نانو مواد (تحقیقات مواد نانو کامپوزیتی)
سال:1398 | دوره:11 | شماره:38 |تعداد مقالات:5

فریت های نرم، مواد مغناطیسی با ساختار اسپینل هستند که دارا بودن خواص بارزی چون مقاومت الکتریکی بسیار بالا، تلفات هیسترزیس ناچیز و تراوایی بالا، این مواد را جهت استفاده در کاربردهای الکترونیکی و پزشکی بسیار مناسب ساخته است. در این پژوهش، نانوپودر فریت نرم با فرمول MFe2O4 که در آن M=Zn, Ni, Cu, Mn است، به روش سل-ژل احتراقی ساخته شد. از نیترات فلزات به عنوان مواد اولیه و از اسید سیتریک، اوره و گلایسین به عنوان سوخت استفاده شد. آنالیز فازی با استفاده از پراش اشعه ایکس انجام شد و جهت تایید نتایج XRD و همچنین بررسی روند کار آنالیز FT-IR روی ترکیب اولیه انجام شد. خواص مغناطیسی و جذب موج رادار پودرها توسط دستگاه های مغناطیس سنج ارتعاشی VSM و آنالیز بردار شبکه VNA اندازه گیری شد. در نهایت جهت بررسی ریزساختار از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی FESEM و برای بررسی مورفولوژی و توزیع اندازه نانوذرات از آنالیز TEM استفاده شد. اندازه بلورک های پودرهای ساخته شده حدودا بین 22 تا nm 81 است. نتایج نشان داد بهترین خواص مغناطیسی مربوط به نمونه Ni0. 6Zn0. 4Fe2O4 با مغناطش اشباع emu/g 73 است.

در این کار غشای نانوفیلتراسیون (NF) تیتانیای دوپ شده با زیرکونیم خالص با برش مولکولی (MWCO) حدود Da 1000 بوسیله روش سل-ژل کلوئیدی تولید شدند. به منظور حذف کامل مواد آلی فرآیند عملیات حرارتی تحت اتمسفر هوا انجام شد و غشای ZrO2-TiO2 تولید گردید. سپس این غشاء در دمای oC 200 و در اتمسفر هیدروژن به مدت 3 ساعت کاهیده شده و غشای Zr-TiO2 تولید گردید. الگوهای XRD و تصاویر TEM نشان دادند که دوپ کردن زیرکونیم رشد دانه ای تیتانیا و استحاله فازی آناتاز به روتایل را محدود و به تعویق می اندازد که به علت حضور/جانشینی یون Zr4+ در شبکه تیتانیا است. نتایج آنالیز جذب-واجذب نیتروژن BET-BJH نشان داد که غشای تولیدی ZrO2-TiO2 با غلظت زیرکونیم dwb% 30 و دمای عملیات حرارتی oC 500 دارای اندازه تخلخل nm 2/1 هستند. بعد از کاهش توسط اتمسفر هیدروژن، اثر ممانعتی دوپ کردن زیرکونیم بر روی استحاله فازی تضعیف شده و غشاهای Zr-TiO2 با ساختار بازتر و اندازه تخلخل بزرگتر nm 4/2 تولید شدند که نشان می دهد که اثر ممانعتی دوپ کردن زیرکونیم بر روی رشد بلوری و استحاله فازی آناتاز به روتایل برای ZrO2، Zro و Zr4+ (سه حالت شیمیایی از عنصر زیرکونیم) به ترتیب بهبود یافته است. در نهایت غشاهای نانوفیلتراسیون Zr-TiO2 با میزان نفوذپذیری آب برابر L/(m2 h bar) 10 تولید شدند. همچنین این غشاها دارای دفع یونی بالایی برای یون های دو ظرفیتی (برای Mg2+ برابر 79%) و دفع یونی نسبتا پایین تری برای یون های تک ظرفیتی (مانند Li+ حدود 42% و Na+ کمتر از 30 درصد) هستند.

نانوکامپوزیت های پلی اتیلن (PE) حاوی ذرات نانوکریستال سلولز (CNC) از طریق مخلوط و ذوب شدن در یک اکسترودر دو مارپیچ تهیه شده اند. در این تحقیق کاربردهای نانوکامپوزیت های PE/CNC برای بسته بندی مواد غذایی با استفاده از تحلیل های حرارتی و مکانیکی مورد بررسی قرار گرفتند. افزودن نانوذرات CNC تاثیری بر دمای ذوب و دمای کریستالیزاسیون نانوکامپوزیت نداشت، اما تاثیر زیادی بر درصد بلوری بودن پلی اتیلن نشان داد. با توجه به پیوند بین ماتریس های CNC و PE، کاهش تنش تسلیم و مدول کششی (E) برای نانوکامپوزیت های PE/CNC مشاهده شد. با توجه به تجزیه و تحلیل داده های XRD، ترکیب CNC به ماتریکس PE می توان افزایش هدایت بلورینگی پلیمرها را در جهت طولی نتیجه گرفت. افزایش Xc درصد بلورینگی در نمونه حاوی 5 درصد غلظت نانوکریستال سلولز باعث کاهش میزان تنفس و عبور اکسیژن و در نتیجه باعث افزایش ماندگاری محصولات می گردد.

کامپوزیت درجای تقویت شده با Al3Ti با استفاده از FSP بر روی آلیاژ کارسرد شده Al3003-H14 تولید شد. از پودر تیتانیم به عنوان تقویت کننده استفاده شد و 6 پاس FSP اعمال گردید. عملیات حرارتی آنیل در ° C 500 و به مدت زمانh 4 به دو صورت مختلف: یکی در شرایط بعد از 6 پاس FSP و دیگری در شرایط بین پاسی و بعد از اعمال 4 پاس انجام شد. در مورد دوم، پس از انجام عملیات حرارتی دو پاس دیگر نیز اعمال شد. تحولات ریزساختاری، خواص مکانیکی و سایشی فلز پایه و نمونه های کامپوزیتی اندازه گیری شد و باهم مقایسه شدند. بررسی نتایج نشان داد که انجام عملیات حرارتی منجر به تشدید واکنش درجای آلومینایدی شده، به گونه ای که عملیات حرارتی بین پاسی باعث بهبود داکتیلیته و مقاومت سایشی می شود. نتایج نشان داد که مکانیزم سایشی غالب برای فلز پایه و نمونه کامپوزیتی به ترتیب مکانیزم چسبان شدید و چسبان/خراشان می باشد، در حالی که بعد از انجام عملیات حرارتی بین پاسی مکانیزم سایشی به ورقه ای تغییر پیدا می کند.

در تحقیق حاضر، فیلم ضد میکروبی زیست تخریب پذیر بر پایه نشاسته ذرت به روش ریخته گری محلول تهیه شد. در ساختار این فیلم، از آلوئه ورا و نانوذرات کیتوزان به عنوان عوامل تقویت کننده و ضد میکروبی و از گلیسرول به عنوان ماده نرم کننده استفاده گردید. اثر مقدار نانوکیتوزان در سه سطح (0، 5/2 و 5%) و آلوئه ورا در سه سطح (0، 10، %20) بر ویژگی های مورفولوژیکی، مکانیکی، شفافیت، تراوش پذیری نسبت به بخار آب و نیز خاصیت ضد باکتریایی بر روی باکتری های گرم مثبت و گرم منفی فیلم های تولید شده مورد بررسی قرار گرفتند. قطر هیدرودینامیکی نانوذرات کیتوزان سنتز شده در محدوده 40 تا nm 60 تعیین گردید. نتایج آزمون های مکانیکی نشان دادند که صمغ آلوئه ورا موجب کاهش و نانوذره کیتوزان باعث افزایش استحکام کششی فیلم نانوکامپوزیتی (تا 38/29%) گردیدند. در فیلم حاوی هر دو عامل، افزایش استحکام کششی به میزان 92/4% و ازدیاد طول 104% نسبت به نمونه شاهد مشاهده شد. به منظور بررسی خاصیت ضد باکتریایی فیلم های تهیه شده، تاثیر فیلم بر روی دو نوع باکتری پاتوژن مواد غذایی اشرشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل حاکی از آن بود که با افزایش غلظت نانوذرات کیتوزان و آلوئه ورا خواص ضد باکتریایی فیلم تولید شده افزایش یافته بطوریکه فیلم حاوی 5% نانوکیتوزان و 20% آلوئه ورا بیشترین خاصیت ضد باکتریایی را از خود نشان داد. بر اساس نتایج بدست آمده فعالیت ضد باکتریایی نانوکامپوزیت حاوی آلوئه ورا و نانوکیتوزان موجب افزایش قطر هاله عدم رشد باکتری اشرشیاکلی تا حدود 65/44% شده است در حالی که در مورد استافیلوکوکوس اورئوس به 5/78% هم رسید.