فهرست مطالب

مواد و فناوری های پیشرفته - سال چهارم شماره 3 (پاییز 1394)

مجله مواد و فناوری های پیشرفته
سال چهارم شماره 3 (پاییز 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/09/09
  • تعداد عناوین: 8
|
  • لاله فرحی نیا، محمد رضوانی صفحات 1-7
    طی دهه های اخیر شیشه سرامیک های اکسی فلوریدی حاوی نانوبلورهای فلوریدی به دلیل داشتن ویژگی هایی چون انرژی فونونی پایین(1 /cm 500 ~) و مقاومت شیمیایی، حرارتی و مکانیکی مطلوب مورد توجه پژوهشگران زمینه فوتونیک قرار گرفته اند. اهداف پژوهش حاضر مطالعه تاثیر افزودنی K2O در ساخت شیشه های اکسی فلوریدی، تبلور، ساختار و شفافیت آن ها است. برای این منظور شیشه های سیستم SiO2- Al2O3- CaO- CaF2 در حضور مقادیر مختلف افزودنی K2O (5/ 1، 3 و 5/ 4 نسبت وزنی) با عملیات ذوب و ریخته گری ساخته شدند. طبق نتایج DTA، دو پیک گرمازا مربوط به تبلور (CaF2 (C° 700~ و فازی که تاکنون تفسیر متقاعد کننده ای برای آن ارائه نشده (C° 900~) ظاهر گردیدند. الگوهای پراش اشعه ایکس، تصاویر SEM و آنالیز عنصری نقطه ای EDX علاوه بر تایید نتایج DTA، پیک گرمازای دوم را معرف تبلور فاز آنورتیت بیان کردند. همچنین در شیشه سرامیک های ساخته شده براساس دمای پیک گرمازا اول، تنها فاز متبلور شده نانوبلورهای فلورید کلسیم بود. برای بررسی تاثیر مقدار K2O بر شفافیت و ساختار شیشه ها، طیف های فرابنفش- مرئی و طیف های FT-IR آن ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت.در نهایت بر اساس رفتار تبلور بهتر و افزایش درصد عبور در ناحیه فرابنفش- مرئی (%87 ~)، نمونه حاوی افزودنی K2O به مقدار 5/4نسبت وزنی، به عنوان بهترین شیشه پایه معرفی شد
    کلیدواژگان: شیشه سرامیک اکسی فلوریدی، بلور CaF2، افزودنی K2O
  • شکوفه برهان، سعید حصارکی *، علی اصغر بهنام قادر، ابراهیم قاسمی صفحات 9-16
  • فاطمه دبیر، رسول صراف ماموری، نسترن ریاحی نوری، ادوین هنگ تانگ تئو، مانوئلا لبلئین صفحات 17-23
    در این پژوهش گرافن سه بعدی با روش CVD[حرارتی و با استفاده از الگوی نیکل در یک کوره لوله ای سنتز شد. این روش شامل رشد گرافن بر روی الگوی نیکل با استفاده از گازهای Ar و H2 و پیش ماده کربنی اتانول و سپس حذف الگوی نیکل با استفاده از اچ شیمیایی می باشد. در نهایت گرافن سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، SEM و Raman مورد مشخصه یابی قرار گرفت. هدایت الکتریکی و تابع کار آن نیز به ترتیب با روش های Van der Pauw و UPSتعیین گردیدند. نتایج نشان دهنده تشکیل گرافن سه بعدی با تخلخل بسیار بالا و کیفیت مطلوب بودند. هدایت الکتریکی و تابع کار آن نیز به ترتیب s.cm-1 4 و eV 5 اندازه گیری شدند.
    کلیدواژگان: گرافن، سه بعدی، هدایت الکتریکی، تابع کار، CVD
  • مریم فردوسی باویل علیایی، محمد پازوکی، فریدون علیخانی حصاری، محمود کاظم زاد آسیابی صفحات 25-32
  • کوروش شیروانی، حجت الله اسماعیلی صفحات 33-37
    پایداری حرارتی پوشش های آلومینایدی متاثر از تغییرات ترکیب شیمیایی و فازی در پوشش و فصل مشترک پوشش با زیرلایه می باشد. در این مقاله پایداری حرارتی ضخامتی و ساختاری نواحی فصل مشترک پوشش های آلومیناید و سیلیسیم-آلومیناید نفوذی با سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111 مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. آزمایش پایداری حرارتی به مدت 1000 ساعت در دمای ̊C950 انجام شد. پوشش سیلیسیم آلومینایدی به روش دوغابی و پوشش آلومینایدی به روش سمانتاسیون پودری اکتیویته بالا تهیه گردید. سطح مقطع نمونه های پوشش به کمک متالوگرافی با میکروسکوپ الکترونی روبشی و نوری مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که فصل مشترک هر دو پوشش Al و Al-Si با زیرلایه از 100 ساعت تا 1000 ساعت قرارگیری در معرض دمای بالا متشکل از دو لایه نفوذی PID و SID می باشد. تاثیر حضور سیلیسیم بر مورفولوژی فازی و گسترش ناحیه PID و نیز ناحیه مضر SID پوشش های آلومیناید نفوذی ناچیز برآورد می گردد.
    کلیدواژگان: پایداری حرارتی، پوشش آلومینایدی، سیلیسیم، فصل مشترک، سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD، 111
  • سارا مقیمیان، پروانه سنگ پور، محسن خسروی، فریبا تاج آبادی صفحات 39-44
    لایه های نازک اکسیدآهن با ضخامت 300 نانومتر به روش لایه نشانی الکتروشیمیایی بر روی شیشه رسانا FTO نشانده و در دمای 300 درجه سانتی گراد پخت شده اند. به منظور تعیین ساختار، مورفولوژی سطح، بررسی خواص الکتروکرومیک و اپتیکی لایهنازک اکسید آهن به ترتیب از آنالیزهای XRD،SEM، ولتامتری چرخه ای (CV)، کرونوآمپرومتری (CA) و UV/Visاستفاده گردید. نتایج نشان می دهند که لایه نازک اکسید آهن با فاز کریستالی Fe2O3-α و اندازه ذرات 40 نانومتر به طور یکنواخت بر روی سطح FTO نشانده شده اند. جهت بررسی خواص الکتروکرومیک از دو الکترولیت متفاوت لیتیم پرکلرات در حلال پروپیلن کربنات و لیتیم هیدروکسید در آب استفاده گردید. اندازه گیری های ولتامتری چرخه ای و کرونوآمپرومتری نشان داد که در محدوده پتانسیل 5/ 1- تا 1 ولت نوع الکترولیت بر نحوه و رفتار رنگی شدن لایه نازک اکسیدآهن تاثیرگذار است.
    کلیدواژگان: لایه نازک، الکتروکرومیک، لایه نشانی الکتروشیمیایی
  • حسن شریفی، سید محمد رضوی، دانیال داودی صفحات 45-52
    در این پژوهش تولید نانوپودر کامپوزیتی Co/ VC از مواد اولیه Co3O4، V2O5 و گرافیت با استفاده از پودر منیزیم به عنوان عامل احیا به روش مکانوشیمیایی بررسی شد. برای این منظور مخلوط پودری مواد طبق واکنش استوکیومتری در یک آسیا سیاره ای پرانرژی با نسبت وزنی پودر به گلوله 1:20 تحت آتمسفر گاز آرگون در زمان های مختلف آسیا شدند. پس از 10 دقیقه آسیاکاری احتراق صورت گرفته و با توجه به نتایج XRD، منیزیم توانسته اکسیدهای کبالت و وانادیم را احیا کرده و خود به اکسید منیزیم تبدیل شود و از طرفی گرافیت نیز با وانادیم فلزی، کاربید وانادیم تشکیل داده و واکنش به طور کامل انجام گرفته است. با توجه به دمای آدیاباتیک واکنش (3932.014Tad~)، این واکنش از نوع خود پیش رونده دما بالا یا MSR می باشد. اندازه بلورک های کاربید وانادیم و کبالت نیز از روش ویلیامسون- هال محاسبه گردید که به ترتیب 50 و 10 نانومتر گزارش شده است. در نهایت فاز اکسید منیزیم نیز توسط فرآیند اسیدشویی با اسید کلریدریک 9 درصد از سیستم حذف گردید و پودر کامپوزیتی Co/ VC تولید شد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، مکانوشیمیایی، کاربید وانادیم، FE، SEM، MSR
  • ایمان زهتابچی، حمید غیور، محمود زنده دل صفحات 53-64
    دراین پژوهش نانومیله های هگزاگونال اکسید روی با غلظت های 05/ 0 و025/ 0 مولار هگزا متیلن تترا آمین(MEA) و مدت زمان های 5/ 2 و 5 ساعت روی شیشه FTO طی فرایند هیدروترمال رشد داده شده است. ازترکیبات پروسکایت (CH3NH3PbI3)، اسپیروبیس فلورن متصل شده به آریل آمین Spiro-OMeTAD) (و فلز طلا جهت ساخت سلول خورشیدی فاز جامد استفاده گردید. بررسی خواص ساختاری و اپتیکی نانومیله ها ازطریق میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM)، آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، آنالیز پهنای باند انرژی (DRS) و اندازه گیری پارامترهای فوتوالکتروشیمیایی سلول به وسیله آنالیز ولتاژ- جریان انجام شده است. نتایج بیانگر این است که با افزایش طول نانو میله ها از حدود میانگینnm 300 به nm650 در اثر افزایش زمان سنتز به 2 برابر، جریان مدار کوتاه افزایش یافته و در نتیجه بازده سلول از42/ 5 % به 41/ 6 % رسیده است. از طرفی با کاهش 50 درصدی غلظت هگزا متیلن تترا آمین (MEA) میانگین قطر نانومیله ها از 95 نانومتر به50 نانومترکاهش یافته است که نهایتا کاهش حدود 3/ 1 درصدی راندمان سلول را به همراه داشته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که نانومیله های سنتزشده در مدت زمان 5 ساعت و با غلظت کامل هگزا متیلن تترا آمین(MEA) راندمان (41 /6 %) را دارند و نانومیله های تولید شده در مدت زمان 5/ 2 ساعت و با غلظت نصف هگزا متیلن تترا آمین(MEA) از راندمان (98/ 4%) برخوردارند.
    کلیدواژگان: روی اکسید (ZnO)، سلول خورشیدی، نانومیله، پارامتر فوتوالکتروشیمیایی
|
  • Laleh Farahinia, Mohammad Rezvani Pages 1-7
    During the last few decades، oxyfluoride glass ceramics containing fluoride nanocrystals have received more attention in photonic applications due to their low phonon energies (~500 1/cm) and favorable mechanical، thermal and chemical stability. Main purposes of the present research are investigation of the K2O role on their processing، crystallization behavior structure and transparency. Glasses in the SiO2- Al2O3- CaO- CaF2 system with different amounts of K2O additive (1. 5، 3 and 4. 5 weight ratio) were prepared by convenient melting process. DTA curves exhibited two exothermic peaks، one related to CaF2 crystallization (~ 700 °C) and the other which had not been interpreted clearly before (~ 900°C). XRD patterns، SEM images and EDX analysis confirmed the DTA results and revealed that the second exothermic peak was related to crystallization of anorthite. Glass ceramic samples were prepared on the basis of crystallization temperatures derived from DTA. The only precipitated crystalline phase in the glass samples heat treated on the basis of the first peak of DTA، was CaF2 With the aim of studying the transparency and structural changes of glass samples with different amounts of K2O content، transmittance in UV- Vis region and FT-IR spectra of them were studied. According to the better crystallization behavior and higher transparency in UV- Vis region (~87%)، the glass containing 4. 5 (weight ratio) K2O additive has been introduced as the best basic glass.
    Keywords: Oxyfluoride glass ceramic, CaF2 crystals, K2O additive
  • Shokofeh Borhan, Saeid Hesaraki, Ali Asghar Behanamghader, Ebrahim Ghasemi Pages 9-16

    In this research، sol-gel bioactive glass in SiO2 -P2O5 – CaO - Na2O system using common nitrate precursors was investigated. Some parameters like water/alcohol/TEOS ratio، type of catalyst (acid or alkali) and temperature of heat treatment were also studied. Various precursors such as acetates، carbonates and chlorides were utilized to introduce Ca and Na in glass composition. Characterization of crystallization temperature، created phases and chemical groups in synthesis powder was accomplished by STA، XRD and FTIR analyses. Although above-mentioned parameters influence on final powder characteristics، their changes cannot induce amorphous phase development in composition with high amount of Na2O and sodium nitrate is always observed in their XRD patterns. Results indicated that by decreasing Na2O from 24. 4 %mol. to 13. 7 %mol. in glass composition، amorphous phase could be achieved.

    Keywords: Bioactive glass, Sol, gel, Sodium nitrate
  • Fatemeh Dabir, Rasoul Sarraf, Mamoory, Nastaran Riahi, Noori, Manuela Loeblein, Edwin Hang Tong Teo Pages 17-23
    In this research, three-dimensional graphene (3DG) was synthesized via thermal CVD method by using nickel foam in a tube furnace. This method consists of graphene growth on the nickel foam using Ar and H2 gases and ethanol carbon precursor, followed by removal of nickel foam by chemical etching. Finally, the synthesized graphene was characterized by XRD, SEM and Raman analyses. The electrical conductivity and work function of 3DG were determined by Van der Pauw method and UPS technique, respectively. The results indicated that the high porosity and good quality three-dimensional graphene was formed. The electrical conductivity and work function of 3DG were measured 4 s.cm-1 and 5 eV, respectively.
    Keywords: Three, Dimensional Graphene, Electrical Conductivity, Work Function, CVD
  • Maryam Ferdousi Bavil Aliayi, Mohammad Pazouki, Fereydon Alikhani Hesari, Mahmood Kazemzad Asiabi Pages 25-32
    Lipases find great use in a broad number of biotechnology fields, especially dairy, detergents, drugs (ibuprofen, naproxen), chemicals, agriculture (pesticides, insecticides) and oil chemistry (the hydrolysis of fats and oils). In order to increase the half-life of the enzyme and repeated use of it, in this study the immobilization of lipase on the mesoporous silica SBA-15 has been investigated. For the first time, the effect of shortening rod channels on the adsorption capacity of porcine pancreatic lipase (PPL) has been studied. Due to the slowly diffusion of large lipase molecules, in addition to increase surface area by expanding the pore diameter, shortening of mesochannels can be considered as an effective parameter on the adsorption properties. Triblock copolymer Pluronic P123 and tetraethyl orthosilicate (TEOS) were used as structure directing agent and silica source in acidic media respectively. Tetramethylbenzidine (TMB) was used as a swelling agent for expanding pore diameter up to 10 nm. The well-ordered 2D hexagonal pore structure was obtained after prehydrolyzing silica for about 30 minutes. Shortening of rod mesochannels from 800nm to 100nm was also maintained in the presence of small amount of ZrOCl2.8H2O. Structural analysis by low angle XRD, nitrogen adsorption, scanning electron microscopy (SEM), high resolution transmission electron microscopy (TEM) and Fourier transform infrared spectroscopy confirmed tuning effect of Zr in SBA-15 materials. The amount of lipases adsorbed on the mesoporous SBA-15 was determined by thermal gravimetric analysis. By optimizing synthesis parameters, the uptake capacity of PPL into the mesoporous silica was remarkably increased from 473.2 mg/g to 783.9 mg/g.
    Keywords: Mesoporous silica materials, SBA, 15, Platelet, Prehydrolysis, Immobilization, Lipase
  • Korosh Shirvani, Hojatolah Esmaili Pages 33-37
    Thermal stability of aluminide coatings are affected by chemical and phase changes of the coating and coating/substrate interface. In this paper the coating thickness and structure stabilities within interfaces of both simple and silicon-modified aluminide coatings with GTD-111 superalloy substrate were investigated. The coatings were prepared by high-activity pack aluminizing and slurry aluminizing, respectively. Thermal stability test was conducted in 950? C for 1000 h. Microstructural changes of the coatings during high temperature exposure were characterized by optical and scanning electron microscopes. The results indicated that the substrate/coating interfaces in both coatings comprised of two diffusion layers of PID and SID during 100-1000 h of the high-temperature exposure. However, it was found that Si has a minor effect on the phase morphology and widening of the PID and SID in the aluminide coatings.
    Keywords: Thermal Stability, Aluminide Coating, Silicon, Interface, Ni, Based Superalloy GTD, 111
  • Sara Moghimian, Parvaneh Sangpour, Mohsen Khosravi, Fariba Tajabadi Pages 39-44
    Fe2O3 thin film with 300 nm thickness is deposited on FTO substrate using electrodeposition technique. After deposition, samples were annealed at 300°C for 30 min. X ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Cyclic voltammetry (CV), choronometry and UV/Vis spectrophotometric analysis were used for studying the structure, morphology, electrochromic and optical properties of synthesized thin films, respectively. Based on our results, α-Fe2O3 nanoparticles with 40 nm size were uniformly distributed on FTO surface thin film. We have used two different electrolytes LiClO4 – PC and LiOH for investigation of electrochromic behavior of thin films. Results showed that this behavior depends on the electrolyte type in the potential range of -1.5 to 1 V.
    Keywords: Thin film, Electrochromic, Electrodeposition
  • Hassan Sharifi, Seyed Mohammad Razavi, Danial Davoodi Pages 45-52
    In the present study, production of the composite nano powder of Co/VC by mechanochemical method from Co3O4, V2O5, and graphite as the starting materials with magnesium as the reduction agent was investigated. For this purpose, the materials powder mixture was milled in accordance with stoichiometric reaction in a high energy ball mill with the ball-to-powder ratio of 20:1 under argon atmosphere for different durations. After 10min of milling, combustion occurred and the XRD results indicated that magnesium has reduced vanadium and cobalt oxides (V2O5 and Co3O4) and has changed into magnesium oxide; also, graphite has reacted with the metallic vanadium to form vanadium carbide, which means that the reaction has been completed. Based on the adiabatic temperature of the reaction (Tad~ 3932.014), the reaction was identified as a mechanically inducted self-sustaining one or MSR. The crystallite sizes of vanadium carbide and cobalt calculated by the Williamson-Hall equation were 50 and 10nm, respectively. Finally, the magnesium oxide phase was deleted from the system via leaching process in 0.9% hydrochloric acid and the composite powder of Co/VC was obtained.
    Keywords: Nanocomposite, Mechanochemical, Vanadium carbide, FE, SEM, MSR
  • Iman Zehtabchi, Hamid Ghayour*, Mahmoud Zendehdel Pages 53-64
    In this research ZnO hexagonal nanorods solved in hydrothermal with 0.05M and 0.025M concentrations(MEA) has been grown at 2.5 and 5hours on the FTO. For construction of solid phase of solar cell, combination of CH3NH3PbI3, Spiro-OMeTAD and gold has been used. For investigation of structural and optical specification of nano rods by SEM, XRD, DRS and determining photo electro chemical parameters of cell by voltage-current analysis has been done. Results has been shown that efficiency is reached from 5.42% to 6.41% because of increasing the synthesis time by two times which is caused to increase the average length of nanorods from 300 nm to 650nm. By 50 percent decreasing of concentration of MEA, the average diameter of the nanorods has been decreased from 95 nm to 50 nm and finally efficiency of the cell has been 1.5% decreased. Results has also been shown that the efficiency of synthesis nanorods with fully concentration of MEA during 5 hours is 6.41% and the efficiency of produced nanorods with half of concentration of MEA during 2.5 hours is 4.98%.
    Keywords: ZnO, Solar cell, Nanorod, Photoelectric Parameters