فهرست مطالب

فصلنامه نانو مواد
پیاپی 18 (تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/06/12
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمود شریعتی، غلامعلی فرزی، علی دادرسی* صفحات 85-92
    در این مقاله قابلیت جذب انرژی سازه های جدار نازک قوطی شکل، ساخته شده از نانوکامپوزیت های پایه اپوکسی که با نانوذرات سیلیس تقویت شده اند، مورد بررسی قرار گرفته است. در این بررسی از دو نوع نانوذره با قطرهای متوسط 17و 65 نانومتر در سه سری از نانوکامپوزیت ها، تا 5/4 درصد وزنی استفاده شده است. سری اول نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانوذرات با قطر متوسط 17 نانومتر، سری دوم نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانوذرات با قطر متوسط 65 نانومتر و سری سوم نانوکامپوزیت های تقویت شده با ترکیبی از نانوذرات با قطر متوسط 17 و 65 نانومتر است. نمونه ها به کمک یک دستگاه سروهیدرولیک اینسترون، تحت بارگذاری شبه استاتیکی قرار گرفته و فروپاشی آنها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین سطح شکست نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که افزودن نانوذرات سیلیکا باعث کاهش قابلیت جذب انرژی سازه ها شده و سازه ها تحت یک مود ناپایدار و خطرناک دچار فروپاشی می شوند. همچنین مشاهده شد که اندازه ذرات تاثیر قابل توجهی بر قابلیت جذب انرژی نداشته ولی استفاده ترکیبی از هر دو نوع نانوذره هم افزایی اندکی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: قوطی، قابلیت جذب انرژی، نانوکامپوزیت، اپوکسی، سیلیکا
  • فاطمه محمدی، ناهید احمدی، ساسان اطرج* صفحات 93-100
    در این بررسی، آجر دیرگداز سیلیسی حاوی سل نانوسیلیس توسط روش ریخته گری ژل تهیه شد و سپس تاثیر دمای پخت بر خواص این بدنه ها مورد بررسی قرار گرفت. جهت تعیین دمای پخت و رفتار حرارتی ترکیب از آنالیز حرارتی همزمان استفاده شد. همچنین خواص فیزیکی، استحکام مکانیکی، ترکیب فازی و ریزساختار این آجرهای دیرگداز پس از پخت در محدوده دماهای 1150 تا °C 1400 ارزیابی شد. نتایج نشان داد که دمای پخت تاثیر زیادی روی خواص این نوع آجرها دارد. سل نانوسیلیس بدلیل سطح ویژه بالا از فاز آمورف به فاز کریستوبالیت در °C 1200 تبدیل می شود. تشکیل فاز کریستوبالیت به خاطر مورفولوژی سوزنی شکل باعث افزایش تخلخل بدنه در این دما می شود. بررسی های ریزساختاری نشان داد کریستوبالیت به عنوان یک فاز اتصالی بین ذرات سیلیس عمل می کند که منجر به افزایش استحکام مکانیکی می شود. با افزایش دما بالای °C 1200 فرآیند سینترینگ بیشتری اتفاق می افتد و باعث کاهش تخلخل ها و در نتیجه افزایش بیشتر استحکام مکانیکی می شود. با توجه به نتایج حاصل، دمای پخت مناسب برای رسیدن به خواص مناسب °C 1300 می باشد.
    کلیدواژگان: نانوسیلیس، آجر سیلیسی، کریستوبالیت، آنالیز فازی، ریخته گری ژل
  • محمدحسن صرافی*، امیرعلی یوزباشی صفحات 101-108
    با توجه به اهمیت تهیه لایه های نازک نانوساختار نیمه هادی های نوری گروه II-VI از طریق روش های ارزان و ساده شیمیایی، در کار پژوهشی حاضر ضمن استفاده از روش لایه نشانی شیمیایی CBD، در راستای کنترل رشد چنین لایه هایی، تاثیر غلظت عامل کمپلکس ساز نمک آمونیوم بر خواص ساختاری و نوری لایه های نازک CdS تهیه شده به این روش، توسط تکنیک های آنالیز XRD، SEM، AFM و UV-Visible مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش غلظت عامل کمپلکس ساز از حد معینی، مورفولوژی و اندازه ذرات، زبری سطح، ضخامت لایه، تراکم ذرات بر سطح زیرلایه و در نهایت خواص نوری لایه ها تحت تاثیر قرار می گیرد. نتایج بطور کلی حاکی از آن است که با تنظیم بهینه عامل کمپلکس ساز، امکان کنترل برخی مشخصه های ساختاری در چنین لایه هایی که بتواند منجر به خواص نوری مناسب بشود، وجود دارد.
    کلیدواژگان: لایه نازک نانوساختار، نشست شیمیایی در حمام، عامل کمپلکس ساز، خواص ساختاری و نوری
  • صاحبعلی منافی*، سیده فاطمه حسینی صفحات 109-116
    در این پژوهش سنتز نانوساختارهای اکسید روی به روش سل- ژل انجام شد. همچنین تاثیر پارامترهای مختلف این روش در چگونگی سنتز این ترکیب مورد بررسی قرار گرفت. بررسی فازی و مورفولوژی پودر به ترتیب بوسیله آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. فیلم نشاسته ای بر مبنای نشاسته ساگو و افزودن پلاستی سایزر سوربیتول/گلیسرول به نسبت وزنی 3 به 1 به روش ریخته گری (Casting) تهیه شد. نانومیله های اکسید روی با غلظت های صفر، 1، 3 و 5% به فیلم ها قبل از ریخته گری اضافه شده و فیلم ها در شرایط کنترل شده خشک شدند. خواص فیزیکوشیمیایی از قبیل میزان جذب آب (WAC)، عبوردهی نسبت بخار آب (WVP) و حلالیت در آب برای فیلم ها اندازه گیری شدند. همچنین اثرات افزودن نانوذرات بر خواص ضدمیکروبی فیلم ها نیز به روش انتشار بر سطح آگار اندازه گیری گردید. نتایج نشان می دهد که با افزایش غلظت نانومیله های اکسید روی، میزان حلالیت فیلم ها در آب و همچنین میزان جذب آب و عبوردهی نسبت به بخار آب بطور معنا داری (p<0.05) کاهش می یابد. در مجموع فیلم های ساپورت شده با نانومیله های اکسید روی می تواند با توجه به نتایج حاصل شده به عنوان بسته بندی های فعال مورد استفاده در صنایع فرآورده های غذایی قرار گیرند.
    کلیدواژگان: سل، ژل، ریخته گری، نانومیله های اکسید روی، نشاسته ساگو، خواص فیزیکوشیمیایی
  • امین مجیدی، مسعود علیزاده*، محمدرضا رحیمی پور صفحات 117-124
    در این پژوهش پوشش های نانوساختار و میکرونی زیرکونیایی بر روی زیرلایه های سوپر آلیاژ پایه نیکل پوشش داده شده با MCrAlY به روش پاشش پلاسما اعمال شدند. آزمایش شوک حرارتی روی نمونه ها به صورت گرم کردن نمونه ها در کوره تا دمای 1200 درجه سانتیگراد و سرد کردن سریع در آب 25 درجه سانتیگراد انجام پذیرفت. برای بررسی ریزساختار و تغییرات فازی از میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز پراش اشعه ایکس استفاده شد. نتایج طول عمر نمونه ها در سیکل های حرارتی نشان داد که تعداد سیکل تا تخریب برای پوشش های نانوساختار 38% بیشتر از پوشش های میکرونی است. همچنین بررسی سطح مقطع نمونه های آزمایشی نشان داد که تخریب در نمونه های نانوساختار در نواحی اطراف فصل مشترک پوشش سرامیکی و لایه MCrAlY رخ داده است و تخریب در پوشش های میکرونی علاوه بر نواحی اطراف فصل مشترک به صورت ترک های عمیق عمودی در لایه سرامیکی نیز مشاهده شد. بررسی فازی انجام شده بعد از آزمون شوک حرارتی نشان داد که هر دو پوشش نانوساختار و میکرونی دچار تغییر فاز نشده اند. همچنین تصاویر میکروسکوپی نشان داد که توزیع تخلخل ها در پوشش میکرونی نسبت به پوشش نانوساختار ناهمگن تر است. به منظور بررسی صحت نتایج تجربی از مدل سازی به روش اجزاء محدود استفاده شد. به کمک مدل سازی مشخص شد که تنش حرارتی ایجاد شده در پوشش نانوساختار MPa 70 کمتر از پوشش میکرونی است.
    کلیدواژگان: نانوساختار، سد حرارتی، شوک حرارتی، پاشش پلاسما، پوشش
  • علی خواجه سروی*، غلامحسین اکبری صفحات 125-132
    آلومینایدهای نیکل از جمله مواد پیشرفته ای هستند که از خواص مهندسی منحصربفردی نظیر نقطه ذوب بالا، نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت به خوردگی مناسب در دمای بالا برخوردار می باشند. در این پژوهش، اثر افزودن مولیبدن با درصد های اتمی 1، 5/2 و 5 به آلیاژ نانو ساختار با ترکیب شیمیایی Ni50Al50 در یک آسیای سیاره ای برای زمان های 8 و 16 ساعت مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات ساختاری ذرات پودر در طول آلیاژسازی مکانیکی با آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی و دیفراکتومتر اشعه ایکس ارزیابی شد. با آنالیز پراش سنجی اشعه ایکس و بکارگیری روش ویلیامسون- هال، اندازه کریستالیت و کرنش شبکه ذرات پودر آسیاکاری شده محاسبه شد. نتایج نشان داد، اندازه دانه میانگین با افزایش درصد اتمی مولیبدن، در حد چند میکرون کاهش یافت. با افزایش مقدار مولیبدن اندازه کریستالیت کاهش یافت، بطوریکه در نمونه NiAl بدون مولیبدن بعد از 16 ساعت آسیا کاری، اندازه کریستالیت بیش از 100 نانو متر شد و با افزایش مولیبدن تا 5 درصد اتمی این مقدار تا 65 نانومتر کاهش یافت. همچنین کرنش شبکه ابتدا روند افزایشی دارد و سپس با افزایش مولیبدن به مقدار ثابتی رسید.
    کلیدواژگان: آلیاژسازی مکانیکی، ترکیب بین فلزی، نیکل آلومیناید، نانوساختار، اندازه کریستالیت
  • حامد روغنی ممقانی، سیدعلی طیبی فرد*، اصغر کاظم زاده، لیلا نیکزاد صفحات 131-139
    در این پژوهش احیای اکسید بور بوسیله سیلیسیم و منیزیم جهت سنتز درجای نانوکامپوزیت SiC-B4C بررسی و مقایسه شد. ابتدا مواد اولیه در دو گروه یکی شامل سیلیسیم، کربن و اکسید بور و دیگری شامل منیزیم، اکسید بور، کربن و سیلیسیم توزین شدند. پودرهای توزین شده تحت آسیاکاری بوسیله آسیای سیاره ای با اتمسفر کنترل شده آرگون قرار گرفته و از پودرهای آسیا شده بوسیله پرس سرد نمونه تهیه شد. نمونه ها در کوره تیوبی با اتمسفر تحت کنترل آرگون و دمای °C 1000 قرار گرفتند. جهت آنالیز فازی و محاسبه میانگین اندازه بلورک ها، در هر مرحله از نمونه ها آنالیز XRD بعمل آمد. همچنین نمونه با شرایط سنتز مناسب تحت آنالیز SEM و TEM قرار گرفت. نتایج آنالیز XRD نشان داد سیلیسیم تحت فرآیند انجام شده توانایی احیای اکسید بور را ندارد. همچنین این نتایج بیانگر موفقیت منیزیم در احیای اکسید بور و در نتیجه سنتز کامپوزیت کاربید سیلیسیم-کاربید بور بود. میانگین اندازه بلورک های SiC و B4C برای نمونه با شرایط سنتز مناسب به ترتیب 11 و nm 10 محاسبه شد. در تصویر آنالیز SEM تشکیل کامپوزیت از ذره های با اندازه زیر میکرون دیده شد. همچنین تصویر آنالیز TEM نشان دهنده تشکیل نانوکامپوزیت از دانه های در مقیاس نانومتری و تایید کننده محاسبه میانگین اندازه بلورک بود.
    کلیدواژگان: سیلیسیم، منیزیم، نانوکامپوزیت، کاربید سیلیسیم، کاربید بور، MASHS
  • غلامحسین مجذوبی*، حامد بختیاری، امیر عطریان صفحات 141-152
    تراکم دینامیکی گرم، یکی از روش های متالورژی پودر جهت متراکم سازی کامپوزیت ها و موادی با کارسختی بالا است. در این مقاله با استفاده از روش تراکم دینامیکی گرم، تاثیر دمای تراکم و درصد حجمی نانوذرات تقویت کننده بر خواص نمونه های خام نانوکامپوزیتی Al6061-SiC مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، نمونه های یکپارچه و نانوکامپوزیتی با مقادیر مختلفی از نانوذرات SiC تحت شرایط دمایی مختلف به صورت دینامیکی متراکم شدند. نمونه های متراکم شده به صورت استوانه هایی با قطر تقریبی 15 میلیمتر و ارتفاع 10 میلیمتر از داخل قالب خارج شدند و سپس خواصی نظیر چگالی، نیروی بیرون اندازی، میزان بازگشت فنری، میکروسختی و توزیع میکروسختی داخل نمونه ها اندازه گیری شد. در انتها با انجام برازش غیرخطی و ایجاد سطح پاسخ برای هر یک از خواص، تاثیر دمای تراکم، میزان نانوذرات و اثر متقابل آن دو مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که افزایش دمای تراکم بیشترین تاثیر را بر تمام خواص یاد شده دارد و علیرغم کاهش میزان سختی، می تواند اثر نامطلوب نانوذرات در کاهش چگالی، افزایش نیروی بیرون اندازی و افزایش ناهمگنی داخل ماده را خنثی سازد.
    کلیدواژگان: تراکم دینامیکی گرم، نانوکامپوزیت پایه آلومینیوم، خواص مکانیکی، مطالعه پارامتری، روش سطح پاسخ
|
  • M. Shariati, G. Farzi, A. Dadrasi* Pages 85-92
    In this paper, the crashworthiness of thin-walled columns made of epoxy/silica composite was investigated. Two size of silica nanoparticles, nominally 17 and 65 nm in diameter, were used. Nanosilica particles were dispersed almost homogenously in the epoxy resin up to 4.5 wt.% in three series of composite. First series of composites reinforced by particles with 17 nm in diameter, second series of composites reinforced by particles with 65 nm in diameter and finally, third series of composites reinforced by combination of both. All specimens were tested under quasi static loading using a servohydraulic instron machine. A scanning electron microscopy was used for fracture surface studies. The results show that the crash worthiness was decreased by the addition of the nanoparticles, and structures were collapsed under unstable and catastrophic mode. Also, it was observed that the particle size didn’t have remarkable effect on the energy absorption capability and use of both of these particles in a composite showed a little synergy effect.
    Keywords: Square thin, walled structures, Crashworthiness, Nanocomposite, Epoxy, Silica
  • F. Mohammadi, N. Ahmadi, S. Otroj* Pages 93-100
    In this study, the silica refractory brick containing nano-silica sol was prepared via gel casting method and then, the effect of firing temperature on the properties of this brick was investigated. The firing temperature and thermal behavior of composition were evaluated by use of STA. Besides, the physical properties, mechanical strength, phase composition and microstructure of these refractory bricks were evaluated after firing at 1150-1400 °C range. The results showed that the firing temperature has a great effect on the properties of these bricks. The nano silica sol transforms from amorphous to cristobalit phase at 1200 °C due to its high surface area. The formation of needle-like particles of cristobalit at 1200 °C leads to increasing of porosity. Microstructural evaluations revealed that cristobalit acts as bonding phase between silica particles which, leads to increasing of mechanical strength. The increasing of firing temperature above 1200 °C leads to improvement of sintering process, decreasing of porosity and then, improvement of mechanical strength. According to results, the suitable firing temperature was found at 1300 °C.
    Keywords: Nano-silica, Silica brick, Cristobalit, Phase analysis, Gel-casting
  • M.H. Sarrafi*, A.A. Youzbashi Pages 101-108
    Considering the importance of nanostructured optical thin films of II-VI group of semiconductors, through simple and cost effective chemical methods, in the present research work, while using CBD method, influence of ammonium salt concentration as a complexing agent on the structural and optical properties of the thin films was investigated. The results indicated that, beyond a certain concentration, morphology, particle size, surface roughness, film thickness, and finally the optical properties of the prepared thin films undergo appreciable changes, which can help control of the film growth and consequently lead to optimization of the optical properties.
    Keywords: Nanostructured thin films, CBD method, Complexing agent, Structural, optical properties
  • S.A. Manafi*, S.F. Hoseini Pages 109-116
    In this research, synthesizing zinc-oxide nanostructures performed with sol-gel method. Also influence of various parameters of this method in how to synthesizing this composition studied. Phase based and morphologic evaluations of powder performed sequentially by X-ray diffraction analysis (XRD) and scanning electron microscope (SEM). Starch film based sago starch and add plasticizers sorbitol/glycerol weight ratio of 3 to 1 by casting method was developed. Zinc oxide nanorod with density of 0, 1, 3 and 5% (w/w) addet to the films before casting and films were dried at controlled conditions. Physicochemical properties such as water absorption capacity (WAC), permeability to water vaper (WVP) and water solubility of the films were measured. Also the effects of addition of nanoparticles were measured on the antimicrobial properties of the films on the surface by Agar diffusion method. Results showed that by increasing concentration of ZnO nanorod, solubility in water, WAC and WVP of the film significantly (p
    Keywords: Sol-gel, Casting, Morphology, Zinc oxide nanorod, Physicochemical properties
  • A. Majidi, M. Alizadeh, M.R. Rahimipour Pages 117-124
    In this investigation micro and nano-structured ZrO2 coatings were plasma sprayed on Ni based substrates with a MCrAlY coating. Thermal shock was applied on samples by heating in a furnace to 1200 °C and quenching in 25 °C water. SEM and XRD techniques were used for evaluation of microstructure and phase transformations respectively. Resulted life times in thermal cycling test show that number of cycles to failure for nanostructured samples is 38% more than micro structured coatings. Moreover, investigation of samples cross section show that failure of nanostructured samples has occurred near interface of ceramic coating and MCrAlY layer while failure of micro-structured samples can be seen as deep vertical cracks in ceramic layer as well. Evaluation on phases shows no transformation after thermal shock test in any type of samples. Microscopic images show that porosity distribution of micro-structured coatings is more in homogeneous than nanostructured samples. Finite element modeling was used in order to verify experimental results and it shows that thermal stress in nanostructured coatings is 70 MPa less than micro-structured ones.
    Keywords: Nanostructured, Thermal barrier, Thermal shock, Plasma spray, Coating
  • A. Khajehsarvi*, G.H. Akbari Pages 125-132
    Nickel aluminids are compounds with good properties such as high melting point, high strength to weight ratio and high corrosion resistance especially at high temperatures. In this study, the effect of adding Mo with atomic percentages 1, 2.5 and 5 to the nanostructured alloy with chemical composition Ni50Al50 in a planetary mill were studied for times of 8 and 16 h. The structural changes of powder particles during mechanical alloying were investigated by X-ray diffractometery and scanning electron microscopy. The crystallite size and lattice strain milled powder particles was calculated using X-ray diffraction analysis and applying methods Williamson-Hall. The results showed that the addition of Mo in the NiAl alloy refined the NiAl grains obviously. Crystallite size decreased with increasing molybdenum content, so that in NiAl samples without Mo after 16 h milling, the crystallite size was more than 100 nm and with increasing molybdenum to 5 at.%, this value was reduced to 65 nm. Also the lattice strain has increased at first and then reached to a constant value with increasing molybdenum.
    Keywords: Mechanical alloying, Intermetallic compound, Nickel aluminids, Nanostructure, Crystallite size, Molybdenum
  • H. Roghani, Mamaghani, S.A. Tayebifard*, A. Kazemzadeh, L. Nikzad Pages 131-139
    In this study, boron oxide reduction by silicon and magnesium was investigated and compared for synthesis SiC-B4C nanocomposite. The material in two groups, one consist of silicon, carbon and boron oxide and other magnesium oxide, boron, carbon and silicon were weighed. Weighed powders were milled by planetary mill under argon atmosphere. Pellets were prepared by uniaxial press from milled powder. The pellets were placed in tubal furnace with argon atmosphere control at 1000 °C temperature. For phase study and calculate the average of crystallite size, the samples were analyzed by XRD at any stage of process. The sample with the appropriate synthesis conditions was performed by SEM and TEM analysis. XRD analysis showed the inability of silicon for reduction of boron oxide at this process. These results also indicate success in reduction of boron oxide by magnesium and resulting in the synthesis of silicon carbide-boron carbide composite. Average crystallite size of SiC and B4C for sample with suitable synthesis conditions was calculated 11 and 10 nm respectively. The SEM micrograph indicated the composite consists of submicron sized particles. The image of TEM analysis confirmed the results of average crystallite size calculations and showed the composite composed from grains in nanoscale range.
    Keywords: Silicon, Magnesium, Nanocomposite, Silicon carbide, Boron carbide, Mechanical activated SHS
  • G.H. Majzoobi*, H. Bakhtiari, A. Atrian Pages 141-152
    Warm dynamic compaction is one of the powder metallurgical techniques for the production of composites and materials with high level of work hardening. In this paper, samples were produced using warm dynamic compaction method and statistical analysis was carried out to investigate the effects of temperature and volume fraction of nanoparticles on Al6061-SiC green samples. For this purpose, monolithic and composite samples containing various volume fractions of nanoparticles were compacted dynamically. The green cylindrical compacts with approximate diameter of 15 mm and the height of 10 mm were then ejected from the solid die and their properties such as density, ejection force, spring-back, micro hardness and hardness distribution within the compacts were evaluated. Nonlinear regression and response surface development was then carried out to analyze the influence of temperature and volume fraction of nanoparticles on properties of green samples. The results show that the compaction temperature has the greatest effect on green properties in comparison with nanoparticles content. Despite of hardness reduction, increasing compaction temperature leads to counterbalance the counteractive effects of adding nanoparticles on density reduction and increase of ejection force and heterogeneity.
    Keywords: Warm dynamic compaction, Al, based nanocomposite, Mechanical properties, Parametric study, Response surface method