مواد پیشرفته و پوشش های نوین
سال:1398 | دوره:7 | شماره:28 |تعداد مقالات:7

در این پژوهش تاثیر پارامترهای مختلفی همچون زمان آسیاکاری بعد از انجام واکنش، اسیدشویی، مقادیر غیر استوکیومتری از منیزیم و کربن بر روی واکنش ها و فاز ها در سیستم پودری CrO3-V2O5-Mg-C در فرایند مکانوشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. پودرهای سنتز شده توسط آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS)، نقشه عنصری (X-Map)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مشخصه یابی شد. محاسبه دمای آدیاباتیک واکنش (K 4259 Tad=) نشان می دهد، واکنش به صورت خود پیشرونده دمای بالا (SHS) انجام می شود. براساس الگوی پراش پرتو ایکس به دست آمده پس از 3 دقیقه آسیاکاری مخلوط پودری مواد اولیه با یکدیگر وارد واکنش شده و فازهای اکسید منیزیم، کاربید وانادیم، کاربید کروم و کرومات منیزیم تولید می شوند. اعمال فرآیند اسیدشویی باعث حذف فاز MgO گردید. افزایش مقدار منیزیم باعث حذف فاز کرومات منیزیم شد. افزودن کربن منجر به افزایش شدت پیک های مربوط به فازهای کاربیدی شد.

در این مطالعه برهمکنش ماده انفجاری تتریل با فولرن 24 کربنه خالص و همچنین فولرن تلقیح شده با سیلیسیم و ژرمانیوم به صورت محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا ساختار فولرن های معمولی و تلقیح شده، تتریل و مشتقات به دست آمده از برهمکنش میان ماده انفجاری و نانو ساختار در دو پیکربندی متفاوت، مورد بهینه سازی هندسی قرار گرفت. سپس محاسبات IR و Frontier molecular orbital بر روی ساختار های بهینه شده صورت گرفت. مقادیر انرژی جذب شیمیایی، تغییرات انرژی آزاد گیبس (? Gint)، تغییرات آنتالپی (? Hint) و ثابت تعادل ترمودینامیکی(Kth) نشان دادند که فرآیند جذب شیمیایی تتریل بر روی سطح فولرن خالص و همچنین نانو ساختار های تلقیح شده با سیلیسیم و ژرمانیوم خوبخودی، گرما زا و برگشت ناپذیر بوده و از لحاظ تجربی امکان پذیر می باشد. مقادیر ظرفیت گرمایی ویژه (Cv)، فواصل پیوند N-O و C-N، و چگالی مشتقات تتریل با نانو ساختار ها حکایت از آن داشتند که حساسیت تتریل نسبت به حرارت پس از جذب شدن بر روی سطح فولرن به مراتب کاهش پیدا کرده و در عین حال سرعت و فشار انفجار و قدرت تخریبی آن افزایش چشم گیری داشته است. پارامترهای اوربیتال های مولکولی مانند گپ انرژی، الکتروفیلیسیته، سختی و پتانسیل شیمیایی نیز مورد بررسی قرار گرفتند و نتایج نشان دادند که هدایت الکتریکی تتریل بعد از برهمکنش با فولرن کاهش چشم گیری پیدا کرده و از فولرن می توان به عنوان یک ماده الکتروفعال در ساخت حسگر های الکتروشیمیایی برای اندازه گیری تتریل استفاده نمود.

پلی نفتالین سولفونات(PNS) یکی از افزودنی های شیمیایی است که به طور عمده به عنوان عامل دیسپرس کننده در کاربردهای متنوع مورد استفاده قرار می گیرد. سنتز این ترکیب در 2 مرحله انجام شد: 1-سولفوناسیون نفتالین 2-پلیمریزاسیون بتا نفتالین سولفونات. تاثیر پارامتر های مختلف در مراحل سنتز این ماده مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور شناسایی ساختار از FTIR و H-NMR استفاده بعمل آمد. میزان خلوص بتا نفتالین سولفونات توسط آزمون نقطه ذوب تایید شد. بررسی جرم مولکولی و تاثیر عوامل مختلف بر روی آن به وسیله GPC انجام شد. نتایج نشان داد که افزایش فرمالدهید و استفاده از کاتالیزور در حین انجام واکنش پلیمریزاسیون منجر به افزایش جرم مولکولی می شود. ازسوی دیگر هنگامی که که نسبت مولی فرمالدهید به نفتالین سولفونه 3 برابر شد، عدم انحلال PNS در محیط آبی را به دنبال داشت. حضور ناخالصی سولفات سدیم توسط آزمون XRD مورد بررسی قرار گرفت. استقاده از مخلوط سدیم و کلسیم هیدروکسید به عنوان عوامل خنثی ساز، کاهش نسبی سولفات سدیم را در پی داشت.

در این تحقیق یک روش جدید، غیر سمی و دومرحله ای برای ساختن الکترود اکسید گرافن احیا شده به روش الکتروشیمیایی (ERGO) روی فوم نیکل-اکسید نیکل معرفی شده است. این روش شامل قطره چکانی اکسید گرافن روی فوم نیکل-اکسید نیکل و احیای آن با روش های جریان ثابت و پالس جریان کاتدی می باشد. ساختار حاصل شده به وسیله ی میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، الگوی پراش پرتو ایکس(XRD) و طیف سنجی رامان (Raman spectroscopy) مورد بررسی قرار گرفته شد. اندازه گیری های امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) نیز برای مطالعه رفتار الکتروشیمیایی الکترود انجام گرفته شد. تصاویر SEM نشان داد که در روش جریان پالسی چروکیدگی صفحه های گرافنی سنتز شده افزایش یافته است. آزمون رامان نیز نشان داد که روش جریان پالسی نسبت به روش جریان ثابت برای احیای اکسید گرافن موثرتر می باشد و در نهایت نتایج XRD حاکی از افزایش فاصله بین صفحه های گرافنی در حالت پالس جریان بود. مقدار مقاومت سری معادل که یکی از مشخصه های اصلی در ذخیره سازی انرژی می باشد، در امپدانس مورد بررسی قرار گرفت و این مقدار در روش جریان پالسی کمتر بود. عملکرد الکتروشیمیایی مناسب الکترود احیا شده با روش جریان پالسی به ساختار متخلخل الکترود برمی گردد که یک سطح ویژه ی بالا، مسیر نفوذ کوتاه شده برای یون ها و مسیرهای انتقال برای الکترون ها را فراهم کرده است. عملکرد عالی الکترود باعث شده که این الکترود برای کاربردهای ذخیره سازی انرژی گزینه ی قابل دسترس و مناسبی باشد.

در این پژوهش تاثیر درصد کبالت بر خواص پوشش کاربید تنگستن-کبالت و رفتار آن در مذاب روی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور ترکیبات مختلف پودر کاربید تنگستن (WC-12Co، WC-17Co و WC-10Co-4Cr) به روش HP/HVOF بر روی فولاد زنگ نزن 316 پوشش داده شد. جهت تعیین فازهای تولید شده در طی فرایند پوشش دهی، ضخامت، تخلخل و سختی پوشش از پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه میکروسختی سنج استفاده گردید. نتایج بدست آمده از آزمون XRD حاکی از ناچیز بودن حضور فازهای ترد W2C و Co6W6C در پوشش است، که بیانگر میزان دکربوره شدن بسیار پایین فاز کاربید تنگستن می باشد. پوشش WC-10Co-4Cr با سختی 1280 ویکرز بالاترین سختی را در بین پوشش های مورد مطالعه از خود نشان داد. آزمون سایش گلوله بر روی دیسک در دمای 450 درجه سانتی گراد انجام گرفت و سپس سطوح سایش توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. پوشش WC-10Co-4Cr مقاومت به سایش بالاتری را از خود نشان داد و این در حالیست که مکانیزم سایش در این پوشش ها عموما از نوع سایش چسبان می باشد. به منظور بررسی رفتار پوشش ها و آنالیز فازهای تولیدی در حین غوطه وری در روی مذاب از میکروسکوپ الکترونی و آزمون طیفسنج انرژی استفاده شد. بر خلاف پوشش WC-17Co در سطح مقطع پوشش های WC-12Co و WC-10Co-4Cr ترک هایی مشاهده می شود که نفوذ آلومینیوم به داخل این ترک ها منجر به تخریب این دو پوشش شده است.

در این تحقیق، رفتار تبلور الیاف نانو کامپوزیت پلی پروپیلن/نانو صفحات گرافن (PP/GnPs) با استفاده از گرماسنج پویشی تفاضلی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، الیاف نانو کامپوزیت PP/GnPs حاوی مقادیر مختلفی از GnPs با و بدون سازگارکننده تولید شده و سپس رفتار تبلور همدمای الیاف PP و الیاف نانو کامپوزیت PP/GnPs در دماهای تبلور مختلف ارزیابی شد. نتایج نشان می دهد که با افزودن GnPs به ماتریس PP، هسته زایی ناهمگن حتی در دماهای بالاتر به آسانی روی داده و کل فرآیند تبلور سریع تر رخ می دهد. همچنین استفاده از سازگارکننده PP-g-MA منجر به انتقال منحنی های تبلور به زمان های کوتاه تر شده است. آنالیز آورامی نشان می دهد که حضور GnPs در کنار سازگارکننده علی رغم هسته زایی موثر، می تواند مانع رشد بلورهای PP شده و زمان نیمه عمر تبلور را افزایش دهد. توان آورامی به دست آمده برای PP (نزدیک به 3) نشان دهنده ساختار سه بعدی بلورها بوده در حالی که توان آورامی الیاف نانو کامپوزیت (نزدیک به 2) نشان دهنده آن است که رشد بلورها دو بعدی می باشد. همچنین پایین تر بودن مقادیر ثابت سرعت هسته زایی به دست آمده از تئوری Lauritzen-Hoffman در الیاف نانو کامپوزیت PP/GnPs در مقایسه با الیاف PP نشان می دهد که GnPs به عنوان مواد هسته زای موثر برای تبلور PP عمل می کنند. علاوه بر این، مقادیر پایین تر انرژی آزاد تاخوردگی زنجیر بلورهای لاملا در الیاف نانو کامپوزیت PP/GnPs نشان می دهد که GnPs تبلور PP را تسهیل می کنند.

هدف از این تحقیق مطالعه خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی رزین پلیمری بر پایه اپوکسی اصلاح شده با نانوذرات لاستیک نیتریل بوتادین می باشد. در ابتدا درصد های وزنی شامل 0، 5/0، 1 و 5/1 از نانو الاستومردر رزین اپوکسی پخش شد، سپس مورفولوژی نانوکامپوزیت و نحوه پخش نانو ذرات الاستومر با استفاده از آزمونهای میکروسکوپی از قبیل SEM، TEM و AFM مطالعه شد که نتایج حاصل توزیع مطلوب نانوذرات را در شرایط بهینه اختلاط و ترکیب درصد تایید می کند. استحکام کششی و استحکام ضربه نانوکامپوزیت های بدست آمده به عنوان دو پارامتر کلیدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل افزایش 2 برابری در مقدار چقرمگی و افزایش تا 3 برابر در مقدار ازدیاد طول را در نانوکامپوزیت های حاوی 5/1 درصد وزنی نانوذرات الاستومری نشان داد. در ادامه از نمونه ها فیلم تهیه شد و تست های اختصاصی پوشش ها بر روی فیلم ها از جمله چسبندگی، سختی، ضربه و جذب آب انجام شد. نتایج آزمون ها افزایش چسبندگی پوشش و کاهش جذب آب را در کنار چقرمگی بیشتر تایید می کند که بهترین نتایج در نمونه های حاوی 1% نانوذرات الاستومری حاصل شد.