در این مطالعه، ابتدا گرافن اکسید(GO) از طریق روش هامر بهبود یافته سنتز و نانوذرات گرافن اکسید سولفونه (s-GO) از طریق واکنش سولفوناسیون مؤثر و کارا تهیه شد. به منظور بررسی کارایی غشاهای نانوفیلتراسیون، این غشاها بر اساس اختلاط پلی اتر سولفون با گرافن اکسید(GO) و نانوذرات گرافن اکسید سولفونه (s-GO) تهیه و مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از طیف سنجی FT-IR و رامان سنتز نانوذرات سنتزی گرافن اکسید(GO) و گرافن اکسید سولفونه(s-GO) مورد ارزیابی ساختاری قرار گرفت. با استفاده از روش وارونگی فاز غشا نانوکامپوزیتی حاوی نانوذرات ساخته شد. مورفولوژی سطح، مقطع عرضی و ساختار غشاها به کمک FE-SEM رصد شد. میزان ترشوندگی سطح غشا به کمک آزمون زاویه تماس، تخلخل غشا، میزان جذب آب و میانگین شعاع منفذ غشا تعیین گردید. عملکرد غشا نانوفیلتراسیون با اندازه گیری شار آب خالص، توانایی حذف رنگ، نمک زدایی از محلول آبی، حذف فلزات سنگین، میزان گرفتگی و نسبت بازیابی شار بررسی شد. به نظر می رسد عملاً گروه های بسیار آب دوست OSO3H مستقر بر روی سطوح GO بتوانند در غشا نهایی موجب افزایش آبدوستی غشا و بهبود خواص ضدگرفتگی آن شوند. آزمون گرفتگی در مورد غشاهای حاوی گرافن اکسید سولفونه نتایج بهتری را نشان داد.

پلیمرهای حافظه دار دسته یی از مواد هوشمندند که نسبت به تحریک حرارتی عکس العمل نشان می دهند. این مواد پس از تغییر شکل، طی یک سری چرخه های ترمودینامیکی، شکل اولیه ی خود را بازیابی می کنند. استحکام کم این مواد کاربردهای آن را محدود می کند. یکی از راه های رفع این محدودیت، طراحی نانوکامپوزیت هایی بر پایه ی پلیمر حافظه دار است. در این مطالعه اثرات ناشی از افزودن نانوصفحات گرافن بر عملکرد این مواد بررسی می شود. در این راستا، از یک مدل ویسکوالاستیک برای توصیف رفتار ماده استفاده می شود. برای مدل سازی نانوکامپوزیت و بررسی اثرات درصد حجمی و نسبت منظری نانوذرات از روش اجزاء محدود استفاده شده است. بدین منظور، دو چرخه ترمودینامیکی طراحی شده و نتایج در نمودارهای تنش-کرنش-دما ارائه می شود. با افزایش درصد حجمی و نسبت منظری نانوذرات، مقدار تنش و مقدار تنش بازیابی شده افزایش می یابد. با افزودن تا %3 نانوذره و اعمال کرنش تا %20 اختلالی نیز بر روی عملکرد نانوکامپوزیت ایجاد نمی کند.

یکی از مهمترین کاربردهای نانو مواد در رزین های پلیمری، دستیابی به چقرمگی شکست بالا حتی در کسرهای حجمی کم از نانوذرات پرکننده است. چنین عملکردی مربوط به انرژی آزاد شده از طریق مکانیزم های آسیب است که در مقیاس نانو رخ می دهد. در بین این مکانیزم ها جدایش سطحی نانوذره اهمیت بیشتری دارد. در کار حاضر باتوجه به ساختار سلسله مراتبی نانوکامپوزیت ها، سعی شده است که بااستفاده از روش چندمقیاسی اثر جدایش نانو ذرات گرافن از رزین اطراف آن بر چقرمگی شکست مود اول نانوکامپوزیت اپوکسی/گرافن مورد بررسی قرار گیرد. از این رو یک المان حجمی نماینده انتخاب شده است و با استفاده از داده های موجود در کارهای تجربی سایر محققین، اثر چندین پارامتر مانند مدول یانگ، کسر وزنی و ابعاد نانوگرافن مورد بررسی قرار گرفت. درنهایت مشاهده شد که چقرمگی شکست با مدول یانگ نانوکامپوزیت نسبت مستقیم دارد همچنین هر چقدر ابعاد نانو ذرات بکار رفته کوچکتر باشد، بهبود در چقرمگی شکست بیشتر خواهد بود.

تحقیق حاضر به بررسی تأثیر افزودن نانوذرات گرافن اصلاح شده با 3-آمینوپروپیل تری اتوکسی سیلان به ماتریس پلی دی متیل سیلوکسان با ترکیب های 1، 3 و 5 درصد بر خواص مکانیکی این کامپوزیت ها می پردازد. پلی دی متیل سیلوکسان به عنوان یک ماتریس پلیمری با ویژگی های منحصر به فرد، نقش مهمی در صنایع مختلف از جمله الکترونیک و مهندسی پلیمری ایفا می کند. این پلیمر سیلیکونی از ساختاری با مقاومت در برابر دما، انعطاف پذیری و عایق الکتریکی بالا برخوردار است.استفاده از نانومواد به عنوان اجزای اصلی نانوکامپوزیت ها تأثیرات چشمگیری در بهبود خواص مختلف مواد به همراه دارد. ترکیب نانوذرات گرافن با ماتریس های پلیمری، به ویژه پلیمرهای سیلیکونی، به عنوان یک راه کارآمد برای بهبود خواص مکانیکی و حرارتی مواد شناخته شده است.پلی دی متیل سیلوکسان، با ویژگی های خاص خود از جمله مقاومت به دما، انعطاف پذیری و عایق الکتریکی، ممکن است دارای محدودیت هایی در خصوصیات مکانیکی باشد؛ از این رو، افزودن نانوموادهای اتصال دهنده به منظور بهبود این خصوصیات اهمیت دارد.در این تحقیق، نانوذرات گرافن اصلاح شده با 3-آمینوپروپیل تری اتوکسی سیلان به ماتریس پلی دی متیل سیلوکسان افزوده شده و تأثیر این افزودنی بر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای تجزیه و تحلیل ویژگی های نهایی نانوکامپوزیت، از تکنیک های FT-IR، FE-SEM، RAMAN، TGA و XRD استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که سنتز گرافن اکساید به درستی انجام شده و نانوذرات 3-آمینوپروپیل تری اتوکسی سیلان به خوبی و به صورت فیزیکی و شیمیایی به سطح صفحات گرافن اکساید پیوند یافته اند.هدف این تحقیق دستیابی به یک روش کارآمد برای بهبود خواص مکانیکی پلی دی متیل سیلوکسان با استفاده از نانوذرات گرافن اصلاح شده و ارائه یک مبنای علمی برای ارتقاء عملکرد مواد سیلیکونی در کاربردهای مهندسی و صنعتی است.

در این پژوهش به بررسی تولید بخار خورشیدی با استفاده از نانوذرات اکسید آهن (مگنتیت، Fe3O4) و نانوصفحات گرافن در محلول پایه آب پرداخته می شود. برای این منظور از یک شبیه ساز خورشیدی به عنوان منبع تابش، یک بشر حاوی نانوسیال به عنوان دریافت کننده نور به همراه ترازوی دیجیتالی و نیز حسگرهای دما استفاده شده است. در گام نخست نانوسیال های حاوی نانوذرات مگنتیت (با غلظت های 0/01، 0/02و 0/04 درصد وزنی) و نانوصفحات گرافن (با غلظت های 0/001، 0/002 و 0/004 درصد وزنی) در شدت تابشی 3/5 سان (یک سان معادل یک کیلووات بر متر مربع) در تولید بخار خورشیدی، مورد بررسی قرار می گیرند و سپس بهترین نتیجه نانوذرات مگنتیت با غلظت بهینه (0/01 %وزنی)، با نانوصفحات گرافن با غلظت های 0/001، 0/002 و 0/004 % وزنی ترکیب شده و عملکرد حرارتی و نیز تولید بخار خورشیدی آن ها ارزیابی می شود. نتایج نشان می دهد که افزودن نانوذرات، جذب نور را نسبت به آب خالص به طور چشم گیری افزایش می دهد به طوری که بازده های تبخیری نانوسیال های حاوی نانوذرات 0/04درصد وزنی مگنتیت و غلظت 0/004 درصد وزنی نانوصفحه گرافن به ترتیب 1/97 و 2/69 برابر، بازده تبخیری آب بدست می آیند. در حالی که برای نانوسیال ترکیبی حاوی نانوذرات مگنتیت 0/01 درصد و نانوصفحه گرافن 0/004درصد وزنی، بازده تبخیری 32/4 درصد گزارش می شود که 2/92 برابر بازده آب خالص است.

سختی آب به غلظت کل کلسیم و منیزیم، اشاره دارد که برحسب معادل کربنات کلسیم بیان می شود. مقادیر بیش ازحد Ca2+ و Mg2+ درآب منجر به عواقب جدی برای مصارف خانگی و صنایع می شود. در این کار تحقیقاتی از سلولز استات که پلیمری سازگار با محیط زیست، غیر سمی و آبدوست است برای تهیه غشاهای پلیمری مورد استفاده در حذف یون های کلسیم و منیزیم بهره گرفته شد و پلی وینیل پیرولیدین به عنوان عامل حفره ساز در محلول پلیمری ساخت غشا استفاده شد. همچنین گرافن اکساید (GO) و نانوذرات FeOOH در جهت بهبود عملکرد غشاها برای حذف سختی کل آب، به محلول پلیمری افزوده شدند. از آنالیز های FTIR و SEM و XRD نیز برای مشخصه یابی نانوساختارهای تهیه شده استفاده گردید. از مزیت های این پژوهش می توان به استفاده از پلیمر زیست سازگار سلولز استات و همچنین عملکرد مناسب غشا در فشارهای پایین (حدود 3 بار) اشاره کرد که این موضوع باعث صرفه جویی در مصرف انرژی در مقایسه با فرآیندهای غشایی فشار بالا مانند اسمز معکوس می گردد. نتایج نشان دادندکه افزودن نانوذرات FeOOH و نانو صفحات گرافن اکساید باعث بهبود عملکرد غشاهای تهیه شده در سختی زدایی از آب می شوند به طوری که میزان حذف یون های منیزیم و کلسیم از 60 درصد در غشای اولیه تا 80 درصد در غشای نانوکامپوزیتی افزایش می یابد.

در این پژوهش اکسیدگرافن (GO) با نانوذرات Fe2O3 به نسبت حجمی 1 به 10 با استفاده از التراسونیک پروبدار مخلوط شد. جذب غیرخطی GO، نانوذرات Fe2O3 و مخلوط GO-Fe2O3 با استفاده از تکنیک جاروب-z روزنه باز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین محدودکنندگی نوری این مواد بررسی شد. مشاهده شد که جذب غیرخطی و محدودکنندگی نوری اکسیدگرافن در اثر مخلوط شدن با نانوذرات Fe2O3 تقویت شده است. منبع نوری استفاده شده در تمامی آزمایشات یک دیود لیزر پیوسته با طول موج 532 نانومتر بود. در نانوذرات Fe2O3 با افزایش شدت فرودی به نمونه در منحنی جاروب-z یک سوئیچ از حالت جذب اشباع به جذب اشباع معکوس مشاهده شد. در نمونه های GO و GO-Fe2O3 با افزایش شدت عمق دره در منحنی جاروب-z افزایش پیدا کرد و ضریب جذب غیرخطی در آنها تا یک مقدار بهینه افزایش پیدا کرد. همچنین در نمونه ی GO-Fe2O3 مشاهده شد که با افزایش طول نمونه، قدرت محدودکنندگی این نمونه افزایش پیدا می کند.