فهرست مطالب

فصلنامه بسپارش
سال هشتم شماره 4 (پیاپی 29، زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/12/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • حسن عبدوس*، احمد سیدی صفحات 4-19
    مواد خودترمیم با قابلیت ترمیم و تعمیر تخریب ها و آسیب های ایجادشده از راه سازوکارهای عمدتا الهام گرفته از طبیعت، می توانند با ضریب اطمینان زیاد در شرایط کاربردی استفاده شوند. رویکردهای ایجاد پدیده خودترمیمی در مواد، شامل ترمیم بدون دخالت یا با دخالت محرک خارجی است که به ترتیب ترمیم خودزا یا طبیعی و ترمیم خودفرمان یا مصنوعی نامیده می شوند. از مهم ترین سازوکارهای خودترمیمی در کامپوزیت های با ماتریس پلیمری می توان به رهایش عامل ترمیم، اتصالات عرضی برگشت پذیر، الکتروهیدرودینامیک، رسانندگی، اثر حافظه شکلی، مهاجرت نانوذرات و هم رسوبی اشاره کرد. با توجه به نوظهوربودن تهیه و به کارگیری مواد خودترمیم، به کارگیری نانوذرات در کامپوزیت های ماتریس پلیمری می تواند فرصت مغتنمی را با هدف ایجاد قابلیت خودترمیمی و بهبود خواص ایجاد کند. در مقاله حاضر، مطالعات و مدل سازی های نظری انجام گرفته در راستای درک کامل رفتار نانوکامپوزیت های خودترمیم ارزیابی می شود. سپس، انواع کامپوزیت های ماتریس پلیمری مانند هیدروژل ها و کامپوزیت های دارای نانومواد کربنی به عنوان مهم ترین نانوکامپوزیت های با قابلیت خودترمیمی معرفی و مطالعات انجام یافته در این راستا بررسی می شود. از مهم ترین نانوذرات استفاده شده در کامپوزیت های پلیمری خودترمیم می توان به نانولوله های کربنی، گرافن اکسید، خاک رس اصلاح شده، نانولوله های هالوسیت، طلا و نقره اشاره کرد.
    کلیدواژگان: مواد خودترمیم، ترمیم خودزا، ترمیم خودفرمان، نانوکامپوزیت پلیمر پایه، سازوکار
  • سمیرا آق بلاغی* صفحات 20-31
    در دهه های اخیر از میان سامانه های فوتوولتایی پایه پلیمری، سلول های خورشیدی پلی(3-هگزیل تیوفن) (P3HT) فضاویژه و فنیل-C- بوتیریک اسید متیل استر (PCBM) توجه زیادی را جلب کرده اند. این نوع سلول های خورشیدی اگرچه دارای مزیت هایی نظیر وزن کم، قیمت اندک و انعطاف پذیری هستند، اما بازده تبدیل آن ها در مقایسه با سایر انواع سلول های فوتوولتایی به نسبت کم است. بنابراین، پژوهشگران شاخه های مختلف درصدد برآمده اند تا با راه کارهای مختلف بازده تبدیل توان را به واسطه دست کاری شکل شناسی لایه فعال، بهبود بخشند. شکل شناسی لایه فعال، نقش اساسی و بسیار تعیین کننده در عملکرد سلول های خورشیدی پلیمری دارد. به گونه ای که شکل شناسی متشکل از جدایش فازی اجزای خالص الکترون دهنده (P3HT) و الکترون گیرنده (PCBM) که به شکل نواحی متصل به هم در کنار یکدیگر قرار دارند، شکل شناسی بهینه محسوب می شود. سلول های خورشیدی برای داشتن عملکرد مناسب نیازمند مسیرهایی از شبکه های متصل به هم اجزای الکترون دهنده و الکترون گیرنده هستند که از راه تبلور و جدایش فاز نانومقیاس در لایه فعال ایجاد می شوند. در این مقاله، به مرور اجمالی روش های افزایش بازده تبدیل سلول های خورشیدی P3HT:PCBM نظیر روش های تهیه و تابکاری لایه فعال، استفاده از افزودنی های مختلف پلیمری و غیرپلیمری، بهره گیری از روش های خاص از قبیل تهیه نانوالیاف و نانوکره های هسته-پوسته و الگوی آندی و همچنین کنترل بلورینگی و جهت گیری زنجیرهای الکترون دهنده پرداخته می شود.
    کلیدواژگان: سلول خورشیدی، پلی(3-هگزیل تیوفن)، فنیل-C- بوتیریک اسید متیل استر، بازده تبدیل توان، شکل شناسی
  • شکوفه گران مایه*، شقایق مست علی صفحات 32-41
    طراحی موادی با ساختار غیراکسیدی و تخلخل ریز در حد نانومتر، از این جهت جالب توجه هستند که به طور کلی به شبکه های فضایی چهاروجهی زئولیت ها محدود نمی شوند. فضای داخلی این دسته از جامدات نانومتخلخل می تواند قطبیت، موقعیت فضایی، عملکرد و واکنش پذیری متفاوتی نسبت به زئولیت های آلومینیم سیلیکات داشته باشد. پلیمرهای کوئوردینانسی نانومتخلخل یا همان چارچوب های فلزی-آلی (MOFs)، از جدیدترین خانواده های مواد نانومتخلخل بلوری هستند که امروزه، توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. چارچوب این مواد شامل یون های فلزی و اتصال دهنده های آلی دو، سه یا چنددندانه هستند. MOFها دارای ویژگی های منحصر به فردی از قبیل چگالی کم، مساحت سطح ویژه زیاد و تنظیم پذیر، تخلخل و حجم حفره زیاد، پایداری گرمایی مناسب و سنتز آسان هستند که به کاربرد گسترده آن ها در ذخیره سازی و جداسازی گازها، به عنوان حامل های انتقال دارو، حسگرها و غیره منجر شده است. هر کامپوزیت مبتنی بر MOF ماده جدیدی است که خواص عملکردی ویژه ای را نشان می دهد. ویژگی های جدید درخور توجه و ماهیت چندمنظوره کامپوزیت های در حال ظهور MOF، ضرورت کاربردهای نوآورانه صنعتی را در محدوده گسترده ای از زمینه های مهم فناوری برمی انگیزد. در سال های اخیر، پژوهش و استفاده از انواع نانوکامپوزیت های بر پایه ترکیبات MOF به دلیل کاربردهای فراوان این دسته از مواد در ذخیره سازی و جداسازی گازها، به عنوان کاتالیزگرهای ناهمگن، غشا، حسگر و بسیاری از کاربردهای دیگر توسعه یافته است.
    کلیدواژگان: پلیمر کوئوردینانسی، چارچوب فلز-آلی (MOF)، نانوکامپوزیت، ماده نانومتخلخل، نانوذرات
  • سجاد آور، عباس رضایی شیرین آبادی* صفحات 42-51
    در سال های اخیر، علاقه به سامانه های پاسخگو به CO2 توجه پژوهشی زیادی را به خود جلب کرده است. گاز بی خطر، ارزان، فراوان و غیرسمی CO2 قابلیت آن را دارد تا به عنوان محرک سبز برای مواد پاسخگو به CO2 استفاده شود. در میان مواد پاسخگو به CO2 توسعه یافته، مواد بر پایه پلیمر از اهمیت خاصی برخوردارند. برای پاسخگویی پلیمرها به CO2، وجود بخش های پاسخگو به این گاز در ساختار پلیمر لازم است. این بخش ها می توانند ناشی از عامل سطح فعال، مونومر و آغازگر باشند. این پلیمرها تغییرات برگشت پذیر در ساختارهای شیمیایی یا خواص فیزیکی در پاسخ به افزودن یا حذف CO2 نشان می دهند. افزون بر این، پلیمرهای یادشده برای به کارگیری در گستره ای از زمینه ها شامل رهایش کنترل شده دارو، جذب سلول های برگشت پذیر، کاتالیزکردن، لاتکس های تغییرپذیر و جداسازی آب-روغن بررسی شده اند. پلیمرهای پاسخگو به CO2 به شکل لاتکس ها، حلال ها، ژل ها، عوامل سطح فعال و غشاهای نانوالیاف الکتروریسی شده استفاده می شوند. در این مقاله، جنبه های کاربردی مواد پاسخگو به CO2 با تاکید بر مواد پلیمری مرور می شود. ابتدا جنبه های عمومی پاسخگویی به CO2 شرح داده می شود. سپس، مثال های فراوانی از کاربرد شیمی پاسخگویی به CO2 در تهیه پلیمرهای پاسخگو به CO2 ارائه می شود. هدف از این کار، برجسته کردن کاربردهایی است که برای استفاده در زمینه های تجاری نویدبخش هستند.
    کلیدواژگان: پاسخگو به CO2، تغییرپذیر با CO2، محرک سبز، سطح فعال تغییرپذیر، لاتکس تغییرپذیر
  • محمد شاهین، مصطفی جعفری*، محمدحسین نوری شمسی صفحات 52-64
    در سال های اخیر استفاده از پلیمرهای بر پایه آکریلیک، به دلیل داشتن خواص ویژه و اثرگذار، مورد توجه بسیاری از صنایع به ویژه ساختمانی و ضدآب سازی قرار گرفته اند. این پلیمرها در ترکیب با سازه های سیمانی به صورت کامپوزیتی یا نانوکامپوزیتی می توانند بسیاری از نقص های موجود در سازه های سیمانی و بتنی را بهبود بخشند. در این مطالعه، انواع کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت های سیمان- آکریلیک و ویژگی های آن ها معرفی و سازوکار پیوند سیمان آبدارشده با ذرات لاتکس آکریلیک ارائه می شود. نتایج نشان داده است، استفاده از لاتکس آکریلیک در ملات سیمانی موجب اصلاح ساختار منافذ درون سیمان و کاهش مصرف آب می شود. خواص مکانیکی مانند استحکام خمشی و چقرمگی بهبود شایان توجهی می یابد، ولی اثر مطلوبی بر استحکام فشاری سیمان ندارد. افزون بر این، مقاومت های خوردگی و هوازدگی نیز ارتقا می یابند. پلی آکریلیک ها به سبب جذب اندک تابش فرابنفش نور خورشید از مقاومت خوبی در برابر تغییر رنگ و تخریب ساختاری برخوردار هستند. در نتیجه این افزایش مقاومت، افزایش دوام کامپوزیت های سیمان- آکریلیک به وجود می آید. افزودن نانوذرات سیلیکا به کامپوزیت های سیمان-پلی آکریلیک موجب تسریع آبدارشدن سیمان و کاهش مقدار حفره ها در ساختار می شود. با وجود این، به دلیل ماهیت آب دوستی و مساحت سطح زیاد نانوذرات، روان یافتگی ملات سیمانی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: پوشش ضدآب، لاتکس آکریلیک، سیمان، قابلیت نفوذ پذیری، آبدارشدن
  • علی اکبر یوسفی*، علیرضا محبی، سمیرا فلاح دوست مقدم صفحات 65-78
    نیاز بشر به انرژی اجتناب ناپذیر است که به طور روزافزون بیشتر می شود. دلیل این نیاز تغییرات فناوری و توسعه جوامع مختلف انسانی در سراسر جهان است. منابع انرژی زمین محدود است، در حالی که انرژی خورشیدی به وفور در سطح زمین یافت می شود. پلیمرهای به کاررفته در سلول های خورشیدی آلی اغلب از ساختارهای آروماتیک ناجورحلقه حاوی اتم های غیرکربنی مانند اکسیژن، نیتروژن و گوگرد تشکیل شده اند. این ساختارها شبکه رزونانسی تشکیل می دهند که باعث نزدیکی بالاترین اوربیتال های مولکولی اشغال شده (HOMO) به پایین ترین اوربیتال های مولکولی اشغال نشده (LUMO) و در نتیجه کوچک شدن گاف های انرژی می شود. به طور کلی، پلیمرها به عنوان دهنده و سایر مولکول ها به عنوان گیرنده الکترون استفاده می شوند تا الکترون ها را به سمت آند هدایت کنند. فعالیت در زمینه فناوری های مختلف برای جمع آوری و ذخیره انرژی خورشیدی در حال انجام است و برخی فناوری ها رشد خوبی داشته اند. سلول های خورشیدی پلیمری یکی از این شاخه های فناوری است که به دلیل انرژی بری کم طی تولید و فرایند سریع تولید غلتک به غلتک از مزایای متعددی برخوردار است. از سوی دیگر، به دلیل انعطاف پذیری و سبکی، سلول های خورشیدی پلیمری کاربردهای گسترده و در حال توسعه ای یافته اند. از این رو، در آینده نزدیک با افزایش بازده و طول عمر، این سلول ها رشد سریعی داشته و در حوزه هایی مانند مواد فوتوولتایی یکپارچه ساختمانی نقش غالب خواهند داشت.
    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، سلول خورشیدی پلیمری، پلیمر رسانا، بازار، مواد فوتوولتایی یکپارچه ساختمانی
  • صفحات 79-90
    اخبار علمی
    بیشتر بدانیم (پیشینه صنعت پلیمر)
    معرفی پایان نامه
    معرفی کتاب
|
  • Hassan Abdoos *, Ahmad Seyyedi Pages 4-19
    Self-healing materials with repair or healing ability of damages can be used with high reliability under service conditions. Approaches to the creation of a self-healing phenomenon in materials include: healing without or with internal or external interferences, which are referred to autogenic and autonomic repair, respectively. The most important self-healing mechanisms in polymer based composites are: the release of healing agent, reversible cross-links, electrohydrodynamics, conductivity, shape memory effect, nanoparticle migration and co-deposition. Since the production and use of self-healing materials is in its early stage, the use of nanoparticles in polymer-based composites can provide a great opportunity to create self-healing capabilities and improve properties. In this paper, the results of theoretical studies and models are considered in order to fully understand the self-healing behavior of nanocomposites and then various polymer- based composites such as hydrogels (containing nanoclay, gold nanoparticles, carbon nanomaterials) and composites (containing carbon nanomaterials and other nanoparticles) are introduced and investigated as the most important nanocomposites with self-healing capabilities. The most widely used nanoparticles in self-healing polymers include carbon nanotubes, graphene oxide, organoclay, halloysite nanotubes, gold and silver.
    Keywords: self-healing material, autogenic repair, autonomic repair, polymer-based nanocomposite, mechanism
  • Samira Agbolaghi * Pages 20-31
    In the past decades, the solar cells based on regioregular poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and phenyl-C-butyric acid methyl ester (PCBM) have attracted a large attention among the polymeric photovoltaics. Although the P3HT:PCBM solar cells possess some advantages such as low-weight, low-cost and flexibility, their power conversion efficiency (PCE) is relatively less than other types of photovoltaic systems. Thereby, the researchers from various fields have focused on different methodologies to increase the PCE by manipulating the active layer morphology, which plays a substantial role in the efficacy of polymeric solar cells. A morphology with the pure phase separated donor (P3HT) and acceptor (PCBM) components which are connected to each other is an optimized morphology. The solar cells demand the pathways of interconnected donors and acceptors to reach an appropriate function, which could be originated from the crystallization and nanoscale phase separation in the active layer. This work is devoted to review the effective procedures to enhance the PCE of P3HT:PCBM photovoltaics including preparation and annealing methods, use of distinct polymeric and non-polymeric additives, some particular methods such as developing the core-shell nanofibers and nanospheres and anodic patterns as well as controlling the crystallinity and orientation of the donor chains.
    Keywords: solar cell, poly(3-hexylthiophene) P3HT, phenyl-c-butyric acid PCBM, power conversion efficiency (PCE), morphology
  • Shokoofeh Geranmayeh *, Shaghayegh Mastali Pages 32-41
    Designing materials with a non-oxide structure with a fine porosity and nanoscale porosity are attractive because they are not generally limited to four-dimensional spatial networks of zeolites. The internal space of these types of nanoporous solids can be completely different in polarity, spatial position, performance, and reactivity, quite different from that of conventional aluminum silicate zeolites. Nanoporous coordination polymer or metal-organic framework (MOFs), are among the newest range of crystalline nanoporous materials, which have attracted wide attention to these days. The framework of these materials usually consists of metal ions and polydentate organic connectors. MOFs have unique properties such as low density, extremely high and tunable surface area, high porosity, high cavity volume, good thermal stability and easy synthesis, resulting in their widespread use in storage and separation of gases, as the drug delivery carrier, sensors, GC columns adsorbent, and etc. Each MOF-based composite shows a new material with particular functional properties. The remarkable new feature and the multi-purpose nature of the emerging MOF composites stimulate the emergence of innovative industrial applications in a wide range of important technological fields. In recent years, the research and use of a variety of nanocomposites based on MOF compounds have been improved for many uses of this material, for example in the storage and separation of gases, as heterogeneous catalysts, as membranes and sensors, and many other applications.
    Keywords: coordination polymer, metal-organic framework (MOF), nanocomposite, nanoporous material, nanoparticle
  • Sajad Avar, Abbas Rezaee Shirin, Abadi * Pages 42-51
    Interest in CO2-responsive systems has received significant research attention in recent years. CO2, which is a benign, inexpensive, abundant, and non-toxic gas, could be used as a green trigger for CO2 responsive materials. Among the CO2-responsive materials that have been developed, polymer-based materials are of particular interest. To have CO2-responsivity in polymers, CO2-responsive moieties in the structure of polymer are required; these moieties can be originated from a surfactant, monomer and initiator. These polymers exhibit reversible changes in chemical structures and/or physical properties in response to the addition or removal of CO2, and are being considered for application in a variety of fields including controlled drug delivery, reversible cells capture, catalysis, switchable latexes, and oil/water separation. CO2 responsive polymers have been used in the form of latexes, solvents, gels, surfactants, and electrospun nanofibrous membranes. This review article focuses on applied aspects of CO2-responsive materials by emphasizing on polymeric materials. In this review paper, first, we present the general aspects of CO2-responsivity, and then provide numerous examples of applying the chemistry of CO2-responsivness to the preparation of CO2-responsive polymers. We intend to highlight those applications which are more promising commercially.
    Keywords: CO2-responsive, CO2-switchable, green trigger, switchable surfactant, switchable latex
  • Mohammad Shahin, Mostafa Jafari *, Mohammad Hossein Noori Shamsi Pages 52-64
    Recently the use of acrylic-based polymers has attracted many industries specially construction, sealing and adhesives due to special and useful features. These polymers in combination with cement structures in form of composites and or nanocomposites could eliminate many existing defects of cement and concrete structures. In this study, a variety of cement-acrylic composites and nanocomposites and their properties are introduced and the bonding mechanism of hydrated cement with acrylic latex particles is presented. The results illustrate that using acrylic latex in cement mortar leads to modify the pore structure in cement and reduce water requirement. Mechanical properties like flexural strength and toughness have been dramatically improved. But it does not have a good effect on the compressive strength of the cement. Furthermore, corrosion resistance and weathering resistance have also been increased. Polyacrylics are resistant to discoloration and degradation due to low ultraviolet radiation absorption that leads to improvement of durability of the polyacrylic-cement composites. Addition of silica nanoparticles to acrylic-cement composites accelerates the hydration of the cement and reduces the amount of pores in the structure. However, because of the hydrophilic nature and the high surface area of the nanoparticles, the liquidity of the cement mortar decreases.
    Keywords: waterproofing coating, acrylic latex, cement, permeability, hydration
  • Ali Akbar Yousefi *, Alireza Mohebbi, Samira Fallahdoost Pages 65-78
    Human need for energy is an inevitable necessity, which is increasing day by day. The reason for this is the need for technological change and the development of various human societies around the world. There are limited sources of energy available on the earth, while solar energy is abundantly available at the surface of the earth. The polymers normally used in organic solar cells are often made of aromatic heterocyles structures which contain heteroatoms such as oxygen, nitrogen and sulfure. These structures form a resonating network which leads to closing together HUMO and LOMO which results in small energy gaps. Polymers are normally used as donors and other molecules are used as acceptors to conduct electrons towards anode. Activities on different technologies are underway to collect and store solar energy, and some of them have grown well. Polymer solar cells are one of these technological branches, which have many advantages due to their low energy consumption in their production and the rapid roll-to-roll production process. On the other hand, due to the flexibility and lightness of the polymeric solar cells, there are many developing applications for this type of solar cells. Thus, in the near future, by increasing the efficiency and longevity, polymer solar cells grow rapidly and take on dominant positions in areas such as building integrated photovoltaics (BIPVs).
    Keywords: solar energy, polymer solar cell, conductive polymer, market, building integrated photovoltaic (BIPV)