مواد و فناوری های پیشرفته
سال:1398 | دوره:8 | شماره:3 |تعداد مقالات:8

در این تحقیق نانوکامپوزیت های Al-6061/Gr با زمینه نانوساختار و مقادیر مختلف میکروذرات گرافیت با روش متالورژی پودر (P/M) و با استفاده از آسیاکاری مکانیکی، پرس سرد و اکستروژن داغ تولید شدند. با توجه به محدودیت در مقدار نانوکامپوزیت های تولید شده و عدم امکان ساخت نمونه های استاندارد کشش، جهت بررسی خواص مکانیکی این مواد از آزمون سنبه برشی استفاده شد. نتایج XRD و SEM نشانگر توزیع یکنواخت ذرات گرافیت در زمینه نانوساختار آلومینیم بود. نتایج سختی سنجی نشان دادند که با افزایش درصد گرافیت سختی کاهش یافته است. نتایج آزمون سنبه برشی در دمای محیط نشان دادند که با ریز کردن ساختار دانه افزایش قابل توجهی در تنش تسلیم برشی و تنش برشی نهایی آلیاژ Al-6061 بدست می آید اما افزودن گرافیت موجب کاهش استحکام برشی و انعطاف پذیری نانوکامپوزیت Al/Gr می شود. استحکام بخشی هال-پچ را می توان به عنوان مکانیزم اصلی موثر بر استحکام بخشی برشی این کامپوزیت ها دانست.

رسوب نشانی الکتروشیمیایی نانو ذرات هگزاسیانوفرات منگنز بر روی بستر گرافیتی جهت کاربرد در ابرخازن ها در این تحقیق، نانو ذرات هگزاسیانوفرات منگنز (MnHCF) توسط روش رسوب نشانی الکتروشیمیایی تحت جریان ثابت 100 میکرو آمپر پالسی (5/0 ثانیه قطع جریان و 5/0 ثانیه وصل جریان) بر روی بستر گرافیتی و در دمای اتاق لایه نشانی شد. الکترود تهیه شده با استفاده از آنالیز پراش اشعه X ((XRD و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM) مشخصه یابی شد. کارایی الکتروشیمیایی الکترود بدون بایندر MnHCF تهیه شده به عنوان الکترود ابرخازنی با استفاده از آزمون های ولتامتری چرخه ای و شارژ/تخلیه جریان ثابت در محلول 5/0 مولار سولفات سدیم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون های الکتروشیمیایی نشان دادند که الکترود تهیه شده دارای ظرفیت ویژه بالای F g-1 367 در نرخ نخلیه A g-1 1، توان جریان دهی مناسب و ابقای ظرفیت خوب 8/88% پس از 1000 چرخه می باشد که نشان دهنده کارایی ذخیره سازی انرژی بالای این الکترود است.

آلیاژهای منیزیمی، به دلیل استحکام مناسب، مدول یانگ و چگالی شبیه به استخوان انسان، دارای کاربردهای پزشکی بالقوه ای در حوزه کاشتنی های زیست تخریب پذیر هستند. با این حال، یکی از مهم ترین موانع کلیدی برای کاربردهای بالینی آلیاژهای منیزیم، خوردگی سریع این آلیاژها در محیط بدن انسان است. اصلاح دانه ناشی از فرآیند حرارتی-مکانیکی، یک روش موثر برای افزایش استحکام و شکل پذیری آلیاژهای منیزیم بوده و ممکن است مقاومت به خوردگی آلیاژهای منیزیمی را تحت تاثیر قرار دهد. از این رو، در این پژوهش تاثیر فرآیند حرارتی-مکانیکی (شامل پرس گرم در دمای C 250 و سپس عملیات حرارتی آنیل به مدت یک ساعت در دمای C 300) بر رفتار خوردگی آلیاژ منیزیمی AZ31 پس از یک، چهار و هفت روز غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن در دمای C 25، مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی ریز ساختار نمونه ها از میکروسکوپ نوری و الکترونی و از آزمون قطبش و مقاومت ظاهری الکتروشیمیایی به ترتیب برای ارزیابی نرخ خوردگی و مقاومت به خوردگی استفاده گردید. بررسی ریز ساختار نمونه ها، نشان داد که عملیات حرارتی-مکانیکی موجب اصلاح دانه و بروز دوقلویی ها گردید. تبلور مجدد حاصل از فرآیند حرارتی-مکانیکی موجب ریز شدن دانه ها، افزایش مرزهای دانه و کاهش چگالی نابجایی ها شد که به نوبه خود مانع گسترش خوردگی می شوند. نتایج حاصل از آزمون های مقاومت ظاهری و قطبش نیز نشان داد که میزان مقاومت به خوردگی نمونه AZ31 تحت عملیات حرارتی-مکانیکی، پس از هفت روز غوطه وری، افزایش و نرخ خوردگی آن کاهش یافته است.

کامپوزیت های زمینه فلزی تقویت شده با ذرات سرامیکی با توجه به خواص مکانیکی و فیزیکی مطلوب کاربرد گسترده ای در زمینه های مختلف از جمله قطعات مقاوم به سایش و ابزار برش دارند. در این پژوهش، کامپوزیت Fe-TiC با استفاده از ماده معدنی ایلمینیت و دوده ساخته شده است. برای ساخت کامپوزیت مورد نظر، مواد اولیه پس از همگن شدن و فعال سازی از طریق آلیاژسازی مکانیکی، به روش سینتر پلاسما جرقه ای به صورت هم زمان سنتز و سینتر شدند. نمونه ها در دماهای 1250، 1300 و 1350 درجه سلسیوس و تحت فشار 10 تا 30 مگاپاسکال در مدت زمان های 30 تا 120 دقیقه تهیه شده اند. به منظور بررسی فازهای تشکیل شده از آنالیز پراش اشعه ایکس استفاده شد. اندازه گیری بلورک های فازهای تشکیل شده، از طریق روش ویلیامسون-هال و شرر انجام شد. مورفولوژی و ریز ساختار نمونه ها نیز به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کامپوزیت آهن تقویت شده با ذرات کاربید تیتانیم به طورموفقیت آمیزی تولید شده و سازوکار سنتز به صورت تدریجی و نفوذی می باشد. دانه های آهن و کاربید تیتانیوم دارای توزیع یکنواخت در سراسر نمونه می باشند و با وجود زمان های سنتز طولانی، ابعاد اجزای کامپوزیت هم چنان در اندازه نانومتری باقی مانده که می تواند منجربه بهبود خواص مکانیکی گردد.

تصفیه انواع پساب های صنعتی و بازگردانی آب به چرخه مصرف از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش با تولید نانوجاذب کامپوزیتی نایلون6/ نانوذرات زیرکونیا شرایط برای جداسازی کاتیون فلزات سنگین (مانند Cu، Ni و Co) به عنوان یکی از آلاینده های مهم آب بررسی شده است. نانوجاذب کامپوزیتی با مقادیر مختلف زیرکونیا توسط روش الکتروریسی تولید شد. به منظور بررسی ریزساختار و بنیان های مولکولی در نانوجاذب کامپوزیتی به ترتیب از آزمون های SEM و FTIR استفاده شد. نتایج ریزساختارشناسی نشان داد که با افزایش نسبت سرامیک به پلیمر میانگین قطر الیاف از 387 به 105 نانومتر و تخلخل سطحی از 1/83 به 6/65 درصد کاهش یافت. علاوه بر این، از توزیع همگن نانوذرات روی الیاف کاسته و عیوب الکتروریسی مانند آگلومراسیون نانو ذرات روی برخی الیاف مشاهده شد. افزودن نانوذرات زیرکونیا بنیان های مولکولی نایلون 6 را تغییر نداد. با توجه به توزیع و ایجاد مواضع فیزیکی همگن توسط نانوذرات زیرکونیا، نسبت سرامیک به پلیمر برابر 88/0 (g/g) به عنوان ترکیب بهینه انتخاب شد. تغییرات زاویه تماس آب روی سطح نانوجاذب نشان داد که سطح مورد مطالعه در لحظه ابتدایی تماس آب گریز و در ادامه آب دوست است. بررسی سینتیک جذب کاتیون فلزات سنگین توسط نانوجاذب نشان داد که از مدل شبه درجه اول تبعیت می کند. بیشینه مقدار جذب کاتیون فلزات Cu، Ni و Co به ترتیب برابر 6/9، 7/8 و 8/4 میلی گرم بر سانتی متر مربع بود که بیانگر بهره وری بالای نانوجاذب کامپوزیتی نایلون6/ زیرکونیا در جذب کاتیون های فلزات سنگین است. بنابراین با توسعه انواع مختلف نانوجاذب پلیمر-سرامیک امکان بازچرخانی پساب صنعتی فراهم می شود.

در این مطالعه، گرافن اکسید با روش اصلاح شده هامر تهیه شد و به عنوان بستری برای پراکنده ساختن نانوذرات استفاده گردید. نانوذرات استرانسیم کبالت اکسید تهیه و با تکنیک تفرق اشعه ایکس (XRD) شناسایی شدند. آنها به همراه نانوذرات پلاتین در بستر گرافن اکسید کاهش یافته برای تهیه کاتالیست پلاتین-استرانسیم کبالت اکسید-گرافن اکسید کاهش یافته (Pt-SrCoO3-δ-RGO) استفاده شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری برای نشان دادن مورفولوژی و توزیع نانوذرات استفاده شدند. فعالیت کاتالیزوری کاتالیست تهیه شده برای الکترواکسیداسیون متانول با تکنیک های ولتامتری چرخه ای و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی بررسی گردید و با فعالیت کاتالیزوری کاتالیست پلاتین-گرافن اکسید کاهش یافته (Pt-RGO) مقایسه شد. اثرات برخی عوامل تجربی موثر بر اکسایش متانول در سطح کاتالیست Pt-SrCoO3-δ-RGO مانند غلظت متانول، دما و سرعت روبش بررسی گردید و شرایط بهینه پیشنهاد شدند. کاتالیست Pt-SrCoO3-δ-RGO فعالیت کاتالیزوری بهتری را برای اکسایش متانول نسبت به کاتالیست Pt-RGO از خود نشان داد که نشان می دهد Pt-SrCoO3-δ-RGO می تواند به عنوان کاتالیستی نویدبخش برای کاربرد در پیل های سوختی متانولی مستقیم به کار رود.

نانوکامپوزیت های مغناطیسی گرافن به علت قابلیت کنترل با میدان مغناطیسی خارجی و رسانندگی الکتریکی بالا در فناوری جدید کاربرد های فراوانی دارند. روش رسوب دهی الکتروشیمیایی برای تولید نانوکامپوزیت های گرافن-فلز به علت سادگی، تک مرحله بودن و مقرون به صرفه بودن روش بسیار مناسبی می باشد. در این مقاله، تاثیر pH الکترولیت بر مغناطش نانوکامپوزیت گرافن-کبالت به روش رسوب دهی الکتروشیمیایی، بررسی می شود. نمونه های تولید شده در محیط های بازی و خنثی، غیر مغناطیسی و نمونه های تولید شده در محیط های اسیدی، مغناطیسی می باشند. در محیط اسیدی با 5= pH، نانوکامپوزیت گرافن-کبالت با بیش ترین میزان جرم با مغناطش بالا تولید شده است. نمونه مغناطیسی 5= pH، با آنالیز فازی با الگوی پراش پرتو ایکس (XRD)، پراش انرژی پرتو ایکس (EDX)، طیف سنجی مادون قرمز(FTIR) و خاصیت مغناطیسی با بررسی منحنی پسماند حاصل از VSM مشخصه یابی شده است. برای بررسی مورفولوژی این نانوکامپوزیت ها، از میکروسکوپ الکترونی (MSE) استفاده شده است. کامپوزیت تولید شده متشکل از پوسته های گرافن و بلور های کبالت با مغناطش اشباع بالا در حدود 119 emu/g می باشد که قابلیت کاربرد در دارورسانی هدفمند، پاک کنندگی آب، حسگرهای زیستی و مغناطیسی را دارد.

با توجه به بحران انرژی در عصر کنونی، تولید ادوات در زمینه مصرف انرژی باید به سمت و سویی حرکت کند که از نظر مصرف کاملا بهینه و از نظر طول عمر تا حد ممکن زیاد باشد که خود هزینه های تولید را کاهش می دهد. دیودهای نورتاب آلی (OLED) نسل جدیدی از ادوات نورتاب هستند که از مزایای ویژه ای نسبت به دیگر چراغ ها برخوردار هستند. نازک و سبک بودن، انعطاف پذیر بودن، شفاف بودن و راحتی در ساخت از جمله این ویژگی ها است. این دیودها متشکل از لایه های تزریق کننده حفره، الکترون و لایه نورتاب هستند. وظیفه اصلی لایه های تزریق کننده الکترون و حفره، ارسال حامل بار به لایه نورتاب است. بازترکیب در لایه نورتاب صورت می پذیرد که منجر به تولید نور می شود. در این کار تمرکز اصلی روی بهینه کردن تزریق حفره به منظور افزایش طول عمر دیودها قرار داده شده است. از ترکیبات متفاوت محلول اکسید مولیبدن (MoOx) و گرافن اکساید (GO) در ساخت لایه ی تزریق کننده حفره استفاده شد. بیشترین بازده مربوط به ترکیب نسبت 1: 1 (نسبت حجمی) بود که به بازده توان lm/W 5/7 توانست برسد. طول عمر دیود بهینه شده با دیود استاندارد ساخته شده با PEDOT: PSS مقایسه شد به طوری که نسبت به آن حدود 30 برابر افزایش داشت.