فهرست مطالب

مواد و فناوری های پیشرفته - سال پنجم شماره 2 (تابستان 1395)
  • سال پنجم شماره 2 (تابستان 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/05/27
  • تعداد عناوین: 8
|
  • نرگس یزدانی، جعفر جوادپور، بیژن افتخاری یکتا صفحات 1-8
    هیدروکسی آپاتیت به دلیل مشابهت با قسمت معدنی استخوان، زیست سازگاری و زیست فعالی خوب در کاربردهای پزشکی بسیار مورد توجه می باشد. در کار پیشرو، نانوذرات هیدروکسی آپاتیت دوپ شده با کبالت به روش هیدروترمال سنتز گردید. برای این منظور، ابتدا محلول کلسیم نیترات و کبالت نیترات با هم مخلوط و سپس دیآمونیوم هیدروژن فسفات به صورت قطره قطره به آن اضافه گردید. در مرحله بعدی سوسپانسیون حاصل تحت شرایط هیدروترمال در دمای 200 درجه سانتی گراد حرارت داده شد. نتایج XRD پودرهای حاصل نشان داد که جایگزینی یون کبالت با کلسیم با استناد بر تغییر در موقعیت پیک ها انجام گرفته است. ضمنا پهن شدگی و کاهش شدت پیک ها با افزایش مقدار کبالت در نتایج XRD بیانگر تاثیر کبالت بر ساختار هیدروکسی آپاتیت بود. همچنین نتایج SEM حاکی از تشکیل ذرات در محدوده نانومتری و همین طور موید تغییر مورفولوژی و اندازه ذرات در اثر ورود یون کبالت در ساختار هیدروکسی آپاتیت بود. از آنالیز FTIR نیز برای بررسی تاثیر حضور یون های کبالت بر ساختار هیدروکسی آپاتیت استفاده گردید. نتایج حاصل از آنالیز VSM نیز تغییر رفتار مغناطیسی ماده از حالت دیامغناطیس به پارامغناطیس را نشان داد. با توجه به ویژگی های بدست آمده، محصول حاصل پتانسیل خوبی برای کاربرد در زمینه عکس برداری به کمک روش تشدید مغناطیسی، درمان هایپرترمی، جداسازی سلول و رهایش دارو نشان می دهد.
    کلیدواژگان: هیدروکسی آپاتیت، کبالت، هیدروکسی آپاتیت، سنتز هیدروترمال، نانو ذرات پارامغناطیسی
  • بهنام مبینی دهکردی، بهروز شایق بروجنی، محمدرضا سائری، مجید مرادی زاده، یحیی عبدالهی، شهرام شریفیان صفحات 9-16
    در این پژوهش، نشست الکتروشیمیایی نانوذرات آلومینا- تیتانیا به صورت لایه نازک در محیط های الکلی مختلف از جمله الکترولیت های اتانولی، بوتانولی و ایزوپروپانولی بر روی زیرلایه های فولادی GrB-5Api با استفاده از فرآیند الکتروفورتیک (Electrophoretic) مورد ارزیابی قرار گرفت. عملیات پوشش دهی در محدوده ولتاژ 30 تا 60 ولت انجام شد، همچنین از روش کرونوآمپرومتری برای بررسی مکانیزم جوانهزنی و کیفیت سطحی پوشش ها استفاده گردید. نانوذرات آلومینا- تیتانیا، الکترولیت های الکلی مختلف (اتانول، بوتانول و ایزوپروپانول)، ذرات پراکندهساز (ید) و زیرلایه های فولادی GrB-5Api به عنوان مواد مصرفی مورد استفاده قرار گرفتند. در آزمون اندازهگیری وزن پوشش نشان داده شد که وزن پوشش ایجاد شده با افزایش ولتاژ پوششدهی افزایش می یابد. با اعمال ولتاژهای 30 و 40 ولت، بیشترین میزان پوشش در حضور سوسپانسیون بوتانولی ایجاد شد اما با افزایش ولتاژ، بیشترین پوشش در حضور سوسپانسیون اتانولی تشکیل شد.
    کلیدواژگان: نشست الکتروشیمیایی، نانوذرات آلومینا، تیتانیا، فرآیند الکتروفورتیک، روش کرونوآمپرومتری، زیرلایه های فولادی GrB، 5Api
  • منوچهر سبحانی صفحات 17-23
    در تحقیق حاضر تاثیر افزایش درصد آلومینا به مقدار 0، 5، 10 و 15 درصد وزنی و فرایند آنیلینگ بر ریزساختار کامپوزیت 3O2Al/ Mg10- Alمورد بررسی قرار گرفت. فرایند آسیاکاری در یک آسیای سیاره ای انرژی بالا تحت اتمسفر آرگون انجام شد. سپس پودرها در دمای 400 درجه سانتی گراد به مدت 45 دقیقه آنیل شدند. برای بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات پودر از تکنیک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده گردید. آنالیز پراش اشعه ایکس(XRD) برای تعیین اندازه دانه، کرنش شبکه، پارامتر شبکه و تشخیص فازهای تشکیل شده، مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش ذرات آلومینا باعث تسریع در فرایند آلیاژسازی مکانیکی شده و یک حالت پایا در ذرات پودر حاصل می شود. افزایش درصد آلومینا منجر به کاهش اندازه دانه از حدود 32 میکرون به 15 میکرون، افزایش کرنش شبکه تا 0.7 درصد و افزایش پارامتر شبکه قبل از آنیل و ممانعت از افزایش بیش از حد اندازه دانه ها بعد از آنیل می شود. بعد از فرایند آنیلینگ به دلیل پدیده آگلومراسیون افزایش اندازه ذرات پودر مشاهده گردید. همچنین به دلیل انجام فرایند بازبلوری (recrystallization) افزایش اندازه دانه، کاهش کرنش شبکه و کاهش پارامتر شبکه مشاهده شد. برای نمونه های با درصد بالاتر فاز تقوبت کننده تغییرات ریزساختار بعد از آنیل خیلی کم تر ایجاد شد. همچنین بعد از آنیل تشکیل فاز 2Mg3Al در پیک های XRD مشاهده شده که این فاز تا حدی از فرایند بازبلوری در نمونه ها جلوگیری می کند.
    کلیدواژگان: Nanostructured Composite، Mechanical Alloying، Microstructure، Annealing
  • محمد رضاواعظی، اصغر کاظم زاده صفحات 25-30
    در این مقاله، نانوکامپوزیت های هسته– پوسته/ZnO 2SnO به روش سونوشیمیایی سنتز شده است. برای دستیابی به این هدف ابتدا نانوذرات اکسید روی با روش اولتراسونیک تهیه و سپس در مرحله بعدی نانوکامپوزیت های هسته پوسته در حضور ذرات ZnO (تهیه شده در مرحله قبل) و اضافه نمودن پیش ماده O2H5.4SnCl به سل در حین اعمال امواج اولتراسونیک تهیه شدند. پس از سنتز این نانوکامپوزیت ها، ویژگی های آن ها با استفاده از آنالیزهایXRD، TG-DTA و TEM مورد بررسی قرار گرفت. نانوکامپوزیتهای هسته– پوسته/ZnO 2SnO سنتز شده دارای ساختار آمورف می باشند که پس از عملیات کلسیناسیون در دمای 650 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت، ساختار آمورف آنها به کریستالی تبدیل شد. همچنین ویژگی حسگری گاز نانوکامپوزیتهای هسته - پوسته/ZnO 2SnO نیز مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام تست های حسگری ذرات سنتز شده به روش پرس پودر به صورت قرص تهیه و تست حسگری پودرها نسبت به گازهای متانول، منوکسید کرین و هیدروژن انجام شد. نتایج نشان داد که به دلیل ویژگی های منحصر به فرد ذرات نیمه هادی هسته– پوسته در مکانیزم جدایش بار، ویژگی حسگر گازی نانوکامپوزیت های هسته– پوسته از ذرات اکسیدی خالص بیشتر است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، هسته، پوسته، اولتراسونیک، ZnO، 2SnO، حسگری گاز
  • فاضل مهری، مریم فربودی صفحات 31-39
    در کار پژوهشی حاضر از پلیآنیلین (PANI) به عنوان پلیمر رسانا و از کربوکسی متیل سلولز (CMC) به علت دارا بودن خواص آنتیباکتریال و همچنین زیستسازگاری و زیست تخریبپذیری مناسب، به عنوان بیوپلیمر استفاده شد. نانوذرات 2TiO نیز به عنوان تقویتکننده خواص برای تهیه نانوکامپوزیت 2 PANI-CMC-TiO با درصدهای وزنی مختلف در نظر گرفته شد. نتایج به دست آمده از بررسی خواص آنتیباکتریال نشان داد که نانوکامپوزیتها با درصدهای وزنی بهینه دارای بیشترین اثرات ضدباکتریایی علیه هر دو گونه باکتری های گرم منفی و گرم مثبت هستند. نتایج به دست آمده از تست TGA حاکی از بهبود پایداری حرارتی نانوکامپوزیت نسبت به کربوکسی متیل سلولز خالص میباشد. تکنیکهای FTIR و SEM برای مشخص کردن ترکیب و ساختار نانوکامپوزیت، مورد استفاده قرار گرفت.
    کلیدواژگان: پلی آنیلین، کربوکسی متیل سلولز، دی اکسید تیتانیوم، آنتی باکتریال، نانوکامپوزیت
  • الناز شبرنگ، علی شاه حسینی صفحات 41-48
    در این مقاله، یک سلول خورشیدی ناهمگون با دو لایه ذاتی ریز بلوری با استفاده از نرم افزار AFORS-HET طراحی و بهینه سازی شده است. ساختار شبیه سازی به صورت TCO/a-Si:H(n)/μc-Si:H(i)/c-Si(p)/μc-Si:H(i)/BSF/TCO/Ag می باشد. با ثابت فرض کرن ضخامت لایه امیتر و لایه میدان سطحی تحتانی (BSF) اثر پارامتر های مختلفی مانند: تغییر ضخامت لایه ذاتی تحتانی، ضخامت ویفر، نقص چگالی لایه واسط و با استفاده از سه نوع مختلف لایه میدان سطحی تحتانی و مقایسه خروجی های بدست آمده از این سه نوع ساختار با ساختاری که بدون لایه میدان سطحی تحتانی است، راندمان سلول خورشیدی مورد مطالعه قرار می گیرد و در بهترین حالت موجود مقدار بهینه به ازای سلول انتخاب می شود. شایان ذکر است با توجه به نتایج شبیه سازی، استفاده از لایه ذاتی ریز بلوری بین لایه های a-Si:H(n)/c-Si(p) و c-Si(p)/a-Si:H(p+) چگالی حالات و باز ترکیبی حامل ها را کاهش داده و سبب افزایش راندمان سلول خورشیدی سیلیکانی به مقدار عددی 28 % می شود.
    کلیدواژگان: سلول خورشیدی سیلیکانی، میدان سطحی تحتانی، لایه ذاتی
  • ایمان مباشرپور، اسماعیل صلاحی صفحات 49-57
    در این پژوهش امکان ارزیابی حذف یون +2Cd، از محلول های آبی به وسیله گرانول های نانوهیدروکسی آپاتیت در سیستم راکتور بستر ثابت بررسی شد. همچنین تاثیر عامل های فرآیند جذب مانند غلظت اولیه یون کادمیم، ارتفاع ستون جذب و سرعت جریان در راکتور بستر ثابت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در راکتور بستر ثابت، افزایش سرعت جریان خطی شدیدتر از حجم تحت عملیات قرار گرفته، تا نقطه شکافت می کاهد و در نتیجه باعث کاهش عملکرد بستر می شود. همچنین با افزایش عمق بستر، جذب افزایش می یابد که این امر به دلیل افزایش میزان جاذب در بسترهای بزرگتر بوده که باعث ایجاد مکان های جذب بیشتری می شود. نتایج نشان می دهد که افزایش غلظت اولیه فلز سرعت جذب در بستر را افزایش می دهد و ظرفیت جذب بستر را بالا می برد. نتایج حاصل نشان می دهد که مدل های توماس و یون- نیلسون از تطابق مناسبی با داده های تجربی برخوردار است. ظرفیت جذب به دست آمده برای غلظت های اولیه 300، 400 و 500 میلی گرم در لیتر از یون کادمیم دو ظرفیتی به ترتیب برابر با 95/2425، 14/2679 و 51/4265 میلی گرم به ازای یک گرم جاذب است. همچنین با توجه به مدل یون- نیلسون زمان مورد نیاز برای شکافت به دست آمده برای غلظت های اولیه 300، 400 و 500 میلی گرم در لیتر از یون کادمیم دو ظرفیتی به ترتیب برابر با 33/18، 18/15 و 33/19 دقیقه است.
    کلیدواژگان: نانو هیدروکسی آپاتیت، جذب، کادمیم، راکتور بستر ثابت
  • محمدحسین جلال پور، نگین معنوی زاده، مژگان صادقیان لمراسکی صفحات 59-66
    در این مقاله، تاثیر اضافه شدن اتم پالادیم به نانولوله های کربنی به منظور استفاده از آن در حسگر گاز منو اکسید کربن، بررسی شده است. با بررسی و مقایسه حالت های مختلف نحوه قرار گرفتن اتم پالادیوم بر روی سطح نانولوله های کربنی و نیز نحوه تماس مولکول منو اکسیدکربن بر روی آن با استفاده از نرم افزار های شبیه سازی ابعاد اتمی (siesta و QuantumWise)، مناسب ترین حالت جهت افزایش حساسیت نانولوله ها بدست آمده است. با توجه به نتایج بدست آمده، پایدارترین نوع قرارگیری پالادیوم در حالت موازی با سطح و بهترین نوع تماس مولکول در حالتی است که گاز منواکسیدکربن از سمت اتم کربن خود به نانولوله کربنی نزدیک شده باشد. با استفاده از سنجش انرژی کل سیستم، نشان داده شده که ساختار بدست آمده برای استفاده در حسگرهای گاز منواکسیدکربن مناسب می باشد.
    کلیدواژگان: حسگر گاز منواکسید کربن، نانو لوله کربنی آلایش شده با پالادیوم، شبیه سازی ابعاد اتمی
|
  • Narges Yazdani, Jafar Javadpour, Bijan Eftekhari Yekta Pages 1-8
    Synthesis of HAp is of considerable interest because of its similariity to mineral component of bone. It has good biocompatibility and bioactivity for bone tissue therapy. In this project, we looked at the effect of calcium substitution with cobalt divalent cation on the structure and magnetic property of HAp. Cobalt- doped HAp nanoparticles was synthesized via hydrothermal condition. First, Calcium nitrate and Cobalt nitrate was mixed. Then di- ammonium hydrogen phosphate was added drop by drop and finally Co-HAp was precipitated from the solution. The precipitate was heated at 200C under hydrothermal condition. XRD pattern analysis verified the substitution of cobalt in HAp structure by showing a shift in the peak positions in the pattern. Furthermore, broadening and reduction in the peak intensities of the peaks with cobalt substitution was also observed in this study. The presence of functional groups related to HAp structure (PO43-, OH-) were confirmed by FTIR analysis. The size and morphology of nanoparticle HAp particles were evaluated by FESEM analysis. Calcium substitution with cobalt induced size reduction and morphology change in HAp particles. VSM analysis was carried out to investigate the magnetization of HAp and Co-HAp nanoparticles. The results showed that cobalt substituted nanoparticles displayed paramagnetic properties, as opposed to the diamagnetism of pure HAp. Cobalt doped HAp, a biomaterial with magnetic properties, could be used in a variety of biomedical applications, including magnetic imaging, drug delivery and hyperthermia based cancer treatment.
    Keywords: Hydroxyapatite, Cobalt Doped Hydroxyapatite, Hydrothermal Condition, Noparticles, Paramagnetic
  • B.Mobini Dehkordi, B.Shayegh Borujeny, M.R.Saeri, M.Moradi Zadeh, Y.Abdollahi, Sh.Sharifian Pages 9-16
    In this research, electrochemical deposition of alumina-titania nanoparticles in thin-film forms and in different alcoholic environments such as ethanol, butanol and isopropanol on Api5-GrB steel substrates was evaluated. Different voltages were applied to the coating, also chronoamperometry method was used in order to investigation of nucleation mechanism and quality of the coatings surface. Alumina-Titania nanoparticles, different alcoholic electrolytes (ethanol, butanol and isopropanol), dispersant particles (iodine) and Api5-GrB steel substrates were used as consuming materials. In the coating weight measurement test showed that the coatings weight increases with increasing voltage. With applying 30, 40 voltages, the maximum coverage was created in presence of butanol suspension but by increasing the voltage, the maximum cover was made in the presence of ethanol suspension.
    Keywords: electrochemical deposition, alumina, titania nanoparticles, Api5, GrB steel, chronoamperometry method
  • Manoochehr Sobhani Pages 17-23
    In the present work the Al2O3 content (0, 5, 10, 15 wt%) and annealing effect on the microstructural properties of Al-10Mg alloy was investigated.The milling process of the composites was carried out under argon atmosphere. Milled powders were pressed and annealed at 400 C for 45 min. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) devices were applied to microstructural and phase transformations studies of the prepared composites. The results show that the mechanical alloying process accelerates due to alumina content increment and it results in the formation of a steady-state condition. The alumina increasing cause to decrement of the matrix grain size from 32 to about 15 ?m before annealing and it prevent the abnormal grain growth after annealing. Increasing in the grain size occurs after annealing process due to the particles agglomeration. Also, grain growth, lattice strain decrement and lattice parameter decrement were observed as a result of recrystallization. The microstructural did not show significant changes for the samples with high quantity of alumina. Formation of Al3Mg2 phase after annealing, observed at the X-ray patterns, can prevent from further grain growth.
    Keywords: Nanostructured Composite, Mechanical Alloying, Microstructure, Annealing
  • Mohammad Reza Vaezi, Asghar Kazemzadeh Pages 25-30
    In this paper, SnO2/ZnO core - shell nanocomposites were synthesized via sonochemical processing. To achieve this, ZnO nanoparticles were prepared by ultrasonic method. In the next stage, the core-shell nanocomposites in the presence of ZnO particles (prepared in the previous step) and adding precursor SnCl4.5H2O was prepared by ultrasonic. After synthesizing the nanocomposites, their properties were studied by XRD, TG-DTA and TEM analyses. The synthesized SnO2/ZnO core - shell nanocomposites have amorphous structure that can be changed to crystalline structure after calcination at 650 C for 1 hour. Also, the gas sensing characteristics of SnO2/ZnO core- shell nanocomposite was studied. For evaluating the gas sensing properties, the synthesized particles were prepared by pressing the powder into pills and gas sensing test was performed with respect to the various gases such as methanol, CO, and H2. Due to the unique properties of the core - shell semiconductor particles in the mechanism of charge separation, the gas sensing properties of core - shell particles are higher than those of pure oxides.
    Keywords: Nanocomposite, Core, Shell, Ultrasonic, SnO2, ZnO, Gas Sensing
  • Fazel Mehri, Maryam Farbodi Pages 31-39
    In the present research, polyaniline (PANI) was used as a conducting polymer and carboxymethyl cellulose (CMC) also used as a biopolymer because of its antibacterial property and also suitable biocompatibility. TiO2 nanoparticles also was considered as a reinforcing agent to prepare PANI-CMC-TiO2 nanocomposite with different weight rates. The obtained results from review of antibacterial property showed that nanocomposites with optimal weight percentages have the most antibacterial effects on both two different types of Gram-positive and Gram-negative bacteria. The obtained results from TGA tests also indicate promotion of thermal stability of nanocomposite in respect to pure CMC. Also, the FTIR and SEM techniques were used to characterize the composition and structure of nanocomposite.
    Keywords: Polyaniline, Carboxymethyl Cellulose, TiO2, Antibacterial, Nanocomposites
  • Elnaz Shabrang, Ali Shahhoseini Pages 41-48
    In this paper, the TCO/a-Si:H(n)/c-Si:H(i)/c-Si(p)/c-Si:H(i)/BSF/TCO/Ag Bifacial HIT (Heterojunction with intrinsic thin-layer) solar cells was analyzed and designed by AFORS-HET Software. We consider the emitter and BSF layers thickness is constant, then the influences of wafer and intrinsic layer thickness, Densities of interface defects (Dit), and using three different types BSF layer and compare the output from these three types of structure with structure without the BSF layer, Solar cell efficiency is studied And the best available mode for optimum cell is selected. It is noteworthy that according to the simulation results, use a layer of intrinsic microcrystalline layer of a-Si: H (n) / c-Si (p) and c-Si (p) / a-Si: H (p ) Density of states and combined carriers reduce, Increase the efficiency of silicon solar cells is the numerical value of 28%.
    Keywords: Silicon solar cells, Back Surface Field (BSF), Intrinsic Layers)
  • Iman Mobasherpour, Esmail Salahi Pages 49-57
    The objective of this study is to assess the uptake of Cd2, from aqueous solution by nano hydroxyapatite granular in fixed bed reactor system was investigated. The study also investigates the effects of parameters such as initial concentration ion, bed depth, and flow rate. The breakthrough time and exhaustion time decreased with increasing initial Cd2 concentration, decreasing bed depth and increasing flow rate. The Thomas model and Yoon-Nelson model were applied to the experimental results for measurement adsorption capacity. Thomas and Yoon-Nelson model predictions were in good agreement with the experimental data. Adsorption capacity and time required for 50% adsorbate breakthrough obtained for initial concentrations of 300, 400 and 500 mg/L of divalent cadmium ions are 2425.95, 2679.14, 4265.51 mg/g of adsorbent, and 18.33, 15.18 and 19.33 min, respectively.
    Keywords: Nano hydroxyapatite, Absorption, Cadmium, Fixed bed reactor
  • Mohammad Hosein Jalalpur, Negin Manavizadeh, Mojgan Sadeghian Lemraski Pages 59-66
    In this paper, the effect of Pd decorated Carbon nanotube system for Carbon monoxide gas sensor applications was studied. Various positions of Pd atom and CO molecule have been considered and investigated using ab initio atomic simulator software (Siesta and Quantumwise (to obtain the most appropriate structure for enhancing the sensitivity of Carbon nanotubes. According to the simulation results, the most stable configuration of Pd atom and CO molecule are obtained while Pd atoms stand parallel to the CNT with no carbon vacancy on and CO molecule approaches the Carbon nanotube with its Carbon atom. Results indicate that the obtained structure can be considered as an interesting candidate for gas sensing devices.
    Keywords: Carbon, monoxide gas sensor, CNT, Pd Decorated, Ab initio simulation