مواد پیشرفته و پوشش های نوین
سال:1397 | دوره:7 | شماره:27 |تعداد مقالات:7

در این پژوهش، یک ماده رنگزای آلی بر پایه بنزوزانتین-4، 3-کربوکسیلیک انیدریدبه منظور استفاده در ساخت سلول خورشیدی حساس شده به ماده رنگزا سنتز شد. در این راستا، آسنفتین به عنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار گرفت و واکنش های پی در پی برم دار کردن، نیترودار کردن، اکسایش، احیا، فنوکسی دار کردن و بستن حلقه انجام شد تا ترکیب بنزوزانتین-4، 3-کربوکسیلیک انیدرید بدست آید. مواد واسطه و ماده رنگزای نهایی با استفاده از روش های نوبلور شدن و کروماتوگرافی ستونی خالص سازی شده و با روش های آنالیز دستگاهی آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای، طیف سنجی مرئی-فرابنفش و طیف سنجی جرمی شناسایی شدند. در نهایت ترکیب سنتز شده در ساخت سلول خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا به عنوان حساس کننده نوری به کار گرفته شد. پارامترهای فتوولتائیک سلول خورشیدی ساخته شدهتوسط شبیه ساز خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت و با نمونه سلول خورشیدی ساخته شده توسط ماده رنگزای N719 مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که نسبت بازده سل خورشیدی ساخته شده با ماده رنگزای بنزوزانتین-4، 3-کربوکسیلیک انیدرید نسبت به بازده سل ساخته شده با ماده رنگزای N719در حدود 34 درصد است.

پوشش های از جنس پلیمرهادی به دلیل سهولت در سنتز و خواص الکتریکی و شیمیایی خود مورد توجه محققین قرار گرفته اند. در این پژوهش پوشش پلی آنیلین به روش الکتروپلیمریزاسیون با دانسیته جریان های 10، 20، 30 و mA/cm40 طی مدت 60 دقیقه بر روی سطح تیتانیوم تجاری سنتز گردید. از آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) جهت ارزیابی مورفولوژی و ساختار سطحی، طیف سنجی انعکاسی(FTIR) برای بررسی پیوندهای شیمیایی ایجاد شده و آزمون های خوردگی پلاریزاسیون پتانسیودینامکی و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی(EIS) نیز برای بررسی رفتار خوردگی پوشش های ایجاد شده استفاده گرید. نتایج آزمون های به عمل آمده نشان داد که مورفولوژی پوشش ها دارای ساختار گل کلمی با اندازه ذرات حدود 1 میکرون می باشد و یک پوشش یکنواخت بر روی سطح ایجاد می شود. آزمایش FTIR از نمونه پوشش داده شده با دانسیته جریان mA/cm230 مشخص کرد که آنیلین به پلی آنیلین تبدیل گردیده است. نتایج پلاریزاسیون و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی نیز نشان داد که رفتار خوردگی تیتانیوم در حضور پوشش پلی آنیلین نسبت به حالت بدون پوشش بهبود داشته است به طوری که در نمونه پوشش داده شده با دانسیته جریان mA/cm2 30، دانسیته جریان خوردگی 217 برابر نسبت به حالت بدون پوشش در محلول خورنده %5/3 کلرید سدیم کاهش داشته است.

فولادهای مقاوم به حرارت نوع HH به دلیل برخورداری از استحکام در دمای بالا و داشتن مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون مناسب، کاربرد نسبتا گسترده ای در صنایع مختلف دارند. عمده تخریب و استهلاک این فولادها ناشی از اکسیداسیون در دمای بالا می باشد. استفاده از پوشش سد نفوذی می تواند عمر کاری این فولادها را افزایش دهد. یکی از پوشش های مورد نظر، NiAl می باشد که یک ترکیب بین فلزی با مقاومت به اکسیداسیون بالاست. در این پژوهش تاثیر افزودن TiO2 و Cr2O3 بر مقاومت به اکسیداسیون در دمای بالای پوشش NiAL اعمال شده به روش HVOF بررسی شد. ابتدا شرایط سنتز پودر NiAl به روش آسیا کاری مکانیکی با استفاده از پودرهای Ni و Al تعیین شده است. سپس هر کدام از پودرهای TiO2 و Cr2O3 بطور جداگانه به مقدار 5 درصد وزنی به ترکیب NiAl اضافه و مخلوط شدند. پودرهای حاصله به روش HVOF بر سطح زیر لایه فولاد HH اسپری شده است. به منظور بررسی و ارزیابی کیفی نمونه های پوشش داده شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM، آزمون سختی سنجی، آزمون اکسیداسیون در دمای بالا و آزمون ضخامت سنجی بهره گرفته شده است. نتایج نشان داد که فولاد با پوشش کامپوزیتی از تخلخل کمتر و ضخامت و سختی بیشتری نسبت به نمونه با پوشش NiAl برخوردار بوده است. همچنین مقاومت به شوک حرارتی نمونه های با پوشش کامپوزیتی به مراتب بیشتر از نمونه با پوشش NiAl بوده است و حداکثر مقاومت به اکسیداسیون در دمای 1200 درجه سانتی گراد، متعلق به نمونه با پوشش NiAl-TiO2 می باشد.

در این مقاله، پوشش نیکل-بور-نانولوله کربنی با غلظت های مختلف نانولوله های کربنی روی فولاد AISI 4140 لایه نشانی شد و خواص ساختاری و رفتار سایشی آن مورد بررسی قرار گرفت. خواص ساختاری پوشش ها به کمک آزمون های پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی و آزمون سختی بررسی شد. همچنین ضریب اصطکاک و خواص سایشی نمونه ها به کمک آزمون پین روی دیسک مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد با افزایش غلظت نانولولههای کربنی ساختار پوشش از حالت آمورف به حالت شبه-بلوری تغییر می یابد. علاوه بر این تصاویر میکروسکوپ الکترونی و نتایج حاصل از آزمون سختی نشان می دهد که اضافه کردن نانولولههای کربنی به حمام الکترولس سبب افزایش سختی و ضخامت پوشش می گردد. اضافه کردن نانولولههای کربنی تا غلظت gr/lit 6/0 باعث بهبود رفتار مقاومت سایشی و کاهش ضریب اصطکاک شد. با این وجود افزایش غلظت نانولوله های کربنی تا gr/lit1 بدلیل آگلومره شدن نانولوله های کربنی سبب افزایش نرخ سایش ویژه پوشش شد.

پلاستیزولها، ترکیباتی شامل رزین پلی وینیل کلراید، نرم کننده ها و تقویت کننده به صورت سوسپانسیون مایع می باشند که در اثر حرارت تبدیل به مواد منعطف با کاربردهای متنوع، نظیر پوششهای خودرویی تحت عنوان سیلر می گردند. خواص رئولوژیکی و مکانیکی این ترکیبات بستگی به نوع تقویت کننده دارد. تقویت کننده هایی نظیر نانو سیلیکا جهت بهبود خواص مختلف این ترکیبات به کار گرفته شده اند. در این تحقیق، با استفاده از روش تاگوچی و مدل بهینه به دست آمده از طراحی آزمایش، اثر نوع پی وی سی (PVC)، مش کربنات کلسیم، نوع نرم کننده و اندازه ذرات سیلیکا بر خواص مکانیکی و رئولوژیکی این ترکیبات نظیر گرانروی، استحکام، سختی و مورفولوژی بررسی شد. در بخش ارزیابی اندازه ذرات از میکروسکوپ روبشی استفاده شد و نتایج مورد بحث و تحلیل قرار گرفت. بر اساس تحلیل های واریانس و نتایج کسب شده مشخص شد که برای حصول شرایط بهینه و بیشترین مقدار استحکام برای پوششهای پلاستیزول نهایی می بایستی از رزین PVC با مقدار K برابر با 70، کربنات کلسیم با مش 1000، نرم کننده نوع DBP و نانو ذرات سیلیکا با اندازه 200 حدود نانومتر استفاده شود.

درک مسائل واماندگی پوشش های سدحرارتی در ارزیابی قابلیت و دوام آن ها بسیار ضروری است. از این پوشش ها در شرایط کاری دمای بالا و گرادیان های شدید حرارتی استفاده می شود. در این مقاله، مروری بر مکانیزم های واماندگی پوشش های سدحرارتی پلاسما اسپری تحت بارگذاری های مختلف حرارتی و مکانیکی، انجام شده است. از آنجاییکه هزینه های روش های آزمایشگاهی، در شرایط کاری پوشش ها، بسیار بالا بوده و محدودیت های بسیاری برای این روش ها در شرایط عملکرد آن ها وجود دارد، این روش ها نمی توانند شرایط واقعی TBC را به خوبی منعکس کنند. از این رو مدل سازی المان محدود نقش مهمی در مطالعه ی این مسائل داشته و انتظار می رود با استفاده از این روش ها الگوهای واماندگی TBC تحت شرایط واقعی تعیین شود. در این مقاله همچنین روش های کاربردی و جدید مدل سازی المان محدود جهت شبیه سازی مکانیزم های واماندگی پوشش های سد حرارتی تحت بارهای حرارتی و مکانیکی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. از جمله این روش ها می-توان به روش های مجازی بازشدگی ترک، المان محدود توسعه یافته و مدل ناحیه چسبنده اشاره کرد. ضمنا، مقایسه ا ی بین روش های المان محدود ذکر شده و مزایا و محدودیت های آن ها، در مسائل واماندگی پوشش ها صورت گرفته است.

در این پژوهش از روش هیدروترمال و افزودن عامل کی لیت ساز سیترات سدیم، برای سنتز ذرات هیدروکسی آپاتیت با شکل و ریزساختار مختلف استفاده شد. نتایج XRD (پراش پرتو ایکس) نشان می دهد با افزودن سیترات در فرآیند هیدروترمال، هیدروکسی آپاتیت بدست آمده دارای درجه بلورینگی و خلوص بالا است. نتایج FTIR (تبدیل فوریه مادون قرمز) نیز نشان می-دهد گروه های عاملی شناسایی شده مربوط به هیدروکسی آپاتیت خالص است. در بررسی ریزساختار ذرات توسطTEM و SEM (میکروسکوپ الکترونی عبوری و روبشی)، مشاهده شد که بدون افزودن سیترات، قبل از فرآیند هیدروترمال ورقه های هیدروکسی آپاتیت و بعد از فرآیند هیدروترمال ذرات با شکل نانومیله (ساختار یک بعدی) بدست می آید. در حالی که در غلظت مناسب سیترات، میکروکره های هیدروکسی آپاتیت با نانوساختار سطحی مشاهده می شود. میکروکره های بدست آمده دارای توزیع اندازه یکنواخت در محدوده 4-6 میکرومتر است و ذرات به صورت مجزا از هم رشد می کنند. تغییر غلظت سیترات با تغییر ریزساختار سطح میکروکره ها از نانوصفحه به نانومیله همراه است. با افزایش بیشتر غلظت سیترات ساختار دسته ای شکل ایجاد می شود. متوسط سطح ویژه بدست آمده توسط BET، در نمونه شاهد m2/g30، در میکروکره ها با نانوساختار سطحی در حدود m2/g100 و در ساختار دسته ای شکلm2/g150است. متوسط اندازه تخلخل ها توسط nm، BJH20-8 است که می تواند نشان دهنده ساختار مزوتخلخل باشد.