فهرست مطالب

فصلنامه نانو مواد
پیاپی 20 (زمستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/12/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • داود خادمی*، ابوالفضل باباخانی صفحات 236-242
    در تحقیق حاضر، کامپوزیت زمینه آلومینیومی تقویت شده با درصدهای مختلف نانولوله کربنی (wt.% 5-0) به روش SPS که یکی از روش های جدید تف جوشی پودرهای فلزی است تولید شده اند. ریزساختار کامپوزیت های تولید شده و سطح شکست آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و نانولوله های کربنی استفاده شده برای ساخت کامپوزیت ها با میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین به منظور بررسی خواص مکانیکی، آزمون استحکام فشاری و آزمون سختی سنجی بر روی نمونه انجام شد. نتایج حاکی از آن است که روش SPS روشی مناسب برای تولید کامپوزیت مورد نظر است و استفاده از نانولوله های کربنی به عنوان ماده تقویت کننده در زمینه آلومینیوم در مقدار بهینه (حدود 1 درصد وزنی و کمتر از این مقدار) باعث افزایش سختی تا 80 درصد، استحکام تا حدود 30 درصد شده است. مقادیر بیشتر از 1 درصد وزنی نانولوله های کربنی به علت آگلومره شدن، افت خواص را به همراه دارند.
    کلیدواژگان: کامپوزیت زمینه فلزی، نانولوله کربنی، پلاسمای جرقه ای SPS، سختی، استحکام فشاری
  • لیلا ترکیان*، علیرضا جعفر قلی نژاد، مریم دقیقی صفحات 243-250
    در این پژوهش نانوکامپوزیت مزوپور کربنی دوپ شده با نقره (Ag/CMK-3) توسط روش قالب گیری سخت از پیش ماده سیلیکاتی SBA-15 تهیه شده و پس از شناسایی با استفاده از دستگاه جذب- واجذب N2، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و آنالیز عنصری (EDX)، به عنوان جاذب جهت جذب سطحی رنگ آلاینده Janus Green B و حذف آن از پساب مورد استفاده قرار گرفت. همچنین قدرت جذب این نانوکامپوزیت با مزوپور کربنی CMK-3 مقایسه شد. عوامل موثر در انجام فرآیند جذب سطحی از جمله اثر زمان تماس جاذب با محلول رنگ، pH، غلظت ابتدایی رنگ، غلظت الکترولیت و دما مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد که نانوکامپوزیت Ag/CMK-3 قدرت جذب بیشتری نسبت به CMK-3 جهت جذب سطحی و حذف رنگ Janus Green B دارد. همچنین هر دو نانوجاذب در زمانی حدود 1 ساعت با رنگ به تعادل می رسند. افزون بر این فرآیند جذب با افزایش غلظت ابتدایی رنگ، غلظت نمک و pH افزایش پیدا کرده اما با افزایش دمای محیط کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: مزوپور کربنی، نانوکامپوزیت، جذب سطحی، Janus Green B، Ag، CMK، 3
  • سید حسین بدیعی، ساسان اطرج*، الهام صفابخش صفحات 251-259
    در این پژوهش نانوکامپوزیت های متخلخل بر پایه کاربید سیلیسیم دارای اتصال کوردیریتی- مولایتی توسط روش اتصال واکنشی ساخته شد. از نانوذرات کاربید سیلیسیم، تالک و کائولن به عنوان مواد اولیه و از گرافیت به عنوان عوامل ایجاد تخلخل برای ساخت این نوع نانوکامپوزیت ها استفاده شد. در این ارتباط تاثیر میزان نانوکاربید سیلیسیم بر خواص این نوع نانوکامپوزیت ها شامل میزان تخلخل، استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر شوک حرارتی، دیرگدازی تحت بار، ترکیب فازی و ریزساختار پس از پخت در دمای C° 1250 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان نانوکاربید سیلیسیم تاثیر زیادی بر میزان فازهای مولایت و کوردیریت تشکیل شده دارد. با توجه به نتایج آنالیز فازی، کریستوبالیت و کوراندوم علاوه بر فازهای کوردیریت و مولایت در بدنه می توانند تشکیل شوند که مقدار آنها به درصد نانوکاربید سیلیسیم وابسته است. همچنین با افزایش میزان نانوذرات کاربید سیلیسیم مقاومت در برابر شوک حرارتی افزایش ولی میزان دیرگدازی تحت بار کاهش می یابد. نتایج نشان داد که ترکیب نانوکامپوزیت حاوی 60 درصد وزنی نانوذرات کاربید سیلیسیم از خواص مناسب تری برخوردار است. بررسی های ریزساختاری نیز تشکیل مناسب فاز اتصالی کوردیریت به همراه مولایت را بین نانوذرات کاربید سیلیسیم تایید کرد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، متخلخل، کوردیریت، نانوکاربید سیلیسیم، مولایت
  • صالح خانی*، مجتبی جعفریان صفحات 261-267
    در این پژوهش نانوساختارهای اکسید روی به روش تجزیه حرارتی و با دو عامل رسوب دهنده اگزالیک اسید و هیدروکسید آمونیوم سنتز شدند. بررسی فازی، مورفولوژی و تعیین ساختار پودر حاصل، به ترتیب بوسیله آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج طیف سنجی مادون قرمز و آنالیز پراش اشعه ایکس تایید کننده تشکیل نانوساختارهای اکسید روی با هر دو عامل رسوب دهنده بودند. طبق نتایج تشکیل نانوساختارهای تک فاز اکسید روی پس از عملیات حرارتی هر دو نمونه در دمای °C 450 به مدت 2 ساعت بود. همچنین درجه بلورینگی بیشتر در حالت استفاده از عامل رسوب دهنده اگزالیک اسید رخ داد. همچنین نتایج SEM نشان دهنده مورفولوژی کروی و میله ای ذرات به ترتیب در حالت استفاده از عوامل رسوب دهنده اگزالیک اسید و هیدروکسید آمونیوم بود.
    کلیدواژگان: اکسید روی، تجزیه حرارتی، نانومیله، اگزالیک اسید، هیدروکسید آمونیوم
  • لقمان کریمی*، محمد اسماعیل یزدانشناس، رامین خواجوی، ابوسعید رشیدی، محمد میرجلیلی صفحات 269-278
    در این پژوهش، روشی جدید برای تولید پارچه پنبه ای با ویژگی های چند منظوره همچون خود تمیزشوندگی، رسانش الکتریکی، مسدود کنندگی اشعه فرابنفش و ضدمیکروبی بررسی شده است. برای تولید نانوکامپوزیت از گرافن اکسید (GO) و پودر TiO2 (P25) استفاده شده است. نانوکامپوزیت GO/TiO2 با استفاده از روش همزدن و حمام فراصوت تهیه شده و برای حصول پارچه پنبه ای با ویژگی های چند منظوره استفاده شده است. تاثیر غلظت های متفاوت GO و TiO2 بر خواص پارچه های تکمیلی بررسی شده است. شکل شناسی GO و نانوکامپوزیت GO/TiO2 با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) انجام شده است. همچنین، شکل شناسی سطح پارچه بوسیله تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و ساختار شیمیایی آن به کمک طیف نگاری فوتوالکترونی اشعه ایکس (XPS) مطالعه شده است. تصاویر میکروسکوپی نشان داد، ذرات TiO2 با اندازه متوسط nm 21~ به سطح GO متصل شده اند. پارچه های پنبه ای عمل شده با نانوکامپوزیت GO/TiO2 فعالیت فتوکاتالیستی بالایی در تخریب محلول رنگینه متیلن بلو تحت تابش نور خورشید نشان دادند. همچنین، فعالیت ضدمیکروبی پارچه های تکمیل شده به کمک یک باکتری گرم مثبت Staphylococcus aureus و یک باکتری گرم منفی Escherichia coli بررسی و تایید شده است. نتایج نشان دادند که تابش نور خورشید سبب احیای فتوکاتالیستی GO و بهبود رسانش الکتریکی پارچه های تکمیلی با نانوکامپوزیت GO/TiO2 شده است. افزون بر این، خاصیت ممانعتی در برابر اشعه فرابنفش پارچه های تکمیل شده تایید شده است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت GO، TiO2، پنبه، خود تمیزشوندگی، رسانش الکتریکی، ضدمیکروبی
  • صاحبعلی منافی*، احمد علی پور صفحات 279-289
    در تحقیق حاضر، تاثیر غلظت نانوذرات سیلیکا و دی اکسید تیتانیوم بر خواص آبگریزی بتن مورد مطالعه قرار گرفته است و شرایط بهینه مورد ارزیابی قرار گرفت. تشریح عملکرد پوشش های ابرآبگریز در کار حاضر به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است بطوریکه وقتی محلول نانویی به روش ریخته گری روی بتن اعمال می شود نانوذرات در بین خلل و فرج قرار می گیرند و شکاف ها را می پوشانند که سبب ایجاد زبری در ساختار سطحی بتن می شود. زبری بالای موجود در سطح بتن پوشش داده شده سبب ابرآبگریزی آن شد. در سطوح آبگریز زاویه تماس هر چه بالاتر باشد سطح آبگریزتر خواهد بود اگر این مقدار به 150 تا 180 درجه برسد سطح ابرآبگریز و در زاویه 90 تا 120 درجه سطح به آبگریزی خواهد رسید. جهت بررسی خواص آبگریزی، پوششی ابرآبگریز و آبگریزی از نانوذرات سیلیکا و نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، بر روی بتن تهیه شد و خواص آن تحلیل گردید. بطوری که غلظت نانوذرات در پوشش مهمترین نقش را در آبگریزی و ابرآبگریزی ایفا می کنند. با توجه به خاصیت آبدوستی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم هر چه غلظت آن در پوشش بالاتر رود از آبگریزی پوشش کاسته می شود در واقع وجود زبری در سطح پوشش و وجود انرژی سطحی پایین با افزودن نانوذرات سیلیکا امکان پذیر شد. در ادامه جهت تعیین آبگریزی پوشش از طریق آزمون تست زاویه تماس CA)) و مورفولوژی ایجاد شده در سطح از طریق آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد مطالعه قرار گرفت.
    کلیدواژگان: سیلیکا، دی اکسید تیتانیوم، بتن، ریخته گری محلولی، پوشش های آبگریز
  • احسان کیانفر*، بهنام کوهستانی، مجید تاجداری، فرحین ابراهیمی صفحات 291-297
    نانولوله های اکسید وانادیوم با استفاده از پودر V2O5 به عنوان شروع کننده واکنش و هگزادسیل آمین (C16H36N) به عنوان الگوی ساختار با استفاده از ژل V2O5.nH2O که بوسیله فرآیند هیدروترمال در دمای °C 180-150 و در مدت 7-2 روز ساخته شد. اثر التراسونیک در شکل گیری نانولوله گزارش شد. ساختار و مورفولوژی نانولوله ها توسط پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) بررسی شد. قطر داخلی و خارجی نانولوله ها به ترتیب از 30 تا nm 40 و 50 تا nm 130، متغیر بود. همچنین نانولوله های تولیدی چند میکرومتر طول داشت.
    کلیدواژگان: اکسید وانادیوم، نانولوله، التراسونیک، سنتز هیدروترمال
  • روشنک اسدی تبریزی*، سعید حصارکی، علی زمانیان صفحات 299-305
    در این تحقیق برای تولید ماکروتخلخل ها در سیمان کلسیم فسفاتی بر پایه آلفا تری کلسیم فسفات، از گاز دی اکسید کربن محلول در فاز مایع سیمان استفاده شده است. فاز پودر سیمان شامل 90% آلفا تری کلسیم فسفات و 10% هیدروکسی آپاتیت و فاز مایع محلول 4 درصدی Na2HPO4 حاوی 25 درصد آب گازدار بود. سیمان متخلخل با مخلوط کردن فاز جامد و فاز مایع ایجاد شد که آزاد شدن گاز CO2 محلول در مایع بواسطه تنش های مکانیکی ایجاد شده در اثر همزدن خمیر سیمان بود. نتایج آزمایش میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی نشان داد که ریزساختار سیمان شامل تخلخل های درشت با اندازه میانگین حدود μm 70 است و مورفولوژی سیمان قرار گرفته در محلول شبیه به مایعات بدن، نانوبلورک های تیغه ای شکل هیدروکسی آپاتیت کم کلسیم را نشان می داد که همان فاز مشابه فاز مینرالی استخوان است. وجود نانوبلورهای آپاتیت در کنار آلفا تری کلسیم فسفات واکنش نکرده در الگوهای پراش اشعه ایکس نمونه های غوطه ور شده در محلول شبیه بدن نیز مشاهده شد. طیف سنجی مادون قرمز فوریه نیز بیانگر تشکیل هیدروکسی آپاتیت کم کلسیم کربناتی بود. این نانوبلورها سرعت حلالیت بالایی دارند که سبب جایگزینی سریع تر استخوان بجای آنها می گردد. میزان تخلخل کل در نمونه متخلخل شده حدود 47% و میزان ماکروتخلخل ایجاد شده 1/3% بود. محدوده استحکام فشاری بعد از 14 روز قرارگیری در محلول شبیه به مایعات بدن از 3 به MPa17 رسید. زمان گیرش اولیه سیمان حدود 16 دقیقه اندازه گیری شد.
    کلیدواژگان: سیمان کلسیم فسفات، آلفا تری کلسیم فسفات، نانوبلور هیدروکسی آپاتیت کم کلسیم، سیمان متخلخل
|
  • D. Khademi*, A. Babakhani Pages 236-242
    At the present research aluminum matrix composites reinforced with different percentages of CNT amounts (0 to 5 wt.%) were synthesized by spark plasma sintering (SPS) method that is one of the new procedure to metallic powders sintering. The microstructural properties and fracture section of samples were investigated by scanning electron microscopy (SEM). Moreover, the studies of CNT properties were done based on transmission electron microscopy (TEM) analysis. The compressive strength and micro hardness tests were carried out in order to obtain the mechanical properties. The results shows SPS is the appropriate method to composite fabricate. Furthermore, the employment of optimum amounts (about 1% or lower) of CNT as a reinforce part are led to increasing of micro hardness up to 80%, and strength up to 30%. In following, by increasing of CNT amount more than 1% the properties were dropped due to agglomeration of CNTs.
    Keywords: Metal matrix composites, Carbon nanotubes, Spark plasma sintering, Hardness, Compressive strength
  • L. Torkian*, A. Jafar, Gholinezhad, M. Daghighi Pages 243-250
    In this work carbon mesoporous nano adsorbent (CMK-3) and also silver doped mesoporous carbon nano-composite were prepared by applying a hard template of silicate precursor SBA-15 and characterized by N2 adsorption-desorption, transmission electron microscopy (TEM) andenergy dispersive X-ray analysis (EDX). These prepared materials were applied as adsorbents for Orange G dye and its removal from wastewater and their adsorption capability were compared with each other. Effects of contact time, pH, initial dye and salt concentrations on dye removal efficiency were investigated. Experimental results show that it takes an hour for both nano adsorbents to establish equilibrium with Orange G and Ag/CMK-3 nano-composite has more efficiency for Orange G adsorption than CMK-3. Furthermore, dye removal increased in high concentrations of initial dye and salt, but decreased with increasing temperature and pH.
    Keywords: Carbon mesoporous, Nano, composite, Adsorption, Orang G, Ag, CMK-3
  • S.H. Badiee, S. Otroj*, E. Safabakhsh Pages 251-259
    In this paper, the cordierite-mullite bonded porous SiC nano-composites were prepared by a reaction bonding method. For this reason, nano-SiC, talc and kaolin as raw materials, using graphite as the pore-forming agents were used for the preparation of these nano composites. The effect of nano-SiC content on the properties of these nano-composites after firing at 1250 °C was investigated. Hence, the porosity and mechanical strength, thermal shock resistance, refractoriness under load, phase composition and microstructure of these nano-composites were evaluated. The results showed that nano-SiC content has a great effect on the formation of cordierite and mullite phases. The cristobalite and corundum phases can form in the composition of nano composite besides of cordierite and mullite which their contents depend on the nano-silicon carbide content. The thermal shock resistance of nano-composite improves with increasing of nano-SiC content but, the refractoriness tends to decrease. The best results were obtained with composition containing 60 wt. % nano-SiC. The microstructural investigations showed that a proper cordieritemullite bonding system is formed between nano-SiC particles.
    Keywords: Nano-composite, Porous, Cordierite, Nano-SiC, Mullite
  • S. Khani*, M. Jafarian Pages 261-267
    In this research, ZnO nanostructures were synthesized via thermal decomposition by two precipitation agents, oxalic acid and ammonium hydroxide. Phase investigation, morphology and structure of nickel oxide powder obtained were evaluated by X-ray diffraction (XRD), scanningelectron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), respectively. The results of infrared spectroscopy and X-ray diffraction analysis confirm the formation of zinc oxide nanostructures by two deposited agents. According to the results the formations of single phase of the zinc oxide nanostructures occurred after heat treatment of both samples at temperature of 450 °C for 2 h. The highest degree of crystallinity occurred in the case of using the oxalic acid as deposited agent. Also the SEM results indicate that the morphology of the particles was spherical and rod in the case of using oxalic acid and ammonium hydroxide as precipitated agents.
    Keywords: Zinc oxide, Thermal decomposition, Nanorods, Oxalic acid, Ammonium hydroxide
  • L. Karimi*, M. Esmail, Yazdanshenas, R. Khajavi, A. Rashidi, M. Mirjalili Pages 269-278
    This study examined an innovative approach for imparting multi-functional properties, i.e., selfcleaning, electrical conductivity, UV blocking as well as antimicrobial properties onto cotton fabric. Graphene oxide (GO) and commercial titanium dioxide photocatalyst (P25) were used to prepare the nanocomposite. GO/TiO2 nanocomposites were successfully prepared, by a simple method of mixing and sonication, and used for multi-functional treatment of cotton fabrics. The role of both titanium dioxide and GO concentrations on the various properties of the fabric was investigated. The morphologies of GO and GO/TiO2 nanocomposite were investigated by TEM. Furthermore, the structure and morphology of fabric surface has been examined by field emission SEM and its chemical structure has been elucidated by XPS. Microscopic analyses of the nanocomposite revealed that TiO2 particles with average particle size of ∼21 nm are attached to the surface of GO. The treated cotton fabrics with GO/TiO2 nanocomposite showed excellent photocatalytic self-cleaning activity measured by degradation of methylene blue in aqueous solution under sunlight irradiation. The antimicrobial activity of finished fabrics was assessed through the calculation of bacterial reduction against E. coli and S. aureus bacteria, which suggested that the GO/TiO2 nanocomposite can function effectively as antimicrobial agents. Results showed that the electrical conductivity of the graphene oxide/titanium dioxide nanocomposite-coated fabrics was improved significantly after sunlight irradiation, which demonstrated the photocatalytic reduction of GO sheets by titanium dioxide. Moreover, the nanocomposite finished cotton fabric demonstrated proper UV blocking activity.
    Keywords: GO, TiO2 nanocomposite, Cotton, Self-cleaning, Electrical conductivity, Antimicrobial
  • S.A. Manafi*, A. Alipour Pages 279-289
    In this survey, the effect of silica and titanium dioxide nanoparticles, methods of production and processing temperature on the hydrophobicity properties of concrete have been studied and optimal conditions were introduced nanoparticles in the casting solution concentration and dryingtemperature are two factors affecting the final properties and performance coatingssuper-hydrophobic described in the present work has been reviewed in detail. The results indicate that the higher the contact angle, the more hydrophobic surface will be if this value reaches 150 to 180 degrees so that the super-hydrophobic surface of the cloud will be at an angle of 90to 120 degrees will surface hydrophobicity. To study the properties of hydrophobicity, super hydrophobic coating and the hydrophobicity of silica nanoparticles and titanium dioxide nanoparticles. The concrete was prepared and its properties were analyzed. So that the concentration of nanoparticles in the coating plays an important role in hydrophobicity and super-hydrophobic due to the nature of the hydrophilic nanoparticles of titanium dioxide concentration in the coating exceeds hydrophobicity of silica nanoparticles improved the coating decreases their hydrophobicity. In order to determine the hydrophobicity of the coating through testing the contact angle (CA), the surface morphology caused by the scanning electron microscope (SEM) were studied.
    Keywords: Silica, Titanium dioxide, Concrete, Casting solution, Hydrophobic coating
  • E. Kianfar*, B. Koohestani, M. Tajdari, F. Ebrahimi Pages 291-297
    Vanadium oxide nanotubes were synthesized using V2O5 powder as the precursor and hexadecylamine as the structure-directing template using a gel (V2O5.nH2O) reaction method followed by a one-step hydrothermal treatment (150-180 °C, 2–7 days). The effect of ultrasonics on the formation of nanotubes is reported. The structure and morphology of the nanotubes were investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The inner and outer diameters of the nanotubes varied from 30 to 40 nm and 50 to 130 nm, respectively. The nanotubes measured several micrometers in length.
    Keywords: Vanadium oxide, Nanotubes, Ultrasonic, Hydrothermal synthesis
  • R. Asadi, Tabrizi*, S. Hesaraki, A. Zamanian Pages 299-305
    This paper deals with the preparation of porous calcium phosphate cements based on the using of CO2 bubbles solved (super-saturated) in the liquid phase of cement. Powder phase of the cement consists of 90% α-tricalcium phosphate and 10% hydroxyapatite and the liquid phase was a 4% Na2HPO4 solution containing 25% of gaseous water. To produce macroporous cement, powder and liquid phases of cement were mixed together and mechanical stresses induced by mixing procedure caused CO2 bubbles to leave the mixture and form macropores. The initial setting time of porous cement was about 16 minutes. The as-set porous cement had a compressive strength value of 3 MPa that reached to 17.5 MPa after immersion in simulated body fluid solution for 14 days. The SEM results showed that the cement structure contained macropores with an approximate size of 70 μm. About 3.1% macroporosity was produced in the cement using this method meanwhile total calculated porosity was about 47%. Nanocrystals of apatite phase and alpha-tricalcium phosphate reactant determined by XRD technique were also observed in SEM images of samples soaked in simulated body fluid solution. FTIR spectrometry results proved that the formed apatite phase is carbonated. Carbonated apatite nanocrystals are resorbed fastly and replaced by the natural bone.
    Keywords: Calcium phosphate cement, α, Tricalcium phosphate, Apatite nanocrystals, Porous cement