مواد پیشرفته و پوشش های نوین
سال:1402 | دوره:12 | شماره:45 |تعداد مقالات:7

از زمان کشف Ti3C2 MXene در سال 2011، تحقیقات مستمر در توسعه فازهای MAX جدید و استخراج مکسن از آنها انجام شده است. مکسن‏ها به دلیل ساختار منحصر به فرد، آب دوستی عالی، رسانایی گروه‏های عملکردی شیمیایی سطح قابل تنظیم، دارای یک سری خواص شگفت‏انگیز هستند. در این مقاله، مروری جامع از اچانت‏ها که به طور گسترده برای اچ عنصر A از فازهای MAX که منجر به تشکیل مکسن می‏شوند نیز مورد بحث قرار گرفته است. مشابه سایر مواد دو بعدی، به دلیل نیروهای قوی واندروالس، لایه های مکسن به ناچار تحت تجمع انباشته قرار می گیرند که منجر به از دست دادن شدید مکان های فعال الکتروشیمیایی می شود. اگر بتوان از تجمع لایه های مکسن را به طور مؤثری جلوگیری کرد، عملکرد الکتروشیمیایی آن ها افزایش می یابد. لذا در قسمت بعدی مقاله، ترکیباتی که منجر به افزایش فاصله بین صفحات مکسن شده معرفی می‏گردد و در نهایت پایانه‏های سطحی مانند گروه‏های -O، -OH، -F موجود در مکسن که تا حد زیادی بر خواص آنها تأثیر می‏گذارد معرفی می‏شود.

در این کار، مایع یونی اسید پروتیک جذاب بر پایه سنتز مایع یونی بر پایه کاتیون آلی تری آزولونیم و آنیون هیدروژن سولفات، به عنوان دسته جدیدی از مایعات یونی، با استفاده از روش های ساده و سازگار با محیط زیست ساخته شدند و سپس به عنوان کاتالیزور بسیار مناسب و قابل استفاده مجدد در شرایط بدون حلال برای تسریع واکنشهای سه جزئی آلی برای سنتز مشتقات 3،3-دی آریل اکسیندول متقارن استفاده گردید. کاتالیزور مایع یونی اسیدی در دو مرحبه سنتز شد. در مرحله اول از واکنش بین 1-بنزیل،4-فنیل،3،2،1-تری آزول با 4،1-بوتان سولتون نمک آلی یونی سنتز شد و سپس در مرحله دوم به این نمک یونی سولفوریک اسید اضافه گردید تا مایع یونی اسیدی مورد نظر تهیه گردد. این مایع یونی اسیدی توسط رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن (1H NMR و 13C NMR) شناسایی شد. جدید بودن، خطر کم برای محیط زیست، روش کار ساده، ورکاپ آسان، واکنش تمیز، زمان واکنش کوتاه، بازده بالا و سنتز آسان کاتالیزورها، برخی از مزایای این کار ها هستند. همچنین، این کاتالیزور می تواند به راحتی از طریق فیلتراسیون بازیافت شود و برای هشت دوره متوالی بدون کاهش چشمگیر در فعالیت استفاده شوند.

اخیراً، نانوذرات پلاسمونیک با خواص نوری منحصربه فرد در نانوپزشکی از حسگر زیستی نوری گرفته تا تصویربرداری زیستی و تحویل دارو مورد استفاده قرار گرفته اند. در این میان، نانوذرات طلا با اندازه بسیار کوچک و یکنواخت، به دلیل سمیت پایین برای این کاربردها مطلوب هستند. در این پژوهش کاهش نمک های طلا بوسیله سدیم بورو هیدراید با موفقیت منجر به تهیه شبکه های ژلاتین وصل شده به نانوذرات فلزی شد. ژلاتین به دلیل داشتن خاصیت زیست سازگاری بالا در عملکرد به عنوان عامل تثبیت کننده بسیار مناسب بوده و علی رغم سایر عامل های پوششیِ آلی، سمیت نانوذرات را کاهش می دهد. این نانومواد با آنالیزهای طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR)، جذب اپتیکی، فوتولومینسانس (PL)، تصویر میکروسکوپ الکترون عبوری (TEM)، و پراش پرتوی ایکس (XRD) مورد مطالعه قرار گرفتند. و تأثیر غلظت عامل احیا کننده در تشکیل این نانوذرات طلا با عامل پوششی ژلاتین، و خواص اپتیکی آن ها بررسی شد. این نانومواد برای ساخت قطعات با نورتابی بالا در ابعاد نانو بسیار نوید دهنده هستند. علاوه بر این، از آنجایی که مواد غیرسمی و حلال در سنتز استفاده شده است، ادغام این ذرات در انواع سیستم ها، به ویژه آن هایی که مربوط به کاربردهای بیولوژیکی و زیست پزشکی هستند، می تواند عملی و مفید باشد.

تداخل امواج الکترومغناطیسی ناخواسته یک نگرانی در کاربردهای نظامی و صنعتی می باشد. تحقیقات گسترده ای بر روی مواد محافظ تداخل الکترومغناطیسی، از جمله پوشش های جذب کننده رادار متمرکز شده است. مواد با خواص دی الکتریک یا مغناطیسی مانند مگنتیت و پلیمرها، جاذب موثری بوده اند. فلزات و مواد کربنی نیز مورد بررسی قرار گرفته اند. با این حال، اکسید گرافن کاهش یافته (RGO) تطبیق امپدانس ضعیفی دارد. ترکیب RGO با مواد مغناطیسی تطبیق امپدانس را بهبود می بخشد. نانوکامپوزیت های سه گانه و چهارگانه، از جمله پلیمرهای رسانا، نوید بخش جذب امواج مایکروویو و رادیویی هستند. این مطالعه بر روی کامپوزیت های نانومتخلخل RGO/Fe3O4 بر پایه پلی آنیلین تمرکز دارد. این کامپوزیت ها خواص جذب امواج الکترومغناطیسی استثنایی را از خود نشان می دهند و سنتز آنها از به یک روش ساده انجام می شود. این مطالعه به مواد محافظ تداخل الکترومغناطیسی کمک کرده و پتانسیل کامپوزیت های RGO/Fe3O4/PANI را برجسته می کند.

نشاسته و مشتقات آن سودمندی خود را در فرآیند های لخته سازی ثابت کرده اند. در میان این مشتقات، نشاسته کاتیونی به طور گسترده در صنعت تصفیه آب به عنوان عامل تعلیق کننده و فرایند های جذب سطحی مورد استفاده قرار گرفته است. نشاسته کاتیونی با افزودن مواد شیمیایی دارای گروه های کاتیونی معین به نشاسته طبیعی تهیه می شود. نشاسته های کاتیونی مدت ها به عنوان افزودنی در ساخت کاغذ مورد استفاده قرار گرفته است تا استحکام مکانیکی را بهبود بخشد و ویژگی های ماندگاری بهتر و سریع تر را فراهم سازد. این بررسی، مطالعات اخیر در مورد تهیه، ساختار و سازوکار جذب سطحی در لخته ساز های نشاسته کاتیونی را به طور خلاصه مورد بحث و بررسی قرار می دهد. مهم ترین کاربرد لخته ساز ها در تصفیه آب می باشد. تاسیسات تصفیه آب از مواد منعقد کننده برای خنثی سازی ذرات باردار معلق در آب استفاده می کنند. این مطالعه همچنین فرآیندهای تهیه ی متعارف و استخلافات کاتیونی نشاسته های کاتیونی را توصیف می کند و به کاربردهای فعلی و بالقوه آنها در لخته سازی می پردازد. علاوه بر این، تاثیر پارامتر های ساختاری و عملیاتی در سازوکار و میزان جذب سطحی نشاسته کاتیونی به طور خاص در مورد ریزاندامگان ها مورد بررسی قرار گرفته است. همه مطالعات ذکر شده با هدف بیان توانایی بالای نشاسته های کاتیونی در جهت لخته سازی و تصفیه پساب با عملکردی مناسب و مقرون به صرفه مورد بررسی قرار گرفته است.

مواد جاذب مایکروویو کارآمد برای کاربردهای مختلف که از هواپیماهای نظامی تا تجهیزات ارتباطی را شامل می شود، حیاتی هستند. این تحقیق با پرداختن به چالش ها در کاهش امواج نوار S (2 تا 4 گیگاهرتز)، بر توسعه مواد جاذب مایکروویو با کارایی بالا و بررسی پتانسیل گرافن در ترکیب با عناصر مغناطیسی متمرکز شد. فریت کبالت که به دلیل خواص مغناطیسی امیدوارکننده آن شناخته شده است، اساس این کامپوزیت ها را تشکیل می دهد. اما، محدودیت های ذاتی CoFe2O4 خالص منجر به بررسی رویکردهای جدید، از جمله ادغام مشتقات گرافن مانند اکسید گرافن احیا شده (rGO) و پلیمرهای رسانا مانند پلی آنیلین شد. این سنتز شامل ترکیب نمک های آهن، منابع کبالت و rGO، بهینه سازی واکنش های شیمیایی خاص برای تولید کامپوزیت های rGO/CoFe2O4 و rGO/CoFe2O4/PANI بود. تجزیه و تحلیل ساختاری از طریق تکنیک های مختلف حضور گروه های عاملی متمایز، مورفولوژی کامپوزیت ها ، رفتارهای حرارتی و مغناطیسی آنها را نشان داد. تجزیه و تحلیل جذب مایکروویو، اثربخشی کامپوزیت را، به ویژه در 7 گیگاهرتز، در به حداقل رساندن بازتاب امواج الکترومغناطیسی برجسته کرد. همچنین، حضور پلی آنیلین به طور قابل توجهی نفوذپذیری الکتریکی کامپوزیت را افزایش داد و به جذب موثر امواج مایکروویو به دلیل تطابق مناسب مقاومت کامپوزیت کمک کرد. در نتیجه، کامپوزیت rGO/CoFe2O4/PANI سنتز شده پتانسیل استثنایی را به عنوان یک ماده جاذب مایکروویو کارآمد در محدوده نوار S نشان داد. این کامپوزیت سه تایی نوآورانه، راه را برای کاربردهای پیشرفته در زمینه های متنوعی که تضعیف امواج الکترومغناطیسی مهم است، هموار می کند.

پروتئین های موسین، از اجزاء اصلی لایه مخاطی دستگاه تنفسی انسان هستند که با عبورپذیری کنترل شده از طریق تشکیل ساختار شبکه ای و همچنین برهمکنش الکترواستاتیکی و فعالیت سطحی، علاوه بر وظیفه ی دفاعی در برابر عناصر خارجی، وظیفه ی ایجاد تعادل دینامیکی در بخش فوقانی دستگاه تنفسی را برعهده دارند. در این پژوهش نقش بار الکتریکی بر عملکرد پروتئین موسین، با معرفی و استفاده از روش آزمون پروفایل قطره برای اندازه گیری کشش سطحی دینامیکی و الاستیسیته سطحی برای محدوده وسیعی از غلظت های پروتئین موسین (از 1 تا 1000 نانومولار) در محلول بافری، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج اندازه گیری دینامیک کشش سطحی، نشان دهنده سرعت بالای جذب این پروتئین بزرگ مولکول در فصل مشترک آب و هوا برای غلظت های بالای 100 نانومولار است. این موضوع به معنای تشکیل سریع لایه ساختار یافته محافظ در دستگاه تنفسی است. اندازه گیری مؤلفه الاستیتسیته سطح نیز با استفاده از نوسان سطح فصل مشترک در بسامدهای مختلف نشان دهنده مقادیر بالای الاستسیته در این لایه جذب ساختار یافته ، است.