور همزمان ذرات SiC نانو و میکرون ابتدا پودر ZrB2 به همراه درصدهای مختلف از SiC نانو و میکرون در آسیاب سیاره ای با به مدت دو ساعت با سرعت 200rpm آسیاب شدند. مخلوط حاصل پس از پرس گرم اولیه در دمای 80oC و فشار 100Mpa تحت فرآیند پرس ایزواستاتیک سرد (CIP) قرار گرفته و در دمای 2150 درجه سانتی گراد سینتر شد. به منظور تعیین نسبت بهینه SiC نانو به میکرون، چگالی نسبی، سختی و چقرمگی نمونه ها اندازه گیری شد. سپس، ذرات AlN به کامپوزیت ZrB2-SiC اضافه شده و ریزساختار و خواص مکانیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل شده از تمامی نمونه ها در ترکیبات مختلف نشان می دهند که با تغییر درصد حجمی SiC نانو از 20 درصد حجمی نانو به 15 درصد نانو و پنج درصد میکرون، کاهش در تخلخل و افزایش در چگالی رخ می دهد. با بررسی ریز ساختاری و اندازه گیری خواص مکانیکی نمونه ها بیشترین سختی و چقرمگی شکست نیز، در ترکیب دارای به ترتیب 15 و 5 درصد حجمی SiC نانو و میکرون و با مقادیر 15.9Gpa و 4.9Mpa.m1.2 مشاهده شد. با افزودن ذرات .57 درصد حجمی AlN چگالی به 98.1 درصد و مقادیر سختی و چقرمگی شکست به 1.17GPa و 5.7Mpa.m1.2 افزایش یافت.

در این تحقیق، پوشش دهی پارچه های پلی استر دو بعدی و سه بعدی با پوشش نیکل به روش الکترولس به منظور تولید پوشش های جاذب امواج راداری باند ایکس انجام گرفت. مورفولوژی، ضخامت پوشش، ترکیب شیمیایی پوشش، رسانایی و رفتار جذب امواج راداری آنها ارزیابی شد. با انجام پوشش دهی، رسانایی پارچه های دو بعدی و سه بعدی به ترتیب به 0.023 و 0.0043 سانتی متر مربع بر اهم افزایش یافت. بررسی مورفولوژی پوشش توسط میکروسکوپی الکترونی روبشی نشان داد که ذرات نیکل روی سطح الیاف دارای ساختارهای گنبدی شکل هستند. بررسی ریزساختاری پوشش های پلی استری ساخته شده توسط توزیع انرژی طیفی اشعه ایکس نشان داد که مقدار نیکل بارگذاری شده 64.53% می باشد. مطالعه جذب امواج راداری پارچه های دو بعدی و سه بعدی نشان داد هر دو آنها توانایی جذب بیش از 96.45 درصد امواج راداری باند ایکس (12-8 گیگاهرتز) را دارند. ارزیابی ثبات های شستشویی، سایشی و نوری پوشش های تهیه شده نشان داد که روش پوشش دهی الکترولس توانسته نیکل را به خوبی بر روی الیاف تثبیت کند به گونه ای که پارچه های رسانای تولید شده مقاومت بالایی در برابر این عوامل محیطی از خود نشان می دهند.

در این پژوهش مواد فعال نانوساختار اکسید کبالت و اکسید نیکل کبالت به روش هیدروترمال به طورموفقیت آمیزی سنتز شدند. مشخصه یابی مواد فعال تهیه شده توسط پراش اشعه X(XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و آنالیز عنصری (EDS) انجام شد. نتایج آزمون مشخصه یابی نشان دادند که نیکل به صورت موفقیت آمیزی در داخل ساختار اسپینل اکسید کبالت قرار گرفته است. هم چنین بررسی های میکروسکوپی نشان دهنده مورفولوژی نانو میله ای اکسید کبالت و اکسید نیکل کبالت هستند، که سطح ویژه بالایی را به منظور واکنش های الکتروشیمیایی جهت افزایش ظرفیت ذخیره سازی انرژی در اختیار قرار می دهند. عملکرد ذخیره سازی انرژی ماده فعال تهیه شده به عنوان ماده فعال شبه ابرخازن ها توسط آزمون های الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه ای و آزمون شارژ/ تخلیه جریان ثابت در محلول شش مولار KOH در سل استاندارد Swagelok مورد بررسی قرار گرفت. ظرفیت ویژه خازنی نمونه حاوی نیکل (1624F g-1) بسیار بالاتر از ظرفیت اکسید کبالت (1020 Fg-1) در چگالی جریان2Ag-1 به دست آمد.

روی و آلیاژهای آن به واسطه کاربرد وسیع در سیستم های حفاظت کاتدی به عنوان آندهای فدا شونده شناخته شده اند. مشکلات ناشی از فشار بخار بالای این فلز در فرآیند ذوب و ریخته گری، باعث شده که فرآیندهای اصلاح ساختار میکروسکوپی در حالت جامد برای روی بسیار مورد توجه قرار گیرد. فرآیند فعال سازی مذاب با اعمال کرنش (SIMA) یکی از فرآیندهای شکل دهی نیمه جامد در تولید قطعات با ساختار غیردندریتی است. در این پژوهش، اثر فرآیند SIMA بر ریزساختار و رفتار الکتروشیمیایی آند فداشونده روی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ها تحت نرخ کرنش های%50-20، دماهای مختلف در محدوده 425-435oC و زمان های 10-40min قرار گرفتند. ریزساختار بهینه کروی شده در شرایط 50% کارسرد، دمای C°430 و در مدت زمان min10 به دست آمد. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون و آزمون آند بر روی نمونه بهینه کروی شده، بیانگر کاهش محسوس 90% چگالی جریان خوردگی الکتروشیمیایی و کاهش اندک بازدهی آند نسبت به نمونه خام است. آنالیز عنصری (EDX)، تصاویر متالوگرافی و پروفیل میکروسختی، تجمع عناصر آلیاژی بر روی مرزدانه و تبدیل خوردگی یکنواخت به موضعی و در نتیجه کاهش بازدهی آند بعد از فرآیند SIMA را نشان می دهد.

در این پژوهش، اثر دمای سینتر بر ریزساختار بدنه های Ba0.5Sr0.5TiO3 و خواص الکتریکی لایه های نازک ایجاد شده به روش کندوپاش مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب سرامیکی Ba0.5Sr0.5TiO3 تک فاز و بدون ناخالصی با استفاده از روش حالت جامد سنتز شد. به منظور بهینه یابی دمای پخت، این ترکیب در محدوده دمای 1200oC تا 1400oC سینتر شد. نتایج نشان داد که نمونه ی سینترشده در دمای 1250oC از %95 چگالی نسبی و میانگین اندازه دانه های 8mm برخوردار می باشد که به منظور استفاده برای تارگت کندوپاش مناسب می باشد. گاف انرژی لایه ی نازک اعمال شده از تارگت ساخته شده تحت شرایط بهینه 3.4eV و ثابت دی الکتریک آن در فرکانس 10 kHz برابر با 4400 بهدست آمد که نشان دهنده ی خواص مطلوب لایه های نازک این ترکیب از تارگت ساخته شده ی آن برای کاربردهای خازنی می باشد. به منظور بررسی های ریزساختاری، فازی و خواص الکتریکی از آزمون های XRD، میکروسکوپی نوری، اندازه گیری چگالی، UV-Vis و اندازه گیری ثابت دی الکتریک استفاده شد.