فهرست مطالب

فصلنامه مواد پیشرفته در مهندسی
سال سی و دوم شماره 1 (بهار 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/03/10
  • تعداد عناوین: 8
|
  • عباس کیان وش، سمیرا دادستان صفحات 1-7
    در این پژوهش پودر فریت باریم نوع M آلاییده شده با Mn وZr با ترکیب شیمیایی کلی BaFe10.6(ZrxMn1-x)1.4O19، که درآن x= 0، 2/0، 4/0، 5/0، 6/0، 7/0، 8/0، 9/0، 1 است، به روش حالت جامد تهیه و با چسب آرالدیت و سخت کننده مخلوط و به صورت نمونه های ماده مرکب فریت - پلیمر آماده سازی شدند. تحلیل فازی نمونه های سنتز شده توسط XRD و خواص مغناطیسی نمونه های کامپوزیتی با استفاده از یک دستگاه هیستروگراف اندازه گیری شد. ویژگی جذب امواج الکترومغناطیس1 نمونه ها در محدوده ی بسامدی (GHz12-8) توسط یک دستگاه آنالیزگر شبکه ی برداری2 تعیین شد. بیشترین مقدار جذب برای ترکیب BaFe10.6Zr0.28Mn1.12O19 (به ازای 2/0 = x) در بسامد GHz4/8 اتفاق افتاد که برابر dB25/11- بود. بر اساس ویژگی های جذب امواج و خواص مغناطیسی، ترکیب BaFe10.6Zr0.28Mn1.12O19 به عنوان یک جاذب خوب برای امواج الکترومغناطیس در باند X شناخته شد.
  • مهناز عنایتی جزی، مهران صولتی هشجین، علی نعمتی، عالیه امینیان، ارغوان فرزادی صفحات 9-24
    به منظور بهبود خواص مکانیکی هیدروکسی آپاتیت به عنوان اصلی ترین فاز مینرالی بافت سخت، فاز تقویت کننده ی تیتانیا به ساختار هیدروکسی آپاتیت افزوده شد. نانوکامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت/تیتانیا با استفاده از تکنیک رسوب گذاری در جا در محدوده ی دمای اتاق تا Co 70 با موفقیت سنتز و در ادامه بدنه های متراکمی از آن با استفاده از روش پرس ایزواستاتیک گرم در فشار 200 مگا پاسکال و دمای Co 1200 ساخته شد. ارزیابی خواص مکانیکی بدنه های هیدروکسی آپاتیت/تیتانیا، بر برتری خواص مکانیکی آن ها نسبت به بدنه های آپاتیتی خالص دلالت می کند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی این نانوکامپوزیت ها، نانوساختاری با یکنواختی بالا را چه از لحاظ شیمیایی و چه از لحاظ ساختاری نشان می دهد. با استناد به تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری، بسته به ساختار کریستالی تیتانیا، مورفولوژی های متفاوتی برای نانوکامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت/تیتانیا حاصل خواهد شد. نتایج آنالیزهای پراش اشعه ی X و انتقال فوریه مادون قرمز تشکیل فرم کریستالی دما بالای تیتانیا (روتایل) را در محدوده ی دمای اتاق و فاز دما پایین آن (آناتاس) را در دمای Co 70 تایید می نماید.
  • محمدرضا تحریری، فتح الله مضطرزاده، مجید راز، مازیار عاشوری صفحات 25-37
    در این تحقیق، نانوذرات مگنتیت 1 به روش همرسوبی شیمیایی از محلولی شامل نمک های آهن در محیط قلیایی تحت گاز نیتروژن و در دمای اتاق، سنتز شدند. در این فرایند از پلی وینیل الکل 2 به عنوان سورفکتانت 3 استفاده شد. سپس نانوذرات مگنتیت توسط تکنیک هایی شامل پراش اشعه ایکس 4 طیف سنجی فروسرخ 5، میکروسکوپ الکترونی روبشی 6، میکروسکوپ الکترونی عبوری 7، گرمانگاشت های تغییر جرم 8 و آزمون حرارتی افتراقی 9، محاسبه سطح ویژه نانوذرات 10، دستگاه مغناطش سنج ارتعاشی 11 مشخصه یابی شدند. همچنین خواص رئولوژیکی نانوسیال های حاوی مگنتیت توسط دستگاه رئومتر بررسی شدند. در پایان، سمیت سلولی نانوذرات مگنتیت به ترتیب توسط سلولهای 3T3 از طریق شمارش سلولی و فیبروبلاست توسط میکروسکوپ نوری 12 ارزیابی شد. نتایج نشان داد که نانوذرات مگنتیت با پوشش پلی وینیل الکل گزینه ی مناسبی برای کاربردهای پزشکی اند.
  • حمیدرضا صالحی، ستار سلامی، مرتضی عطاریان، امید اوژدل نیا صفحات 39-53
    در این تحقیق با توجه به کاربردهای گسترده کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کربن بخصوص در صنایع هوافضا، این مواد با کمک روش پیرولیز پلیمر ساخته شده و خواص مکانیکی و حرارتی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج موجود در مورد روش ساخت و عملیات حرارتی رزین فنولیک دمابالا، ابتدا با ترکیب درصدهای مختلف رزین فنولیک و الیاف کربن T700 و اعمال سیکل پخت پلیمری شدن با کمک پرس داغ تا دمای 180oC، نمونه های کامپوزیت کربن/فنولیک بدست آمده است. نمونه ها تحت سیکل پخت کربنی شدن تا دمای 1100oC پخت شده و زمینه فنولیک کامپوزیت کربن/فنولیک به زمینه کربنی دمابالا تبدیل شده است. استحکام خمشی نمونه های مختلف کامپوزیت کربن/فنولیک ساخته شده، مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج آزمایش استحکام خمشی نشان می دهد که کامپوزیت با 40 درصد وزنی الیاف کربن، بیشترین مقدار استحکام را داراست. در مرحله بعدی برای مقاوم-سازی و مستحکم سازی زمینه کربنی کامپوزیت 40 درصد وزنی الیاف کربن، نانوذرات TiO2 و ZrO2 به رزین فنولیک با سه درصد حجمی 1، 2 و 5 افزوده شده است. نتایج آزمایش خمش سه نقطه نشان می دهد که با افزودن نانوذرات، استحکام نمونه ها افزایش یافته و این استحکام در 5 درصد حجمی به بیشترین مقدار می رسد. آزمایش سوزش اکسی استیلن نمونه نشان می دهد که نانوذرات باعث بهبود مقاومت در برابر سوزش کامپوزیت شده و اثر نانوذرات ZrO2 در مقایسه با TiO2 بیشتر است. ریزساختار نمونه ها در مراحل مختلف توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM بررسی شده است.
  • بهروز کرمی، محمد ایمانی، اسکندر سیفعلیان، محمد علی شکرگزار، شاهین بنکدار، علیرضا خاوندی صفحات 55-67
    در تحقیق حاضر غشاهای پلیمری ساخته شده از نانوکامپوزیت پلی هدرال الیگومریک سیلسسکویی اکسان(POSS) و پلی کربنات یورتان (PCU) به منظور بررسی کاربرد احتمالی به عنوان جایگزین موقت پوست با استفاده از رده سلولی 929 L مورد بررسی های زیست سازگاری شامل آزمون سمیت سلولی، آزمون تکثیر سلولی و مشاهدات میکروسکوپ الکترونی(SEM) قرار گرفتند. منحنی FTIR فیلم پلیمری کلیه قله های مورد انتظار در نانوکامپوزیت یاد شده را نشان داد. در آزمونMTT درصد بقای سلولهای 929 L در مواجه با عصاره های حاصل از فیلم پلیمری پس از 7،3 و 14 روز عصاره گیری بررسی و مشخص شد که عصاره ها فاقد هر گونه سمیت سلولی اند، ضمن اینکه حضور نانوذراتPOSS در عصاره باعث افزایش میزان بقای سلولی می شود.در آزمون تکثیر سلولی، سلولها در دوره های 3، 7 و 14 روزه بر سطح نانوکامپوزیت کشت داده شدند. مشاهده شد که سلولهای L929 به خوبی قادر به رشد و تکثیر بر سطح غشا بوده، به طوری که تعداد سلول های شمارش شده بر آن در روزهای 7 و 14 نزدیک به نمونه کنترل ثبت شد. مشاهداتSEM نشان داد که سلول ها پس از گذشت 3 روز چسبندگی خوبی با سطح پلیمر پیدا کردند. همچنین مشاهده شد که دانسیته سلولی پس از 7 روز به شدت افزایش یافت به گونه ای که منجر به تشکیل یک لایه سلولی بر سطح پلیمر شد.
  • lمژگان بهرامی، محمدحسین فتحی، مهدی احمدیان صفحات 69-78
    طول عمر کوتاه کاشتنی های فلزی مفصل ران به طور کلی وابسته به شل شدن کاشتنی است که یکی از دلایل آن عدم انطباق ضریب کشسانی بین استخوان و کاشتنی می باشد. یک راه مناسب برای افزایش عمر کاشتنی فلزی در بدن می تواند ساخت کاشتنی با ضریب کشسانی کمتر جهت انطباق بهتر آن با استخوان باشد. آلیاژ پایه کبالت به طور گسترده به عنوان کاشتنی بدن استفاده شده است ولی ضریب کشسانی آن در مقایسه با استخوان بسیار زیادتر است. بیوسرامیک فورستریت نانومتری از جمله موادزیستی مورد استفاده در پزشکی است که از خواصی نظیر زیست سازگاری، زیست فعالی و خواص مکانیکی مناسب برخوردار است. در این پژوهش نانوکامپوزیت آلیاژ کبالت-کرم- مولیبدن حاوی 10، 15 و 20 درصد وزنی نانوپودر فورستریت به عنوان تقویت کننده تهیه شد و مشخصه یابی و ارزیابی خواص مکانیکی آن ها به انجام رسید. جهت تهیه نانوکامپوزیت ها از روش آسیاکاری پودر آلیاژ، پرس سرد و تف جوشی استفاده شد. جهت آنالیز فازی و ارزیابی مورفولوژیکی از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. چگالی، سختی، استحکام فشاری و ضریب کشسانی نانوکامپوزیت های تهیه شده اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که ضریب کشسانی نانوکامپوزیت های تهیه شده به طور قابل ملاحظه ای در مقایسه با آلیاژ پایه کبالت اولیه کاهش یافته است. استحکام فشاری نانوکامپوزیت ها با افزایش مقدار فورستریت کاهش یافت ولی سختی نانوکامپوزیت ها با افزایش مقدار فورستریت افزایش یافت.
  • نصیبه میعادی، حسین سرپولکی*، حسین قصاعی صفحات 79-89

    در تحقیق حاضر، کامپوزیت مولایت – زیرکونیا به کمک زینتر واکنشی مخلوط پودرهای آلومینا و زیرکن و به روش ریخته گری ژلی ساخته شد. ریخته گری ژلی یک فرایند شکل دهی جدید سرامیکی است این فرایند بر اساس آماده سازی دوغابی حاوی پودر سرامیکی، پراکنده ساز و محلول منومری اولیه. است. به منظور دستیابی به دوغابی پایدار، با بار جامد بالا (80% وزنی) و قابل ریخته گری، خواص رئولوژی دوغاب مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفت. پس از ریخته گری دوغاب، منومرها با پلیمریزه کردن دوغاب، آن را به قطعات ژلی تبدیل می کنند. بعد از تشکیل ژل، قطعات از قالب خارج و تحت شرایط کنترل شده خشک شدند. خروج مواد آلی و زینتر نمونه ها در محدوده دمایی 1400 تا 1700 درجه سانتیگراد انجام گرفت. تخلخل ظاهری و دانسیته کلی نمونه های زینتر شده با روش غوطه وری در آب اندازه گیری شد. فازهای تشکیل شده و ریزساختار نمونه ها توسط طیف به دست آمده از پراش اشعه X و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. نتایج نشان داد به دلیل نفوذ بسیار آهسته یون های Al3+ در سیلیس آمورف ناشی از تجزیه زیرکن، زینتر واکنشی و تشکیل مولایت، در دمای °C1700 به طور کامل رخ داده است. همچنین نمونه های زینتر شده در این دما کمترین درصد تخلخل ظاهری (4% ≈) و بیشترین دانسیته کلی (gr/cm-3 40/3 ≈) را نشان دادند.

  • مهدی مولوی، سید محمد میرکاظمی، علی بیت الهی صفحات 91-99
    در پژوهش حاضر اثر دما، زمان و اتمسفر بر ریزساختار و خواص مغناطیسی فریت نیکل تهیه شده به روش شیشه سرامیک توسط تکنیک های تحلیل حرارتی افتراقی، پراش اشعه X (XRD)، مغناطومتری نمونه مرتعش و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. ترکیبات مختلف در سیستم SiO2- B2O3- Fe2O3- NiO- Na2O برای دست یابی به شیشه آمرف بررسی گردید. نمونه ی عملیات حرارتی شده در بستر گرافیتی در دمای 0C510 به مدت یک ساعت، آهنربایش بیشتری نسبت به نمونه-ی عملیات حرارتی شده در اتمسفر هوا و در شرایط یکسان نشان داد. حضورفاز فریت نیکل و فازهای غیرمغناطیسی از قبیل فازهای سدیم بوراتی و سیلیکاتی در تحلیلXRD نمونه های عملیات حرارتی شده مشاهده شد. آهنربایش نمونه ها با افزایش زمان نگه داری در دمای 0C510 از 1 ساعت به 3 ساعت کاهش یافت. افزایش دما تا 0C700 باعث افزایش تبلور فاز فریت نیکل و افزایش میزان آهنربایش شد.
|
  • A. Kianvash, S. Dadsetan Pages 1-7
    In this research, M-type Mn-Zr doped Ba-ferrites powders with a general chemical composition of BaFe10.6(ZrxMn1- x)O19 (x= 0, 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1) were synthesized and prepared by a solid state method, and were then mixed with an Araldite + hardner and processed into polymer matrix composite specimens. Phase analyses of synthesized samples were performed by an XRD technique and magnetic properties of the composite specimens were measured using a hysteresis graph system. EM absorbtion characteristics of the composite samples in the (8-12 GHz) frequency ranges were determined using a VNA system.Among the compositions investigated in the present work, the highest absorbtion of 11.25 dB accured in BaFe10.6Zr0.28Mn1.12O19 (x= 0.2) at a frequency of 8.4 GHz. Based on EM absorbtion behaviors and magnetic properties, BaFe10.6Zr0.28Mn1.12O19 is classified as a potential EM absorber material.
    Keywords: M, type Ba, ferrite, Micro, wave, Electromagnetic wave absorbtion, X band
  • M. Enayati, Jazi, M. Solati, Hashjin, A. Nemati, A. Aminian, A.Farzadi Pages 9-24
    To improve mechanical properties of hydroxyapatite as the main mineral constituent of hard tissue, titania reinforcement was added to hydroxyapatite structure. HAp/TiO2 nanocomposites were prepared successfully by in situ precipitation processes at room temperature and 70°C. Fallowing that, hydroxyapatite/titania bodies were fabricated by hot isostatic pressing at 1200°C under a pressure of 200 MPa. Characterization of mechanical behavior of compacts indicated that mechanical properties of hydroxyapatite/titania samples are relatively higher in relation to pure hydroxyapatite. SEM images showed that the HAp/TiO2 nanocomposites demonate excellent chemical and structural uniformity. TEM observation revealed that different morphology for hydroxyapatite/titania nanocomposites could be obtained due to titania crystalline structure. XRD and FTIR results indicated the formation of high temperature crystalline phase of titania (rutile)at room temperature and low temperature phase of its (anatase) at 70ºC.
    Keywords: Hydroxyapatite, Titania, nanocomposites, in situ precipitation, mechanical properties
  • M.Tahriri, F. Moztarzadeh, M. Raz, M. Ashuri Pages 25-37
    In this study, magnetite (Fe3O4) nanoparticles were synthesized by chemical co-precipitation from the solution containing iron salts in alkaline medium under N2 gas and room temperature. Magnetite nanoparticles were characterized by X- ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectrometer (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermal gravimetric analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), Brunauer-Emmet-Teller (BET), and vibrating-sample magnetometer (VSM). The rheological properties of magnetite ferrofluid were examined by rheology apparatus. The biocompatibility and cytotoxity of magnetite nanoparticles were evaluated by 3T3 and fibroblast cells. The results showed that the Fe3O4 magnetite nanoparticles coated by polyvinyl alcohol (PVA) could be an appropriate candidate for biomedical applications.
    Keywords: Synthesis, Magnetite nanoparticles, Coating, Polyvinyl alcohol, Biomedical applications
  • H.R. Salehi, S. Salami, M. Atarian, O. Ozhdelnia Pages 39-53
    Carbon fiber composite is one of the most important materials in aerospace engineering applications. For fabrication of this composite, optimum polymerization and carbonization cycles of phenolic resin were obtained [1]. Then, carbon/phenolic composite was fabricated by mixing different weight percentages of T700 carbon fiber with phenolic resin, and the flexural strength of specimens was examined. The samples were pyrolyzed at 1100°C to form high temperature phenolic matrix. Because of high porosity of samples, the composite was impregnated to increase the density and reduce porosity. The maximum flexural strength of samples was obtained with 40 wt. % of fiber. With addition of TiO2 and ZrO2 nanoparticles to carbon/phenolic composite, thermal and mechanical improvement was measured. The samples were examined by ablation test and microstructures of composites were analyzed by SEM.
    Keywords: Phenolic resin, Polymer pyrolysis, Metal oxide nanoparticles, Ablation test, Carbon, phenolic composite
  • B. Karami, M. Imani, A. Seifalian, M.A.Shokrgozar, S.Bonakdar, A. Khavandi Pages 55-67
    This study aims to characterize and evaluate the applicability of Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane (POSS)/ Poly (carbonate-urea) Urethane (PCU) nanocomposite films as a temporary skin substitute by means of FTIR, MTT assay, cell proliferation assay and SEM studies. FTIR spectra showed all the characteristic peaks of POSS/PCU nanocomposite. The indirect cytotoxicity of membranes was investigated by MTT assay. In MTT test, L929 mouse fibroblasts were exposed to the extract of the films for 24 h. MTT results showed no sign of cell cytotoxicity for the extracts at the extraction times up to14 days.Menwhile, it was found that POSS nanocages have a stimulating effect on L929s. In cell proliferation assay, L929s were cultured on the films for 3, 7 and 14 days. The cells showed a high rate of proliferation in direct contact with the biomaterial after 7 and 14 days. Morphology and density of the cells on the nancomposite surface was investigated through SEM observations. SEM micrographs showed that the cells adhered well on the surface after 3 days of culture. Moreover, after 7 days, cell density increased so substantially that a cell layer was formed on the membranes.
    Keywords: Biocompatibility, Cell proliferation, MTT assay, Nanocomposite, POSS
  • M. Bahrami, M.H. Fathi, M. Ahmadian Pages 69-78
    Short life of current total hip replacement metallic implants is generally dependent on the aseptic loosening of the implant, which occurs due to mismatch of elastic modulus between bone and metallic implant materials. Decreasing in elastic modulus of implant could be successful. Forsterite is biocompatible and bioactive ceramic which has suitable mechanical properties. In presented research the composite materials based on Co-Cr-Mo alloy with 10, 15 and 20wt% of forsterite nanopowder as reinforcement were fabricated and mechanical behavior of the composites were evaluated. Composites were fabricated by ball milling, cold pressing and sintering. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used for characterization and evaluation phase composition and microstructure of the composites. Density, microhardness,compressive strength and elastic modulus of fabricated composites were evaluated. Obtained results showed elastic modulus of composite materials based on Co-Cr-Mo alloy reinforced with 10, 15 and 20wt% of forsterite nanopowder decreased significantly. Results also showed that the compressive strength of Co-base alloy composites reinforced with 10, 15 and 20 wt% forsterite were lower than cast Co-Cr-Mo alloy. With increasing in the content of reinforcement, compressive strength of the composites were decreased. Microhardness of prepared composites were higher than cast Co-Cr-Mo alloy. With increasing in content of bioceramic reinforcement, microhardness of the composites were increased.
    Keywords: Co, Cr, Mo alloy, forsterite nano, bioceramic, composite, mechanical properties
  • N. Miadi, H. Sarpoolaky, H. Ghassai Pages 79-89

    In this study, mullite– irconia composite samples were prepared by reaction sintering of alumina and zircon powder via gel casting process. Gel casting is a new ceramic forming technique. This process is based on the casting of slurry, containingceramic powder, dispersant and premix monomer solution. To achieve stabilized, high solid loading 80 wt%) and castable slurry, the rheological properties of slurry were optimized. The monomers polymerized the slurry to form gelled specimens. After gelation, the specimens were unmolded, then dried out under controlled condition. Burning out and sintering of the specimens was carried out in the range of 1400-1700°C. Apparent porosity and bulk density of the sintered samples were measured by soaking in water. Crystalline phase evolution and microstructure were determined by XRD and SEM techniques. Results showed that the reaction sintering and mullite formation was completed at 1700°C due to very slow diffusion of Al3+ ions within amorphous silica formed at the decomposition of zircon. The sintered samples at this temperature also showed the lowest apparent porosity (≈ 4%) and the highest bulk density (≈3.40 gr/cm-3).

    Keywords: Mullite, zirconia composite, Gel casting, Reaction sintering
  • A. M. Molavi, S. M. Mirkazemi, A. Beitollahi Pages 91-99
    The effects of temperature, time and atmosphere on microstructure and magnetic properties of NiF 2O4 glassceramic were investigated utilizing differential thermal analysis, X-ray diffraction, vibrating sample magnetometer and scanning electron microscope techniques. Various compositions were studied in the Na2O-NiO-Fe2O3-B2O3 SiO2 system to obtain amorphous phase. The sample heat-treated in graphite bed at 5100C for 1 hr showed higher magnetization than the one heattreated in the air under the same condition. XRD analysis showed the presence of nickel ferrite and some non-magnetic phases such as sodium borate and silicate phases in the heat treated samples. The maximum magnetization of samples reduced by increasing the holding time from 1hr to 3 hr at 5100C. Increment of temperature to 7000C increased the amount of NiFe2O4 and maximum magnetization.
    Keywords: Nickel ferrite, Glass, ceramic, Nanostructure, Magnetic properties