فهرست مطالب

سرامیک ایران - سال نوزدهم شماره 1 (پیاپی 73، بهار 1402)

فصلنامه سرامیک ایران
سال نوزدهم شماره 1 (پیاپی 73، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/28
  • تعداد عناوین: 11
|
  • صفحات 1-17
  • صفحات 18-25
  • صفحه 26
  • حمیدرضا احمدی، غلامرضا خلج*، مرتضی محمودان، مجید پورعبدالله، محمدحسین معلم صفحات 27-40

    اکسید مس به روش های مختلفی ازجمله الکترولیز، احیای نمک های مس یا اکسید مس، اکسایش حرارتی و آب گرمایی بدست می آید. روش الکتروشیمیایی به علت هزینه، دمای پایین، سهولت کار، خلوص بالا و همخوانی با محیط زیست بسیار مورد توجه است. در این پژوهش تاثیر الکترولیت NaCl ، Na2SO4 و   CTAB (cetyltrimethylammonium bromide,C19H42BrN) در سنتز نانوذرات Cu2O به روش الکتروشیمی مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات NaCl در سه مقدار 58/5، 117و 175/5 (g/lit)، تغییرات Na2SO4 در غلظت های 24، 32 و 48 (g/lit) و تغییراتCTAB در محدوده 2، 4، 6 و 15 (g/lit) انتخاب شد. چگالی جریان و دما ثابت و به ترتیب برابر با 0/4 آمپر بر سانتی مترمربع و 70 درجه سانتی گراد و فاصله بین کاتد و آند 2/5 سانتی متر ثابت در نظر گرفته شد. جهت مشاهده ریخت شناسی نمونه ها و شناسایی ترکیب و تعیین اندازه ذره از FESEM و XRD استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت الکترولیت NaCl و Na2SO4، خلوص Cu2O بیش تر می شود. اندازه بلورک های Cu2O زیر 100 نانومتر و تشکیل Cu2O به صورت چند بلوری بود. همچنین غلظت بالای NaCl نسبت به Na2SO4 نتیجه بهتری را دربر داشت. CTAB  به طور موثری مانع رشد نانوذرات Cu2O بود و اندازه ذرات با افزایش CTAB رابطه معکوس داشت. بهترین نتیجه در نمونه با CTAB (g/ lit) 4 و NaCl (g/ lit) 175 بدست آمد. نانوذرات Cu2O با خلوص بالا و اندازه بلورک 27/87 نانومتر تولید شد.

    کلیدواژگان: نانوذرات، اکسید مس، سنتز الکتروشیمیایی، الکترولیت
  • فائزه گل محمدی سامانی، هاجر احمدی مقدم* صفحات 41-50

    سرامیک اکسید روی به دلیل ویژگی های منحصر به فرد مانند خاصیت نیمه رسانا، فوتوکاتالیستی، زیست سازگاری و ثابت دی الکتریک بالا مورد توجه است. در این تحقیق تاثیر دمای آنیل بر خواص دی الکتریک، ریز ساختار و مقاومت الکتریکی اکسید روی بررسی شده است. نمونه های اکسید روی بعد از تف جوشی در ºC 1250، در دماهای 850، 950 و ºC 1050 به مدت 4 ساعت آنیل شدند. نتایج آنالیز پرتو اشعه ایکس نشان داد با آنیل کردن، میکروکرنش در نمونه ها کاهش و اندازه بلورک ها افزایش می یابد. در اندازه و مورفولوژی دانه های ریزساختار نمونه بدون آنیل و نمونه های آنیل شده در دماهای مختلف تفاوتی مشاهده نگردید. عملیات آنیل منجر به کاهش چشم گیری در مقادیر ثابت دی الکتریک، تانژانت دلتا و هدایت سرامیک اکسید روی گردید. کمترین مقادیر ثابت دی الکتریک، اتلاف دی الکتریک و هدایت برای نمونه آنیل شده در دمای ºC 950 حاصل شد. با آنیل کردن در دمای ºC 950، ثابت دی الکتریک سرامیک اکسید روی از مقدار 111000به 35000 و تانژانت دلتا از مقدار 22 به 6، اندازه گیری شده در فرکانس یک کیلوهرتز، کاهش یافت. کاهش اتلاف دی الکتریک می تواند به کاهش میکروکرنش و افزایش اندازه بلورک ها نسبت داده شود. عملیات آنیل منجر به افزایش در مقاومت الکتریکی دانه و مرز دانه سرامیک اکسید روی شد. افزایش قابل توجه در مقاومت الکتریکی مرزدانه می تواند بیان گر کاهش غلظت جاهای خالی اکسیژن باشد، که باعث کاهش ثابت دی الکتریک سرامیک اکسید روی شده است.

    کلیدواژگان: اکسید روی، آنیل، ثابت دی الکتریک، تلفات دی الکتریک، ریزساختار
  • ساناز البرزی کیا، ابراهیم شریفی*، مریم احمدی صفحات 51-58

    اخیرا نانوذرات اکسید آهن به دلیل خاصیت مغناطیسی منحصر به فرد و زیست سازگاری بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش به بررسی خواص و سنتز نانوذرات اکسید آهن جانشین شده با روی (0/6، 0/4، 0/2، 0) ZnxFe3-xO4 با استفاده از روش هیدروترمال پرداخته می شود. براساس آنالیز پراش پرتو ایکس مشخص شد که نمونه های سنتز شده دارای گروه فضایی fd3m بوده و اندازه بلورک برای نمونه ها کوچکتر از 20 نانومتر می باشد. رفتار مغناطیسی نانوذرات با استفاده از آنالیز مغناطیسی نمونه ارتعاشی (VSM) به صورت ابر پارامغناطیس برآورد شد. همچنین، مقدار مغناطیس اشباع نانوذرات برای نمونه های 0/6، 0/4، 0/2 ،0=X به ترتیب برابر (emu/g) 10/44، (emu/g) 49/09، (emu/g)43/51 و (emu/g) 48/07 شد. بررسی ریزساختار و اندازه دانه نانوذرات مغناطیسی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) صورت گرفت. نتایج حاصل از تصاویر FESEM نشان داد که بیشتر دانه ها کروی با توزیع یکنواخت هستند و اندازه دانه برای نمونه را بین 10 تا 30 نانومتر است. با توجه به نتایج حاصل این ذرات می توانند قابلیت استفاده در کاربردهای پزشکی و کاتالیستی را داشته باشند.

    کلیدواژگان: نانوذرات، Fe3O4، جایگزینی Zn، خواص مغناطیسی، هیدروترمال
  • مریم احمدی، ابراهیم شریفی*، حسن شریفی صفحات 59-66

    در سال های اخیر، پروسکایت های بر پایه لانتانیم توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. یکی از معروفترین این مواد لانتانیم استرانسیم منگنایت (LSMO) است. در این پژوهش به سنتز و بررسی اثر اسید اولئیک بر خواص ساختاری و مغناطیسی نانو ذرات La0.7Sr0.3MnO3 به روش سل-ژل احتراقی پرداخته می شود. خواص ساختاری و مغناطیسی نمونه های تهیه شده با استفاده از پراش اشعه ایکس(XRD) ، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، آنالیز خواص مغناطیسی (VSM)، میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM)، مورد بررسی قرار گرفتند. در مطالعه XRD مشخص گردید ساختار بلوری نمونه ها هگزاگونال است. همچنین متوسط اندازه بلورک در نمونه ها در نتیجه افزودن اسید اولئیک از 18 نانومتر به حدود 33 نانومتر افزایش یافته است. تصاویر حاصل از FESEM نشان می دهند که وجود اسید اولئیک در سنتز نانوذرات باعث شده است که به عنوان یک لایه سطحی بر شکل ذرات تاثیر گذاشته شود. نانوذرات سنتزشده دارای اندازه ذرات بین 100-20 نانومتر هستند که با افزایش اولئیک اسید اندازه ذرات بیشتر از 100 نانومتر می شوند. طیف سنجی FTIR به بررسی  پیوند موثر بین نانوذرات LSMO و اولئیک اسید را بیان کرد که بر اساس این نتایج به وضوح وجود مولکول های اسید اولئیک را بر روی سطح ذرات مغناطیسی نشان می دهد. در بررسی خواص مغناطیسی مشخص شد که حضور لایه سطحی غیر مغناطیسی سدیم اولئات، که در اثر اضافه شدن اسید اولئیک بر نانوذرات، مقدار مغناطش اشباع از emu/g 38/55 به emu/g 28/46 کاهش یابد.

    کلیدواژگان: لانتانیم استرانسیم منگنیت، اسید اولئیک، خواص مغناطیسی، سل-ژل احتراقی، نانوذرات
  • محمد رضوانی*، ساناز چائی کازران، یاشار رضاعی، پریسا راستگو اسکویی، شادی ساکن پور صفحات 67-77

    بافت های سخت بدن، کامپوزیت هایی سه بعدی هستند که حدود 30 درصد آن ها را الیاف کلاژنی، 60 درصد را ذرات تقویت کننده معدنی و 10 درصد مابقی را آب تشکیل می دهد. در این میان ایجاد استحکام، مقاومت در برابر ضربه و فشار بر عهده بافت های معدنی سخت استخوان های بدن مانند ذرات کلسیم فسفاتی می باشد. استفاده از سرامیک های زیستی کلسیم فسفاتی مانند ویتلاکیت(Ca18Mg2(HPO4)2(PO4)12) به دلیل خواص شیمیایی، زیستی و ساختمان بلوری نزدیک با بافت سخت طبیعی بدن، یکی از متداول ترین روش های درمان ناهنجاری های استخوانی می باشد.
    هدف از پژوهش حاضر سنتز ویتلاکیت به روش هم رسوبی شیمیایی با استفاده از مواداولیه Mg(OH)2، Ca(OH)2 و H3PO4 و بررسی تاثیر مولفه های pH، دما و نسبت مواد بر ویتلاکیت سنتز شده است. همچنین به دلیل حساسیت و تغییر اندازه pH با تغییرات دما و تاثیر هر دوی این مولفه ها بر روی فازهای بلوری تشکیل شده، تغییرات دما و pH همزمان باهم و تغییرات فازی ایجاد شده در حین واکنش سنتز بررسی شده است. برای مشخصه یابی پودرهای سنتز شده در این پژوهش از آنالیز های XRD، FTIR، SEM و EDS استفاده شد.
    با کاهش میزان pH و افزایش دما تا °C T=80و pH=5 ویکلاکیت خالص با اندازه دانه های بلوری 61nm به دست آمد. با افزایش نسبت غلظت یون های +Mg2 نسبت به یون های +Ca2 در محلول واکنش علاوه بر فاز ویتلاکیت، فاز منیزیوم فسفات (MgHPO4) و با کاهش این نسبت فاز مونتایت (CaHPO4) یا دی کلسیم فسفات دی هیدرات (CaHPO4.2(H2O)) به دست آمد. با افزایش دما تا °C 70، در 7> pH > 6 فاز هیدروکسی آپاتیت تشکیل شد. اما هرچه واکنش در این دما به سمت pH های اسیدی پیش رفت، فاز هیدروکسی آپاتیت تبدیل به فاز پایدارتر ویتلاکیت شد.

    کلیدواژگان: ویتلاکیت، زیست سرامیک، هیدروکسی آپاتیت، زیست فعال، هم رسوبی شیمیایی، ترمیم استخوان
  • طیبه محبی، مجید میرزایی، مسعود همدانیان* صفحات 78-105

    مواد فاز مکس[1] خانواده جدیدی از ترکیبات سه لایه کاربید و نیتریدی است که  با فرمول کلی Mn+1AXn نشان داده می‏ شود، که در آن 3-1=n، و M مخفف فلزات انتقالی اولیه، و A نیز عناصر گروه A جدول تناوبی و X نیتروژن یا کربن است. در سال های اخیر،  تحقیق‏ های جدید باعث تمرکز جدی در مورد فاز مکس شده است، زیرا امکان دستیابی به مکسن[2] از طریق اچ انتخابی آن ها و حذف عنصر A فراهم شد. در این بررسی، درابتدا توسعه فاز مکس و ویژگی‏ های آن‏ ها معرفی شده است. در مرحله بعد ساختار، مورفولوژی، ساختار الکترونیکی و تنوع مکس فاز شرح داده شده است و در نهایت، روش های مختلف آماده سازی و کاربردهای مرتبط با فیلم های فاز مکس، مواد توده[3] و مواد پودری با توجه به فناوری های آماده سازی فعلی معرفی می شوند.

    کلیدواژگان: مکس، سنتز، فیلم، توده، پودر
|
  • Hamidreza Ahmadi, Gholamreza Khalaj*, Morteza Mahmoudan, Majid Pourabdullah, Mohammad Hosein Moallem Pages 27-40

    Copper oxide is obtained by various methods, including electrolysis, recovery of copper salts or copper oxide, thermal oxidation and hydrothermal treatment. Electrochemical method is very interesting due to its low cost, low temperature, ease of operation, high purity and compatibility with the environment. In this research, the effects of NaCl, Na2SO4 and CTAB (cetyltrimethylammonium bromide, C19H42BrN) electrolytes on the synthesis of Cu2O nanoparticles by electrochemical method were investigated. Changes of NaCl in three values of 58.5, 117 and 175.5 (g/lit); changes of Na2SO4 in concentrations of 24, 32 and 48 (g/lit) and changes of CTAB in the range of 2, 4, 6 and 15 (g/lit) were selected. The current density and temperature were fixed and equal to 0.4 (amps/cm2) and 70°C, respectively, and the fixed distance between the cathode and the anode was considered to be 2.5 cm. FESEM and XRD were used to observe the morphology of the samples and identify the composition and determine the particle size. The results showed that by increasing the concentration of NaCl and Na2SO4 electrolyte, the purity of Cu2O increased. The size of Cu2O crystals was below 100 nm and the formation of Cu2O was polycrystalline. Also, high concentration of NaCl gave better results compared to Na2SO4. CTAB effectively prevents the growth of Cu2O nanoparticles and the particle size was inversely related to the increase of CTAB. The best result was obtained in the sample with 4 (g/lit) CTAB and 175(g/lit)NaCl. Cu2O nanoparticles with high purity and crystal size of 27.87 nm were produced.

    Keywords: Nanoparticles, Copper oxide, Electrochemical synthesis, Electrolyte
  • Faeezeh Golmohamadi Samani, Hajar Ahmadimoghadam* Pages 41-50

    Zinc oxide (ZnO) ceramic is of interest due to its unique properties such as semiconductor, photocatalytic, biocompatibility and high dielectric constant. This research investigates the effect of annealing temperature on the dielectric properties, microstructure, and electrical resistance of ZnO ceramics. ZnO samples, after sintering at 1250°C, were annealed at temperatures of 850, 950, and 1050°C for 4 hours. X-ray diffraction analysis results showed that annealing reduces microstrain in the samples and increases the size of crystallite. No significant differences were observed in the size and morphology of the grains in the annealed and non-annealed samples. Annealing resulted in a significant decrease in the dielectric constant and dielectric loss of ZnO ceramics. The sample annealed at 950°C had the lowest dielectric constant and dielectric loss. Annealing at 950°C reduced the dielectric constant of ZnO ceramic from 111,000 to 35,000 and the dielectric loss from 22 to 6, measured at 1 kHz. The reduction in electrical losses may be attributed to the decrease in microstrain and the increase in crystallite size. The conductivity of annealed samples was lower than ZnO ceramic. Annealing caused an increase in the electrical resistance of the grain and grain boundary of ZnO ceramics. A significant increase in the electrical resistance of the grain boundary may indicate a decrease in the concentration of oxygen vacancies, which leads to a decrease in the dielectric constant of ZnO ceramics.

    Keywords: Zinc oxide, Annealing, Dielectric constant, Dielectric loss, Microstructure
  • Sanaz Alborzikia, Ibrahim Sharifi*, Maryam Ahmadi Pages 51-58

    Iron oxide nanoparticles have been gaining much attention lately due to their magnetic properties and biocompatibility. This research focused on investigating the properties and synthesis of iron oxide nanoparticles that have been substituted with zinc ZnxFe3-xO4 (x= 0.0, 0.2, 0.4, 0.6)  using the hydrothermal method. The synthesized samples were analyzed using X-ray diffraction and found that they have a space group of fd3m. The crystal size of the samples was found to be smaller than 20 nm. Vibrating sample magnetic analysis (VSM) was used to determine the magnetic behavior of the nanoparticles. The analysis showed that the nanoparticles exhibited superparamagnetism. In addition, the saturation magnetization values of the nanoparticles for samples with x = 0, 0.2, 0.4, and 0.6 were 44.10, 49.09, 43.51, and 48.07 emu/g, respectively. The microstructure and grain size of magnetic nanoparticles were analyzed using a field emission electron microscope (FESEM). The FESEM images revealed that the majority of the grains are spherical and have uniform distribution. The average grain size for the sample ranges between 10 and 30 nm. Based on these results, it can be concluded that these particles are suitable for use in medical and catalytic applications.

    Keywords: Nanoparticles, Fe3O4, Zn-substituted, Magnetic properties, Hydrothermal
  • Maryam Ahmadi, Ibrahim Sharifi*, Hassan Sharifi Pages 59-66

    In recent years, there has been a significant interest in lanthanum-based perovskites due . Lanthanum strontium manganite (LSMO) is one of the most well-known materials. In this research, the synthesis and investigation of the effect of oleic acid on the structural and magnetic properties of La0.7Sr0.3MnO3 nanoparticles by the combustion sol-gel method is discussed. The structural and magnetic properties of the prepared samples were investigated using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), magnetic properties analysis (VSM), and field emission electron microscopy (FESEM). In the XRD study, it was found that the crystal structure of the samples is hexagonal. Also, the average crystal size in the samples increased from 18 nm to about 33 nm as a result of adding oleic acid. The images obtained from FESEM show that the presence of oleic acid in the synthesis of nanoparticles caused it to affect the shape of the particles as a surface layer. Synthesized nanoparticles have a particle size between 20-100 nm, and with the increase of oleic acid, the particle size becomes more than 100 nm. FTIR spectroscopy revealed the effective bonding between LSMO nanoparticles and oleic acid, based on these results, it clearly shows the presence of oleic acid molecules on the surface of magnetic particles. In the investigation of magnetic properties, it was found that the presence of non-magnetic sodium oleate surface layer, which due to the addition of oleic acid on nanoparticles, the saturation magnetization value decreased from 38.55 emu/g to 28.46 emu/g.

    Keywords: Lanthanum strontium manganite, Oleic acid, Magnetic properties, Combustion sol-gel, Nanoparticles
  • Mohammad Rezvani*, Yashar Rezaei, Parisa Rastgoo Oskoui, Shadi Saken Pour Pages 67-77

    Hard tissues in the body consist of intricate three-dimensional composites, wherein approximately 30% constitutes collagen fibers, 60% mineral reinforcing particles, and 10% water. The mineral copounds of Natural bone tissues, such as calcium phosphate materials play a fundamental role in enhancing strength,hardness, and pressure resilience. The use of calcium phosphate bioceramics as bone grafts, such as Whitlockite(Ca18Mg2(HPO4)2(PO4)12), offers a promising method for treating bone defects due to its close chemical, biological, and crystalline resemblance to natural hard tissue. Also, Its biocompatibility, functionality, stability under acidic pH, negative surface charge, osteo inductivity and osteo conductivity, and maintaining Mg ions in their crystal structure make it an ideal bone substitute as compared to the other Ca-P bio ceramics.
    This study aims to synthesize Whitlockite nanopowders using the chemical precipitation method with the precursers Mg(OH)2, Ca(OH)2, and H3PO4, and investigate the effects of pH, temperature, and Ca/Mg and Ca/P ions  ratios on the synthesized Whitlockite. Additionally, the impact of varying temperature and pH on the reactions during Whitlockite synthesis is explored. To characterize the synthesized powders, XRD, FTIR, SEM, and EDS analyses were employed. The results revealed that optimizing pH to 5 and temperature to 80°C yielded  Whitlockite with a crystal grain size of 61 nm. Increasing the ratio of (Mg2+ / Ca2+) ions concentrations in the reaction solution resulted in the formation of the Whitlockite phase and the magnesium phosphate phase (MgHPO4), while decreasing that ratio produced the monetite phase (CaHPO4) or dicalcium phosphate dihydrate (CaHPO4.2(H2O)). Furthermore, at 70°C, the formation of hydroxyapatite initially occurred, however the reaction favored the transformation into the more stable Whitlockite phase as pH values became acidic. In conclusion, this research highlights the significance of chemical precipitation for Whitlockite synthesis, providing valuable insights into the influence of pH, temperature, and ion ratios on the resulting crystalline phases. The findings contribute to a deeper understanding of the potential applications of Whitlockite as a bioceramic material for bone defects treatment.

    Keywords: Whitlockite Synthesis, Wet Precipitation Method, Hydroxyapatite, Process Optimization, Bioactivity, Bone regeneration
  • Tayyebeh Mohebbi, Majid Mirzaee, Masoud Hamedanian* Pages 78-105

    MAX phase materials are a new family of three-layer carbide and nitride compounds, represented by the general formula Mn+1AXn, where n = 1-3, M stands for primary transition metals, and A is the element of group A of the periodic table and X is nitrogen or carbon. In recent years, new research has focused on the MAX phase, as it became possible to obtain MXene through their selective etching and removal of the A element. In this review, the development of the MAX phase and its characteristics are introduced. In the next step, the structure, morphology, electronic structure, and diversity of the MAX phase are described and finally, different preparation methods and applications related to MAX phase films, bulk, and powder materials are introduced according to current preparation technologies.

    Keywords: MAX, Synthesis, Film, Bulk, Powder