فهرست مطالب

فصلنامه نانو مواد
پیاپی 13 (بهار 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/03/11
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مریم برزگر*، حمید هراتی زاده صفحات 1-9
    در این مقاله، نانوسیم های SnO2 با قطر متفاوت به روش رسوب دهی بخار شیمیایی (CVD) بر روی زیرلایه های آلومینا، کوارتز و سیلیکون (100) سنتز شدند. نانوساختارهای یک بعدی سنتز شده بوسیله پراش پرتو X، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف فوتولومینسانس و میکروسکوپ الکترونی عبوری مشخصه یابی شدند. از نانوسیم های SnO2 به عنوان لایه حساس و فعال در ساخت حسگر گاز استفاده شده است. برای ایجاد اتصال الکتریکی یک جفت الکترود طلا بر روی لایه نازک نانوسیم های SnO2 لایه نشانی شد. عملکرد حسگری نانوساختارهای SnO2 سنتز شده برای دو گاز مهم و پرکاربرد گاز مایع و بخار اتانول بررسی شده است. به منظور بهینه کردن شرایط حسگری و عملکرد حسگر، حساسیت و پاسخ نانوسیم های SnO2 در گستره دمایی 50 تا °C 300 بررسی شد و پارامترهای مهمی چون زمان پاسخ دهی، زمان بازیافت و دمای کار برای قطعات ساخته شده بدست آمد. در دماهای بالا، حسگر ساخته شده نسبت به غلظت های بسیار کم گاز مایع (LPG) حساسیت قابل قبولی را نشان داده است. از طرف دیگر این حسگر زمان پاسخ دهی و بازیافت کوتاهی را برای تشخیص بخار اتانول در دمای کار °C 200 از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: رسوب دهی بخار شیمیایی، اکسید قلع، حسگر گاز، گاز مایع، بخار اتانول
  • مینا امیرمزلقانی*، فرشید رئیسی، فرشته قهرمانی، مهدی خواجه صفحات 10-19
    در این پژوهش پاسخ دهی نوری نانولایه گرافین، به کمک ساخت دیود شاتکی نانوگرافین- سیلیکون مورد بررسی قرار گرفته است. جهت ایجاد پیوند شاتکی، نانولایه ای از گرافین بر روی زیرلایه ای از سیلیکون قرار گرفته است. زیرلایه سیلیکونی تا ضخامت 270 نانومتر اکسید شده است و پس از لایه نشانی های کروم- طلا (ضخامت لایه های کروم- طلا به ترتیب 50 و150 نانومتر است)، با استفاده از ماسک مخصوصی الگو شده است. منحنی مشخصه های (جریان- ولتاژ) دیود شاتکی نانوگرافین- سیلیکون تحت تابش هایی با طول موج های 670، 700 و 1100 نانومتر و نیز تحت تابش نور زرد مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته اند. به منظور مشخص شدن نقش نانولایه گرافین در ایجاد جریان نوری، امواج 700 و 1100 نانومتری به پشت قطعه ساخته شده نیز تابانده شده اند و جریان های نوری تولید شده از پشت و جلوی قطعه با هم مقایسه شده اند. نتایج آزمایشات نشان می دهد که جریان نوری تولید شده تحت تابش های 700 و 1100 نانومتری و از جلوی قطعه، به ترتیب 23 برابر و 17 برابر نسبت به پشت قطعه افزایش یافته است. این افزایش می تواند تاثیر نانولایه گرافین را در امر آشکارسازی مشخص کند و همچنین مشخص کننده مقدار زیاد جریان نوری تولید شده در گرافین در حالت تابش از جلو است. منحنی مشخصه های قطعه تحت تابش های 670 نانومتر و نور زرد، علاوه بر نشان دادن جریان نوری تولید شده، نشان دهنده ولتاژ نوری تولید شده در قطعه نیز است و کاربرد آن به عنوان سلول خورشیدی را آشکار می کنند. در این پژوهش، همچنین به تحلیل فیزیکی خواص نوری نانولایه گرافین پرداخته شده است و تئوری هایی که تولید جریان نوری در گرافین را بیان می کنند، مورد بررسی قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: نانوگرافین، سیلیکون، دیود شاتکی، سلول خورشیدی
  • محمدرضا رحیمی پور*، محمدرضا واعظی صفحات 20-28
    در این تحقیق، لایه های نازک نانوساختار اکسید قلع خالص و آلاییده شده با فلز روی به روش لایه نشانی اشعه الکترونی لایه نشانی شدند. پراش اشعه ایکس از لایه های نازک ایجاد شده وجود اکسید قلع آمورف با ترکیب شیمیایی (SnO) را نشان داد. سیکل عملیات حرارتی در دمای °C 500 و به مدت 10 ساعت بر روی فیلم های نازک تشکیل شده انجام شد که منجر به ایجاد ساختار تتراگونال دی اکسید قلع (SnO2) نانوساختار شد. تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) نشان دادند که مورفولوژی فیلم های نازک ایجاد شده بعد از لایه نشانی بسیار صاف و ریز می باشد، اما با اعمال عملیات حرارتی بر روی آنها مورفولوژی فیلم ها به تدریج خشن می شود. علاوه بر این تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان دادند که ساختار فیلم های نازک ایجاد شده همگن و فشرده می باشد. همچنین نقشه عنصری از فیلم های نازک، توزیع همگن عنصر روی در ساختار دی اکسید قلع را اثبات کرد. در انتها ارزیابی الکتروشیمیایی لایه های نازک دی اکسید قلع خالص و آلاییده شده به عنوان آند به صورت گالوانواستاتیکی در محدوده پتانسیل صفر تا 7/1 ولت انجام شد. نتایج نشان دادند که در طول فرآیند شارژ/ دشارژ ظرفیت ویژه لایه های نازک اکسید قلع خالص از μAhcm-2μm-1 5/69 به μAhcm-2μm-1 6/137 برای لایه های نازک اکسید قلع آلاییده با فلز روی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: آند، لایه نازک، اکسید قلع نانوساختار، میکروباتری
  • زهرا ابوالقاسمی*، مرتضی تمیزی فر، کاوه ارزانی، علی نعمتی، ارسیا خانفکر صفحات 29-34
    این تحقیق با هدف بررسی ویژگی های سنتز پودر اکسید سریم و اکسید نیکل که به طور همزمان در زیرکونیای پایدار شده با ایتریا دوپ شدند، انجام گرفته است. روش انتخابی برای سنتز، سل-ژل پلیمری (پچینی) می باشد. این روش قابلیت تولید محصولاتی همگن با خلوص و اکتیویته بالا را دارد. برای تهیه پودر زیرکونیای پایدار شده با ایتریا (8 درصد مولی ایتریا) از تتراکلراید زیرکونیم و نیترات ایتریم به عنوان منبع تامین زیرکونیا و ایتریا، همچنین از نیترات سریم و نیترات نیکل به عنوان منبع تامین سریا و اکسید نیکل استفاده شد. نمونه های سنتز شده بعد از خشکایش در دمای °C 140 به مدت 24 ساعت، در دمای °C 900 به مدت 2 ساعت کلسینه شدند. ویژگی های پودر سنتز شده به کمک روش های DTA/TG، XRD، SEM و TEM به ترتیب برای بررسی محدوده دمای تشکیل فاز، تشخیص فازهای موجود در آن و بررسی خواص ریزساختاری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیز حرارتی محدوده دمایی تشکیل فاز بدست آمده از آنالیز XRD را تایید می کند. اندازه متوسط کریستالی فاز مورد نظر که توسط روش شرر محاسبه شد، nm 11 می باشد. بر اساس نتایج SEM و TEM مورفولوژی کروی گزارش شده است.
    کلیدواژگان: سل، ژل، زیرکونیای پایدار شده با ایتریا، اکسید سریم، اکسید نیکل
  • ایمان مباشرپور*، اسماعیل صلاحی، هودسا مجیدیان صفحات 35-44
    حضور فلزات سنگین در پسماند و فاضلاب های روان یکی از خطرات اساسی است که باعث بروز خطرات شده و بر روی سلامتی انسان، جانداران موجود در آن اقلیم و گیاهان تاثیر می گذارد. حذف فلزات سنگین بوسیله فرآیند جذب و رسوب دهی به عنوان سازوکارهای عمومی کاهش آسیب ناشی از فلزات سنگین مورد توجه است. در این پژوهش امکان ارزیابی حذف یون Cd2+ از محلول های آبی بوسیله نانوبلورک های تری کلسیم فسفات بررسی شد. همچنین تاثیر عامل های فرآیند جذب مانند غلظت اولیه یون، جرم جاذب، دما و pH مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت اولیه یون مورد بررسی، دما و همچنین pH ظرفیت جذب افزایش یافته و با افزایش جرم ماده جاذب، ظرفیت جذب یون Cd2+ توسط تری کلسیم فسفات نانوبلورین کاهش می یابد. عامل های گوناگون ترمودینامیک، چون ∆G°،∆H° و ∆S° محاسبه شد. پارامترهای ترمودینامیکی اندازه گیری شده در سیستم جذب در نظر گرفته شده، نشان دادند که فرآیند جذب به صورت طبیعی خودبخود و گرماگیر می باشد.
    کلیدواژگان: تری کلسیم فسفات نانوبلورین، فلز سنگین کادمیم، جذب، ترمودینامیک
  • صاحبعلی منافی*، بردیا حاج علیزاده صفحات 45-54
    در این پژوهش، پوشش ابرآبگریزی از پلی پروپیلن گرید (MFI 6) با نانوذرات اکسید روی به روش ریخته گری محلولی بر روی شیشه تولید شد و شرایط بهینه معرفی گردید. ریخته گری محلولی به عنوان روشی ساده و کم هزینه می باشد که برای تولید پوشش ابرآبگریز استفاده شد و تاثیر دو پارامتر غلظت نانوذرات اکسید روی و دمای خشک شدن بر خواص نهایی و عملکرد پوشش های ابرآبگریز بررسی گردید. مطالعه بر روی آبگریزی پوشش ها بر مبنای آزمون زاویه تماس (CA) نشان داد که رفتار ابرآبگریزی از خود به نمایش می گذارد و طبق مشاهدات دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) پوششی با سطحی زبر و آبگریز بدست آمد بطوریکه سطح هر چه زبرتر باشد زاویه تماس بالاتر ایجاد می شود اگر این مقدار به 150 تا 180 درجه برسد سطح ابرآبگریز خواهد شد. افزایش غلظت نانوذرات اکسید روی به پلی پروپیلن باعث ایجاد زبری بیشتر در سطح شد. زبری بوجود آمده در سطح دارای مقیاس نانو و میکرو بود که با افزایش بیش از اندازه نانوذرات اکسید روی از زبری پوشش کاسته شد و آبگریزی آن کاهش پیدا کرد که دلیل آن انباشتگی نانوذرات اکسید روی است.
    کلیدواژگان: اکسید روی، پلی پروپیلن، ریخته گری محلولی، پوشش های ابرآبگریز
  • احسان الله اتفاقی، حجت احمدی*، علیمراد رشیدی، سید سعید محتسبی صفحات 55-61
    هدف از این مطالعه بررسی تاثیر نانوصفحات گرافن بر روی خواص روغن موتور می باشد. گرانروی، شاخص گرانروی، نقطه اشتعال و نقطه ریزش روغن موتور SAE 20W50، به عنوان چهار پارامتر کیفی و موثر در عملکرد روغن موتور مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده نشان داد که نقطه اشتعال و نقطه ریزش در روغن حاوی نانوصفحات گرافن با غلظت 2/0 درصد وزنی، به ترتیب به میزان 7/6 و 1/11 درصد نسبت به روغن پایه بهبود داشتند. هر چند گرانروی نانوروانکارها به عنوان یک پارامتر بسیار مهم در امر روانکاری، با بالا رفتن غلظت گرافن کمی افزایش یافت. از بین روش های مختلف انجام شده برای پراکنده کردن نانوذرات درون روغن پایه، استفاده از آسیاب گلوله ای سیاره ای به عنوان بهترین روش برای پایدارسازی نانوصفحات گرافن درون روغن موتور تعیین شد.
    کلیدواژگان: نانوصفحات گرافن، روغن موتور، گرانروی، نقطه اشتعال، نقطه ریزش
  • محمدحسین دیبایی بناب*، محمد بهشاد شفیعی، محمدحسن نوبختی صفحات 62-71
    این مقاله یک تحقیق تجربی بر روی انتقال حرارت جابجایی اجباری جریان فروسیال در داخل یک لوله مسی مدور در حضور یک میدان مغناطیسی متناوب را مطالعه می کند. جریان از طریق یک لوله تحت شار حرارتی یکنواخت و آرام عبور می کند. شدت بخشیدن به انتقال ذرات و آشفتگی در لایه مرزی با استفاده از اثر میدان مغناطیسی بر روی نانوذرات برای افزایش انتقال حرارت بیشتر، هدف اصلی در این کار بوده است. رژیم های جابجایی پیچیده ناشی از فعل و انفعالات میان نانوذرات مغناطیسی تحت شرایط مختلف مورد مطالعه قرار گرفتند. فرآیند انتقال حرارت با غلظت ها و حجم های مختلف، تحت فرکانس های مختلف میدان مغناطیسی اعمال شده و بصورت دقیق مورد بررسی قرار گرفتند. ضریب انتقال حرارت جابجایی آب مقطر و فروسیال اندازه گیری و تحت شرایط مختلف با یکدیگر مقایسه شدند. اثرات میدان مغناطیسی، غلظت حجمی و عدد رینولدز بر روی ضریب انتقال حرارت جابجایی به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفته و شرایط بهینه بدست آمده است. افزایش فرکانس متناوب میدان مغناطیسی و کسر حجمی، منجر به افزایش بهتر انتقال حرارت شده است. اثر میدان مغناطیسی در اعداد رینولدز کم بالاتر بوده، و حداکثر افزایش 6/27% می باشد که در انتقال حرارت جابجایی مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت جابجایی، فروسیال، میدان مغناطیسی متناوب
|
  • M. Barzegar*, H. Haratizadeh Pages 1-9
    In this paper, tin dioxide (SnO2) nanowires with different diameter have been fabricated for gas sensor applications by a chemical vapour deposition (CVD) technique. Alumina (Al2O3), quartz, and gold Au-coated silicon (Si) (100) were used as substrates. X-ray diffraction (XRD), photoluminescence spectroscopy (PL), and a scanning electron microscope were employed to characterize the synthesized products. Nanostructured gas sensor devices were fabricated using SnO2 nanowires as the active layer and gold (Au) for the electrode contacts. Gas sensing performance of synthesized SnO2 nanostructures are studied for two most widely used gases suchas liquefied petroleum gas (LPG) and ethanol (C2H5OH) vapor. The responses of SnO2 nanowires were checked at different temperatures ranging from 50 to 300 °C, so as to optimize sensing efficiency. Sensing performances were discussed for parameters such as response time, recovery time, and operating temperature. Fabricated sensor is shown a high sensitivity to low concentrations of LPG at elevated temperatures. Prepared sensor was revealed fast response and recovery time at working temperature of 200 °C for ethanol vapor detection.
    Keywords: Chemical vapor deposition, Tin dioxide, Gas sensor, LPG, Ethanol vapor
  • M. Amir Mazlaghani*, F. Raissi, F. Ghahramani, M. Khajeh Pages 10-19
    This paper reports on the photo detection properties of graphene nano layer, based on the fabrication of graphene-Si Schottky diode. To fabricate this Schottky junction, a graphene nano layer has been deposited on Si substrate. The Si substrate is oxidized to 270 nm thickness and is patterned with a specific mask after Cr/Au deposition (the thickness of Cr/Au are 50 nm and 150 nm, respectively). The current-voltage (C-V) curves of the diode are analyzed under 670, 700 and 1100 nm illuminations and also under yellow light radiations. To investigate the photo detection properties of graphene nano layer in Schottky diode structure, 700 and 1100 nm radiations are also illuminated to the backside of the diode and then the photo-generated current under both front and back side illuminations are compared. The experiment results demonstrate that the generated currents in the front side mode and under 700 and 1100 nm illuminations have been increased about 23 and 17 times in comparison with the backside mode. This rise in the current shows the graphene effect in photo detection mechanism and also shows the great amount of photo generated current in graphene in the front side illuminations. The C-V curves of the diode under 670 nm and yellow light illuminations demonstrate not only the photo-generated current but also the photo voltage which shows graphene potential for being used as the solar cell. The optical properties of graphene are also discussed in this paper and many theories which can describe the generation of photo current in graphene are presented.
    Keywords: Graphene nano, layer, Si, Schottky diode, Solar cell
  • M.R. Rahimipour*, M.R. Vazei Pages 20-28
    In this research, Nanocrystalline Zn-doped and pure tin oxide thin films were synthesized by electron beam evaporation technique. X-ray diffraction patterns indicated that as deposited thin films were amorphous SnO. Heat treatment at 500 °C for 10 h was applied to the as deposited thin films, which led to nanocrystalline tetragonal SnO2. AFM images showed that the morphology of as-deposited thin films was very smooth and fine, however, heat treatment caused that the morphology of thin films were gradually rough. Furthermore, SEM images revealed that the microstructure of thin films was compact and homogeneous. Elemental mapping of thin films proved the homogeneous distribution of zinc atoms in the structure of SnO2. Finally, electrochemical evaluation of pure and Zn-doped tin oxides as anodes for microbatteries was investigated by using galvanostatic charge/discharge in the potential range of 0-1.7 voltage. The results showed that specific capacity of pure tin oxide thin films increased from 69.5 μAhcm-2μm-1 to 137.6 μAhcm-2μm-1 for Zn-doped tin oxide thin films.
    Keywords: Anode, Thin film, Nanocrystalline tin oxide, Microbatteries
  • Z. Abolghasemi*, M. Tamizifar, K. Arzani, A. Nemati, A. Khanfekr Pages 29-34
    This study examined the powder synthesis characteristics of nickel and cerium oxide dopants together into yttria stabilized zirconia. A polymeric sol-gel (pechini) process has been used for preparation of nanocrystalline powder. This route has the ability to provide homogeneous products with high purity and activity. The starting materials used in this investigation werezirconium tetrachloride, yttrium nitrate, cerium nitrate and nickel nitrate. The samples (gels) after drying at 140 °C during a night (24 h), were calcined at 900 °C for 2 h. DTA-TG, XRD, SEM and TEM analyses are used respectively to investigate the phase formation temperature of nano powders, distinct the phases and investigate the microstructures. The results of thermal analysisconfirm the range of phase formation temperature that obtained from XRD analysis. Ni/Ce-YSZ powder with the mean crystallite size of 11 nm was calculated by Scherrer equation. Based on the SEM and TEM analyses, spherical morphology has been reported.
    Keywords: Sol-gel, Yttria stabilized zirconia, Cerium oxide, Nickel oxide
  • I. Mobasherpour*, E. Salahi, H. Majidian Pages 35-44
    The presence of heavy metals in aqueous waste streams has become a problem due to its harmful effects on human health and to the fauna and flora of receiving water bodies. Metal immobilization through adsorption and precipitation is considered as a common mechanism to decrease the hazards of heavy metal. The objective of this study is to assess the uptake of, Cd2 from aqueous solution by nanocrystalline tri-calcium phosphate (TCP). The study also investigates the effects ofparameters such as initial concentration ion, adsorbent mass, temperature, and pH. According to the experimental results, increase in initial concentration ion, temperature and pH resulted in increase in adsorption capacity, Increasing mass adsorbent decreased the adsorption of C 2 by nanocrystalline TCP. Various thermodynamic parameters, such as ΔG°, ΔH° and ΔS° have been calculated. The thermodynamics of all ions onto nano-TCP system indicates spontaneous and endothermic nature of the process.
    Keywords: Nanocrystalline TCP, Heavy metal cadmium, Adsorption, Thermodynamics
  • S.A. Manafi*, B. Hajalizadeh Pages 45-54
    In this research, a super hydrophobic coating grade polypropylene (MFI6) with nanoparticles of ZnO was produced on glass by using solution casting technique and the optimal conditions were introduced as well. Solution casting as a simple and inexpensive method does not require any special equipment in order to produce super hydrophobic coatings. Therefore, the effect of two parameters namely, the concentration nanoparticles of ZnO and the drying temperature, on the final properties and performance hydrophobic coatings were investigated. Regarding the studies which have been done on coatings based on the hydrophobicity of the contact angle (CA), it was showed that the hydrophobicity of super hydrophobic coatings behavoirs were exhibited and according to observations of a scanning electron microscope (SEM) devise, a rough and hydrophobic surface was resulted. Thus, the rougher the surface, the higher contact angle is generated, and if this value reaches 150 to 180 °C, the surface would change to a super hydrophobic surface. Increasing the concentration of ZnO nanoparticles to polypropylene has led to more surface roughness. Therefore, the created surface roughness was in micro and nanoscale, while because of an extreme increase in ZnO nanoparticles, the surface roughness was reduced and hydrophobicity was decreased as well due to high accumulation.
    Keywords: Zinc oxide, Polypropylene, Casting, Solution, Super hydrophobic coatings
  • E. Ettefaghi, H. Ahmadi*, A. Rashidi, S.S. Mohtasebi Pages 55-61
    This study will outline graphene nanosheets effects on engine oil. Viscosity, viscosity index, flash point and pour point of SAE 20W50 engine oil as four qualitative and effective parameters of oil functionality were investigated. The obtained results are shown that flash point and pour point in the sample including graphene nanosheets with 0.2wt.% concentration, improved 6.7% and 11.1%, respectively, compare with base oil. Although, nano-lubricants viscosity as a major factor in lubricating process, slightly surged when graphene added. There are various methods on dispersing of nanoparticles inside the base oil among which planetary ball mill is the best one to meet the need of graphene nanosheets stabilization.
    Keywords: Graphene nanosheets, Engine oil, Viscosity, Flash point, Pour point
  • M.H. Dibaei*, M.B. Shafii, M.H. Nobakhti Pages 62-71
    Research study presents an experimental investigation on forced convection heat transfer of an aqueous ferro-fluid flow passing through a circular copper tube in the presence of an alternating magnetic field. The flow passes through the tube under a uniform heat flux and laminar flow conditions. The primary objective was to intensify the particle migration and disturbance of the boundary layer by utilizing the magnetic field effect on the nanoparticles for more heat transfer enhancement. Complicated convection regimes caused by interactions between magnetic nanoparticles under various conditions were studied. The process of heat transfer was examined with different volume concentrations and under different frequencies of the applied magnetic field in detail. The convective heat transfer coefficient for distilled water and ferro-fluid was measured and compared under various conditions. The results showed that applying an alternating magnetic field can enhance the convective heat transfer rate. The effects of magnetic field, volume concentration and Reynolds number on the convective heat transfer coefficient were widely investigated, and the optimum conditions were obtained. Increasing the alternating magnetic field frequency and the volume fraction led to better heat transfer enhancement. The effect of the magnetic field in low Reynolds numbers was higher, and a maximum of 27.6% enhancement in the convection heat transfer was observed.
    Keywords: Convective, Heat transfer, Enhancement, Ferro, fluid, Alternating magnetic field