فصلنامه سرامیک ایران
سال دهم شماره 4 (پیاپی 40، زمستان 1393)

در تحقیق حاضر به بررسی تاثیر شرایط زینترینگ بر ریزساختار و خواص الکتریکی برقگیرهای نانو کامپوزیتی بر پایه ی ZnO پرداخته شده است. به این منظور با انتخاب یک فرمول ثابت بر اساس فرمول شیمیایی برقگیر های تجاری، نمونه های برقگیر نانو کامپوزیتی بر پایه ی ZnO تهیه شد. جهت بررسی تاثیر مکانیزم حرارت دهی در زینترینگ نمونه ها از کوره های میکروویو و مقاومتی استفاده شد. نمونه های برقگیر در کوره ی میکروویو در دماهای بیشینه ی مختلف زینتر شدند. همچنین تاثیر نگه داری در دمای بیشینه بر خواص نهایی برقگیر مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر اتمسفر کوره در زینترینگ نمونه ها با استفاده از دمیدن نیتروژن به داخل کوره و همچنین استفاده از بستر کربن برای نمونه ها بررسی شد. همچنین جهت بررسی تاثیر مکانیزم حرارت دهی در زینترینگ و خواص نهایی نمونه های برقگیر، غیر از نمونه های زینتر شده در کوره ی میکروویو، یک سری از نمونه ها در کوره ی مقاومتی زینتر شدند. به منظور بررسی ریزساختار نمونه ها از تصاویر میکروسکوپ الکترونی SEM، و جهت بررسی توزیع عناصر در تصویر با استفاده از آشکارساز EDX تصویر Map Scan تهیه شد. شناسایی فازها در نمونه ها با استفاده از پراش اشعه X توسط دستگاه XRD انجام شد. دانسیته ی نمونه ها به روش ارشمیدسی اندازه گیری شد. همچنین خواص الکتریکی برقگیر توسط دستگاه تست I-V صورت گرفت. نمونه ی زینتر شده در کوره ی میکروویو در دمای C 1100 در اتمسفر هوا و نگه داری شده به مدت نیم ساعت در دمای بیشینه به عنوان نمونه ی بهینه انتخاب شد. این نمونه دارای ریز ساختار همگن، دانسیته ی بالا برابر با 97% دانسیته ی تیوری ،ضریب غیر خطی 41 = α، و VT = 1730 V/cm بود.

اکسید کلسیم و اکسید تیتانیا، هر کدام به تنهایی برای سینتر آلومینا در حضور فاز مایع، به‌کار رفته است. اما حضور همزمان این دو اکسید تاکنون بررسی نشده است. در پژوهش حاضر با توجه به وجود یوتکتیک‌های دو جزیی آلومینا- کلسیا، آلومینا- تیتانیا و کلسیا- تیتانیا؛ از ترکیب این دو اکسید برای سینتر فاز مذاب آلومینا استفاده شده است. درصد انقباض نمونه‌ها نشان می‌دهد که این ترکیب برای سینتر فاز مایع آلومینا مناسب به‌نظر می‌رسد. اما استحکام خمشی و درصد تخلخل نمونه‌ها نشان می‌دهد که این سیستم با چالش‌هایی مواجه است. آنالیز پراش پرتو ایکس نمونه‌ها نشان‌دهنده تشکیل فازهای پروسکایت و تیتانات آلومینیم است و همچنین پیک‌های نامعلوم در نمونه‌ها، بیان‌گر حضور فازهایی است که تا به امروز شناسایی نشده‌اند. نتایج استحکام خمشیف نشان دهنده کاهش استحکام با افزایش درصد افزودنی از 5 تا 25 درصد است. با افزایش درصد کلسیا در ترکیب در حدود 10 تا 20 درصد، استحکام نمونه‌ها بشدت افت می‌کند که می‌تواند به‌دلیل خروج فاز مایع و افزایش تخلخل نمونه‌ها باشد. خروج فاز مذاب از نمونه‌ها و تخلخل بالا به-دلایل نامعلوم و عدم شناسایی پیک‌های الگوی پراش پرتو ایکس از جمله چالش‌هایی است که راه را برای بررسی بیشتر در این زمینه باز گذاشته است.

فتوکاتالیست به ماده ای گفته می شود که در معرض نور فعال شده و می تواند به عنوان یک ماده ی فعال یا کاتالیزور، انجام واکنش های شیمیایی را تسهیل کند. از جمله خواص مهم مواد فتوکاتالیست می توان به خاصیت ضد باکتری و ضد بخار و توانایی جذب و تجزیه‌ی برخی از گازها اشاره کرد. از مشهورترین مواد فتوکاتالیست، می توان به اکسید تیتانیم یا تیتانیا اشاره کرد. خاصیت فتوکاتالیستی اولین بار در سال 1938 کشف شد و در سال 1996 از فتوکاتالیست ها در سیمان ها و بتون ها استفاده شد. سیمان ها و بتون های فتوکاتالیستی به موادی شامل سیمان، ماسه و مقادیری افزونی با ترکیب و نسبت مشخص اطلاق می شود که در آن ها ماده ای با خاصیت فتوکاتالیستی وارد شده است. برای اعمال این ماده در سیمان ها یا بتون ها می توان از سه روش اضافه نمودن در مخلوط خشک یا بالک، اعمال لایه ی سطحی یا پوشش فتوکاتالیستی بر روی آن ها یا هردوی این موارد استفاده نمود. استفاده از این سیمان ها و بتون ها در کاربردهای مختلف مانند پوشش کف و کناره‌ی خیابان ها و جاده ها، اتوبان ها، دیواره‌ی داخلی تونل ها و در نمای ساختمان ها بسیار متداول بوده و نتایج خوبی در بحث خاصیت ضد باکتری و نیز تجزیه‌ی اکسیدهای مضر موجود در هوا از آن ها گرفته شده است. در مقاله‌ی پیش رو به بررسی تاریخچه‌ی پیدایش و کاربردهای سیمان ها و بتون های فتوکاتالیستی پرداخته شده است و نمونه هایی از کاربردهای عملی آن ها در کشورهای مختلف آورده شده است.

. کاربید بور متعلق به گروه مواد سخت غیر فلزی می‌باشد و پس از الماس و نیترید بور مکعبی سخت‌ترین ماده است. به علت سختی بالا، دانسیته پایین، سطح مقطع بالا برای جذب نوترون، پایداری شیمیایی و... به عنوان یک ماده استراتژیک به‌کاربرده می‌شود.کامپوزیت‌های سرامیکی بر پایه کاربید بور دارای سختی بالا، مقاومت سایشی خوب و وزن مخصوص پایین می‌باشند، ولی خاصیت زینترپذیری ضعیف کاربید بور به دلیل وجود پیوند کوالانت درون شبکه کریستالی و دمای زینتر بالای آن از اشکالات تولید و کاربرد این ماده می‌باشد. تحقیقات زیادی برای بهبود شرایط زینتر با روش‌های مختلف و استفاده از کمک زینترهای گوناگون انجام شده است. اغلب مشاهده می-شود که افزودنی های حاوی کربن در بهبود زینتر کاربید بور موثر می‌باشند. در این مقاله اثر کمک زینترهای کاربیدی بر رفتار زینتر و خواص مکانیکی کاربید بور گزارش شده است.