فهرست مطالب

مجله مواد و فناوری های پیشرفته
سال ششم شماره 2 (تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/30
  • تعداد عناوین: 9
|
  • طاهره ابراهیمی صدرآبادی، سعیدرضا الله کرم، ناصر توحیدی صفحات 1-8
    در یک دهه گذشته تحقیقات گسترده ای در زمینه پوشش های خودترمیم شونده صورت گرفته است. در مقاله حاضر به تولید و مشخصه یابی میکروکپسول های حاوی رزین اپوکسی (به عنوان ماده ترمیم کننده) پرداخته شده است. ماده تشکیل دهنده پوسته میکروکپسول ها اوره- فرمالدهید است که با استفاده از روش پلیمریزاسیون درجا تولید شده است. این کپسول ها جهت استفاده در پوشش های خودترمیم شونده حاوی میکروکپسول ساخته شده اند. بررسی خواص مختلف میکروکپسول های تولیدی با استفاده از ابزارهای مختلفی نظیر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، آنالیز توزین حرارتی (TGA) و گرماسنجی افتراقی (DSC) صورت گرفت. نتایج به دست آمده حاکی از تولید موفقیت آمیز این میکروکپسول ها است. قطر میکروکپسول های تولیدی به طور متوسط 100 میکرون است و دارای سطح خارجی مملو از نانوذرات اوره- فرمالدهید می باشد که به چسبندگی بیشتر این میکروکپسول ها به زمینه دلخواه کمک می نماید. میکروکپسول های تولیدی دارای پایداری شیمیایی و حرارتی مناسب جهت کاربردهای مختلف در زمینه پوشش های خودترمیم شونده هستند.
    کلیدواژگان: میکروکپسول، اپوکسی، خودترمیم شونده، پوشش هوشمند
  • محسن افسری ولایتی، امیرعلی یوزباشی، حسین نورانیان، سید محمد زهرایی صفحات 9-15
    نانولوله های اکسید تیتانیم خواص منحصر به فردی برای کاربرد در سیستم های فوتوکاتالیستی فراهم می آورند. امروزه افزایش بازدهی فوتوکاتالیستی نانولوله های اکسید تیتانیم در محدوده نور مرئی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، تاثیر دمای عملیات حرارتی در محدوده 400 تا 700 درجه سانتی گراد بر خواص فوتوکاتالیستی نانولوله های اکسید تیتانیم اصلاح شده با عناصر طلا و نقره مورد ارزیابی قرار گرفت. نانولوله های اکسید تیتانیم به روش آندایزینگ سنتز شدند و سپس، با نانوذرات نقره و طلا به ترتیب با روش های غوطه وری و کندوپاش، اصلاح سطحی شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری با قدرت تفکیک بالا به همراه آنالیز طیف سنجی پراکندگی انرژی، تشکیل نانوذرات طلا و نقره بر روی نانولوله های اکسید تیتانیم با قطر حدود 60 نانومتر را تایید کردند. با افزایش دمای عملیات حرارتی درصد فاز روتایل نسبت به آناتاز افزایش یافت و حالت های ترکیبی متفاوتی از عناصر طلا و نقره ظاهر شدند که منجر به گسترش طیف جذب نانوکاتالیست در نور مرئی گردید. با تغییر دمای عملیات حرارتی، بازدهی نانوکاتالیست در تجزیه متیلن بلو از 34 تا 76 درصد تغییر کرد که بیشترین بازدهی در دمای 500 درجه سانتی گراد مشاهده شد.
    کلیدواژگان: نانولوله های اکسید تیتانیم، نانوذرات طلا و نقره، عملیات حرارتی، تشدید پلاسمون سطحی
  • اکبر حیدرزاده، توحید سعید صفحات 17-24
    پیچیدگی تغییر شکل پلاستیک حین جوشکاری همزن اصطکاکی سبب می شود که جهت گیری بافت در نقاط مختلف جوش تغییر کند. بنابراین، باید بافت اولیه حاصل از آزمون پراش الکترونهای برگشتی در چارچوب تغییر شکل برشی مرجع قرار نگرفته و انتقال بافت اولیه به چارچوب بافت برشی مرجع ضروری می باشد. در این پژوهش، به بررسی بافت جوش همزن اصطکاکی برنج تک فازی پرداخته شد. نتایج نشان داد که A_1^* (111)[1 ̅1 ̅2]،A_2^* (111)[112 ]، C {001}〈110〉 و گاوس {011}〈100〉 اجزاء اصلی تشکیل دهنده بافت در ناحیه جوش هستند. اجزاء بافت برشی (A_1^*، A_2^* و C) نشان دهنده تبلور مجدد دینامیکی پیوسته به عنوان سازوکار غالب و حضور بافت گاوس تاییدکننده تبلور مجدد دینامیکی ناپیوسته به عنوان سازوکار محتمل دیگر در پیدایش ریزساختار نهایی تعیین شد. در این پژوهش، ابتدا پوشش اکسید تیتانیم متخلخل حاوی کلسیم فسفات (CaP) بر روی زیر لایه تیتانیم خالص تجاری (CP-Ti) به وسیله فرآیند اکسیداسیون میکروقوس (MAO) در ولتاژهای مختلف 300، 330 و V 360 به مدت پنج دقیقه ایجاد شد. سپس، پوشش شیشه زیست فعال 45S5 (BG) به وسیله فرآیند لایه نشانی الکتروفورتیک (EPD) بر روی زیرلایه اصلاح شده، تشکیل شد. ترکیب فازی، عوامل ساختاری، ریز ساختار و ترکیب شیمیایی میان لایه MAO ایجاد شده در ولتاژهای مختلف و پوشش BG، به ترتیب به وسیله پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی تفرق انرژی (EDS) بررسی شد. رفتار حرارتی پوشش BG به وسیله آنالیز هم زمان گرماسنجی افتراقی (DSC) و توزین حرارتی (TG) مطالعه شد. میکروساختار به دست آمده بعد از اصلاح CP-Ti به روشMAO در ولتاژ V 360، نشان داد که لایه سطحی میکرومتخلخل TiO2 به طور گسترده ای با خوشه های به هم پیوسته هیدروکسی آپاتیت (HA) با نسبت کلسیم به فسفر نزدیک به استخوان تشکیل می شود. اندازه گیری های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول شبیه سازی شده بدن (SBF) و آزمون ریزخراش نشان دادند که استفاده از پوشش BG بر روی CP-Ti اصلاح شده با استفاده از ترکیب روش های MAO و EPD باعث افزایش مقاومت به خوردگی و چسبندگی پوشش به زیرلایه می شود. ورق آلومینیوم 1050 تغییر شکل شدید یافته تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی در شرایط مختلف فرآوری بدون نانوذرات در دمای اتاق و فرآوری به همراه نانوذرات در محیط نیتروژن مایع قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که پس از سه پاس فرآوری، توزیع مناسبی از نانوذرات در منطقه اغتشاش یافته حاصل می شود. هم چنین مطالعات پراش الکترون های بازگشتی (EBSD) از منطقه مذکور مبین این مساله است که در مقایسه با نمونه تغییرشکل شدید یافته و فرآوری شده بدون نانوذرات و در دمای اتاق، فرآوری به همراه نانوذرات و در محیط نیتروژن مایع از وقوع رشد دانه شدید در منطقه اغتشاش یافته جلوگیری به عمل می آورد و ساختار بسیار ریزدانه حاصل می کند. به علاوه، استفاده از نانوذرات و محیط خنک کننده تغییری در جهت گیری ترجیحی دانه ها و سازوکار تبلور مجدد در منطقه اغتشاش یافته ایجاد نمی نماید. بررسی ها حاکی از آن است که سازوکار تبلور مجدد در منطقه اغتشاش یافته، بازیابی دینامیکی و تبلور مجدد دینامیکی پیوسته می باشد و در شرایط فرآوری در محیط نیتروژن مایع، تبلور مجدد دینامیکی ناپیوسته نیز به طور محدودی اتفاق می افتد. نتایج سختی سنجی نشان داد که استفاده هم زمان محیط خنک کننده و نانوذرات تاثیر چشمگیری بر بهبود خواص مکانیکی ناحیه اغتشاش یافته دارد.فرآیند \\\\\\\«فعال سازی مذاب توسط کرنش (SIMA) \\\\\\\» یک فرآیند نیمه جامد است که به منظور تشکیل ساختار گلبولی در آلیاژ ها به کار گرفته می شود. در این فرآیند، آلیاژ مورد نظر ابتدا تحت کرنش قرار می گیرد و سپس در دمای نیمه جامد به مدت مشخصی نگه داری می شود. در این پژوهش، از فرآیند SIMA برای تشکیل ساختار گلبولی در آلیاژ آلومینیوم 7075 استفاده شده و تاثیر چهار عامل مقدار کرنش، دمای اعمال کرنش، دمای نگه داری نیمه جامد (کسرحجمی مذاب) و زمان نگه داری نیمه جامد بر روی اندازه متوسط دانه ها و هم چنین ضریب شکل آن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. نتایج نشان داد که نمی توان یک سازوکار خاص را برای گلبولی شدن دانه ها در فرآیند SIMA در نظر گرفت. بلکه با توجه به مقدار کسر حجمی مذاب و مقدار کرنش، سازوکار غالب متفاوت خواهد بود و بیشترین رقابت بین تبلور مجدد و ذوب داخلی دانه ها اتفاق می افتد. هم چنین نتایج نشان داد که در فرآیند SIMA ، درصد ازدیاد طول به طور قابل ملاحظه ای نسبت به حالت T6 افزایش می یابد در حالی که استحکام کاهش زیادی ندارد.
    کلیدواژگان: جوشکاری همزن اصطکاکی، بافت، تفرق الکترونهای برگشتی، برنج
  • میلاد قربان زاده، سید محمد مهدی هادوی، رضا ریاحی فر، مسعود محمدی رهورد، رامین بدرنژاد صفحات 25-33
    در این پژوهش، پودر کاتدی LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 به روش سنتز احتراقی محلول اسیدسیتریک/ نیترات تولید گردید. اثر نسبت سوخت به اکسید کننده (5/0، 75/0، 1 و 5/1)= F/O و هم چنین اثر تغییرات دمای کلسیناسیون (700 ، 800 ، 850 و900 درجه سانتی گراد) بر روی تغییرات ساختاری و عملکرد الکتروشیمیایی نمونه ها بررسی شد. تحولات ساختاری پودرهای سنتز شده توسط آنالیز حرارتی افتراقی (DTA )، آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD )، طیف ‏سنج نشری پلاسمای جفت شده القایی (OES-ICP) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM ) مطالعه شد. علاوه براین، تاثیر دمای کلسیناسیون بر عملکرد الکتروشیمیایی نمونه ها توسط آزمون شارژ/ تخلیه و سیکل پذیری ارزیابی شد. نتایج نشان داد که بهترین عملکرد الکتروشیمیایی با ظرفیت تخلیه mAh/g 159 در جریان ثابت mA/cm2 1/0 و سیکل پذیری 95% بعد از 20 سیکل مربوط به نمونه کلسینه شده در دمای °C 850 و نسبت 1=F/O است. بهبود عملکرد الکتروشیمیایی در این نمونه با افزایش نظم کاتیونی لایه ها و هم چنین کاهش مسیر نفوذ یونی ذرات یکنواخت نانومتری قابل توجیه است.در این پژوهش، ابتدا پوشش اکسید تیتانیم متخلخل حاوی کلسیم فسفات (CaP) بر روی زیر لایه تیتانیم خالص تجاری (CP-Ti) به وسیله فرآیند اکسیداسیون میکروقوس (MAO) در ولتاژهای مختلف 300، 330 و V 360 به مدت پنج دقیقه ایجاد شد. سپس، پوشش شیشه زیست فعال 45S5 (BG) به وسیله فرآیند لایه نشانی الکتروفورتیک (EPD) بر روی زیرلایه اصلاح شده، تشکیل شد. ترکیب فازی، عوامل ساختاری، ریز ساختار و ترکیب شیمیایی میان لایه MAO ایجاد شده در ولتاژهای مختلف و پوشش BG، به ترتیب به وسیله پراش اشعه ایکس (XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی تفرق انرژی (EDS) بررسی شد. رفتار حرارتی پوشش BG به وسیله آنالیز هم زمان گرماسنجی افتراقی (DSC) و توزین حرارتی (TG) مطالعه شد. میکروساختار به دست آمده بعد از اصلاح CP-Ti به روشMAO در ولتاژ V 360، نشان داد که لایه سطحی میکرومتخلخل TiO2 به طور گسترده ای با خوشه های به هم پیوسته هیدروکسی آپاتیت (HA) با نسبت کلسیم به فسفر نزدیک به استخوان تشکیل می شود. اندازه گیری های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول شبیه سازی شده بدن (SBF) و آزمون ریزخراش نشان دادند که استفاده از پوشش BG بر روی CP-Ti اصلاح شده با استفاده از ترکیب روش های MAO و EPD باعث افزایش مقاومت به خوردگی و چسبندگی پوشش به زیرلایه می شود. ورق آلومینیوم 1050 تغییر شکل شدید یافته تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی در شرایط مختلف فرآوری بدون نانوذرات در دمای اتاق و فرآوری به همراه نانوذرات در محیط نیتروژن مایع قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری نشان داد که پس از سه پاس فرآوری، توزیع مناسبی از نانوذرات در منطقه اغتشاش یافته حاصل می شود. هم چنین مطالعات پراش الکترون های بازگشتی (EBSD) از منطقه مذکور مبین این مساله است که در مقایسه با نمونه تغییرشکل شدید یافته و فرآوری شده بدون نانوذرات و در دمای اتاق، فرآوری به همراه نانوذرات و در محیط نیتروژن مایع از وقوع رشد دانه شدید در منطقه اغتشاش یافته جلوگیری به عمل می آورد و ساختار بسیار ریزدانه حاصل می کند. به علاوه، استفاده از نانوذرات و محیط خنک کننده تغییری در جهت گیری ترجیحی دانه ها و سازوکار تبلور مجدد در منطقه اغتشاش یافته ایجاد نمی نماید. بررسی ها حاکی از آن است که سازوکار تبلور مجدد در منطقه اغتشاش یافته، بازیابی دینامیکی و تبلور مجدد دینامیکی پیوسته می باشد و در شرایط فرآوری در محیط نیتروژن مایع، تبلور مجدد دینامیکی ناپیوسته نیز به طور محدودی اتفاق می افتد. نتایج سختی سنجی نشان داد که استفاده هم زمان محیط خنک-کننده و نانوذرات تاثیر چشمگیری بر بهبود خواص مکانیکی ناحیه اغتشاش یافته دارد.فرآیند «فعال سازی مذاب توسط کرنش (SIMA) » یک فرآیند نیمه جامد است که به منظور تشکیل ساختار گلبولی در آلیاژ ها به کار گرفته می شود. در این فرآیند، آلیاژ مورد نظر ابتدا تحت کرنش قرار می گیرد و سپس در دمای نیمه جامد به مدت مشخصی نگه داری می شود. در این پژوهش، از فرآیند SIMA برای تشکیل ساختار گلبولی در آلیاژ آلومینیوم 7075 استفاده شده و تاثیر چهار عامل مقدار کرنش، دمای اعمال کرنش، دمای نگه داری نیمه جامد (کسرحجمی مذاب) و زمان نگه داری نیمه جامد بر روی اندازه متوسط دانه ها و هم چنین ضریب شکل آن ها مورد ارزیابی قرار گرفت. به این منظور از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. نتایج نشان داد که نمی توان یک سازوکار خاص را برای گلبولی شدن دانه ها در فرآیند SIMA در نظر گرفت. بلکه با توجه به مقدار کسر حجمی مذاب و مقدار کرنش، سازوکار غالب متفاوت خواهد بود و بیشترین رقابت بین تبلور مجدد و ذوب داخلی دانه ها اتفاق می افتد. هم چنین نتایج نشان داد که در فرآیند SIMA ، درصد ازدیاد طول به طور قابل ملاحظه ای نسبت به حالت T6 افزایش می یابد در حالی که استحکام کاهش زیادی ندارد.
    کلیدواژگان: سنتز احتراقی محلول، دمای کلسیناسیون، نسبت سوخت به اکسید کننده (F، O)، پودر کاتدی LiNi0، 5Mn0، 3Co0، 2O2
  • امین رونقی صفحات 35-43
    در پژوهش حاضر، آلیاژسازی مکانیکی سیستم دوتایی آلومینیوم- منیزیم جهت تولید فازهای فوق اشباع و نانوساختار مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. برای این منظور، سه سیستم آلیاژی با مقادیر متفاوت منیزیم شامل wt% 10، wt% 30 و wt% 50 برای زمان های مختلف بین 2 تا 12 ساعت مورد آسیاکاری قرار گرفتند. مورفولوژی، ترکیب و ساختار فازی پودرهای آسیاکاری شده با درصدهای مختلف منیزیم توسط آنالیزهای متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفت. بر همین اساس، محصولات آسیاکاری به طور عمده شامل فازهای فوق اشباع و نانوساختار محلول جامد آلومینیوم (α) و فاز غنی از منیزیم Al12Mg17 (γ) گزارش شد. علاوه بر این، بر-اساس نتایج هیچ اثری از فاز تعادلی Al3Mg2 (β) در محصولات آسیاکاری دیده نشد. به کمک آزمایشات آنالیز حرارتی، پایداری حرارتی و رفتار اکسیداسیون فازهای فوق اشباع و نانوساختار تولید شده طی آسیاکاری مورد مطالعه قرار گرفت و تغییرات فازی پودرهای فوق اشباع سنتز شده حین عملیات تحت اتمسفرهای آرگون و هوا به صورت مجزا بررسی گردید.
    کلیدواژگان: آسیاکاری مکانیکی، پودر نانوساختار، آلیاژ آلومینیوم، منیزیم، پایداری حرارتی
  • سید محمدرضا درخشنده، محمد جواد اشراقی، سید محمد مهدی هادوی، مسعود مظفری، معصومه جواهری صفحات 45-53
    در این تحقیق، رشد لایه های کربن شبه الماسی (DLC) با استفاده از روش رسوب دهی شیمیایی از فاز بخار به کمک پلاسما (PECVD) بر روی زیرلایه ی AISI 316L انجام شد. به منظور بهبود چسبندگی این پوشش برروی فولاد قبل از فرآیند پوشش دهی، از عملیات نیتروکربوراسیون پلاسمایی استفاده شد. رفتار سلول استئوبلاست G292 بر فولاد فاقد پوشش، فولاد نیتروکربوره شده و فولاد پوشش داده شده با DLC مقایسه شد. نتایج حاصل از طیف سنجی رامان نشان داد که این پوشش از 39% پیوندهای الماسی یا sp3 برخوردار می باشد. نتایج حاصل از آزمون سمی بودن سلولی نمونه ها نشان داد که در فولاد L316 حدود 29 درصد از سلول-های استئوبلاست زنده مانده اند که دارای زیست سازگاری مناسبی نمی باشد. فرآیند نیتروکربوراسیون و پوشش دهی DLC به دلیل زیست سازگاری و پایداری شیمیایی آن به عنوان مانعی برای رهایش عناصر سمی در آلیاژ عمل کرده و زیست سازگاری این فولاد را تاحد زیادی بهبود می بخشد. بدین صورت که پس از فرآیند نیتروکربوراسیون و پوشش دهی DLC درصد زنده ماندن سلول های استئوبلاست به حدود 40 درصد و 71 درصد افزایش یافت.
    کلیدواژگان: کربن شبه الماسی، پوشش، زیست سازگاری، نیتروکربوراسیون پلاسمایی، رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک پلاسما
  • زهرا رنجبر نوازی، علی نعمتی، حمید اکبری جور، سودابه داوران صفحات 55-63
    نقاط کوانتومی، نیمه رسانا هایی در ابعاد کم تر از شعاع اکسایتونیک هستند که به دلیل اندازه کوچک و بروز پدیده حبس کوانتومی، خواص نوری منحصربه فردی، از جمله خاصیت فلورسانس قابل تنظیم با اندازه نقطه کوانتومی دارند. خاصیت فلورسانس، نسبت سطح به حجم بالا در نقاط کوانتومی و شیمی سطح آن ها در عامل دار شدن با بیومولکول های مختلف، قابلیت کاربرد در تشخیص و درمان هم زمان سلول های سرطانی را به آن ها می دهد. در این تحقیق نقاط کوانتومی InP/ZnS عاری از کادمیم و ایمنی بالاتر نسبت به نقاط کوانتومی پایه کادمیم، به روش کلوئیدی تزریق داغ سنتز شد و خواص نوری آن با توجه به طیف جذب UV-Vis و طیف نشر فوتولومینسانس بررسی شد. تصویر TEM نقاط کوانتومی سنتز شده نشان دهنده اندازه در حدود 10 نانومتر و مورفولوژی کروی بود. پس از انتقال نقاط کوانتومی با پروسه تعویض لیگاند از فاز آلی به فاز آبی، با فولیک اسید عامل دار شدند و سمی بودن نقاط کوانتومی فاقد گروه عاملی و عامل دار در غلظت های مختلف با روش MTT بر روی رده سلولی OVCAR-3 بررسی شد. نتایج حاصل نشان دهنده حدود 3/70 و 5/88 درصد زیست پذیری سلول های تیمارشده به ترتیب mg/ml 2/0از نقاط کوانتومی InP/ZnS فاقد گروه عاملی و عامل دار شده با فولات بود. میزان ورود نقاط کوانتومی فاقد گروه عاملی و متصل به فولیک اسید، به درون رده های سلولی OVCAR-3 و A549 با دستگاه فلوسایتومتری FACS بررسی شد و تفاوت چشم گیر میان میزان ورود سلولی مجموعه نقاط کوانتومی عامل دار شده نسبت به نقاط کوانتومی فاقد گروه عاملی در مورد رده سلولی حاوی گیرنده های فولیک اسید مشهود بود. نتایج حاصل قابلیت مجموعه نقاط کوانتومی InP/ZnS دو عاملی متصل به فولیک اسید را در تصویربرداری و دارورسانی موفق و هم زمان به سلول های سرطانی نشان داد.
    کلیدواژگان: نقاط کوانتومی InP، ZnS، فولیک اسید، دارورسانی، تصویربرداری زیستی
  • نوشین رئیسی خیرآبادی، نوشین سلمان تبریزی، پروانه سنگ پور صفحات 65-77
    وجود نیترات در آب آشامیدنی یکی از مشکلات محیط زیستی بزرگ در چند دهه اخیر بوده است. برای حذف این ترکیب روش های گوناگونی تاکنون ارائه شده است که در این مطالعه روش جذب با توجه به سهولت استفاده، سادگی و صرفه اقتصادی، بیشتر مورد بحث خواهد بود. در میان انواع جاذب ها، جاذب های کربنی به دلیل داشتن تخلخل زیاد، روش تهیه ساده و پایدرای شیمیایی به عنوان جاذب هایی مناسب برای این منظور استفاده می شوند که البته با توجه به ماهیت این جاذب ها و ساختار آنیون نیترات، جذب بهتر نیترات توسط جاذب های کربنی با انجام عملیات اصلاح سطح صورت می پذیرد. برای اصلاح سطح این جاذب ها روش های متعددی وجود دارد که در این مقاله مروری انواع این روش ها بیان می شود و پرکاربردترین و موثرترین آن ها به تفصیل توضیح داده می شود.
    کلیدواژگان: اصلاح سطح، جاذب های کربنی، جذب نیترات
  • شهاب خامنه اصل، مهدی ابراهیمی صفحات 79-85
    آلیاژهای Al-Cu به علت نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت به خستگی نسبی خوب، کاربردهای بسیار گسترده ای در صنایع مختلف دارئد. در این تحقیق، نمونه هایی با غلظت های متفاوت مس که بر روی آنها به ترتیب عملیات محلول سازی، کارسرد و سپس پیرسازی در مدت زمان های مختلف انجام شده مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریز ساختاری و خواص مکانیکی نمونه ها با استفاده از آزمون سختی سنجی ویکرز و میکروسکوپ الکترونی عبوری انجام شد. نتایج حاصله ارتباط معنا داری بین عملیات حرارتی اعمال شده، ریزساختار و خواص مکانیکی نشان می دهد به طوری که در نمونه هایی با درصدهای وزنی مس بیشتر از 2/1، رسوب-های ''θ تشکیل شده در اثر پیرسازی مشهود می باشد. نتایج میکروسکوپی الکترونی عبوری نشان می دهد که رسوب گذاری در نمونه های80 درصد کارسرد شده به طور کامل متفاوت با نمونه های دیگر بوده و در اثر پیرسازی جوانه زنی فاز پایدار θ قبل از رسوب گذاری فاز شبه پایدار ''θ اتفاق می افتد. هم چنین مشاهده گردید که رسوب-های''θ تشکیل شده در این نمونه در مقایسه با نمونه کارسرد نشده دارای ضخامت بیشتری می باشند. بدین ترتیب امکان انتخاب عمیات حرارتی مناسب برای رسیدن به بهینه خواص میسر شد.
    کلیدواژگان: آلیاژAl، Cu، کارسرد، پیرسازی، رسوب، ریزساختار، میکروسکوپی الکترونی عبوری
|
  • Tahere Ebrahimi Sadrabadi, Saeid Reza Allah Karam, Naser Towhidi Pages 1-8
    Abstract In the field of coatings, extensive laboratory research has been conducted in the last decade. In the present work, effectiveness of epoxy resin filled microcapsules was investigated for future using in healing of cracks generated in coatings. Microcapsules were prepared by in situ polymerization of urea?formaldehyde resin to form shell over epoxy resin droplets. The optimal process parameters for synthesizing the microcapsules were selected. The as-synthesized microcapsules were studied by various characterizations techniques, including scanning electron microscope (SEM), Fourier transform-infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The results indicate that microcapsules containing epoxy resins can be synthesized successfully. The average size is around 100 m. The rough outer surface of microcapsule is composed of agglomerated urea?formaldehyde nanoparticles. The microcapsules basically exhibit good storage stability at room temperature, and they are chemically stable before the heating temperature is up to approximately 250 C.
    Keywords: Microcapsule, Epoxy, Self-healing, Smart coating
  • Mohsen Afsari Velayati, Amir Ali Youzbashi, Hossein Nuranian, Seyed Mohammad Zahraee Pages 9-15
    Abstract TiO2 nanotubes (NTs) have unique properties to use in photocatalytic systems. Recently improvement of photocatalytic activity of TiO2 NTs under visible light irradiation has attracted great attention. In this study, effect of annealing temperature (400-700C) on photocatalytic activity of TiO2 NTs modified with Ag and Au was evaluated. TiO2 NTs were synthesized via anodization method and then modified with Ag and Au nanoparticles (NPs) using dip coating and sputtering methods, respectively. SEM, HRTEM and EDX results confirmed presence of Ag and Au NPs on TiO2 NTs with diameter of 60 nm. Increasing the annealing temperature enhances visible light absorption range of nanocatalyst attributed to increase of rutile/anatas ratio and formation of different nanostructures of Ag and Au NPs. Catalytic efficiency of modified TiO2 was enhanced from 34% to 76% with increasing annealing temperature. Best catalytic efficiency was achieved by annealing TiO2 NTs at 500C.
    Keywords: TiO2 nanotubes, Ag, Au nanoparticles, annealing temperature, surface plasmon resonance
  • Akbar Heidarzadeh, Tohid Saeid Pages 17-24
    Complex plastic deformation during friction stir welding causes variation of texture in different locations of the joint. Therefore, the as-acquired texture data from electron backscattered diffraction analysis are not often in the shear deformation frame of reference. In this study, the texture components of the friction stir welded single phase brass was studied. The results showed that the texture of the joint contained A_1^* (111)[1 ?1 ?2], A_2^* (111)[112 ? ], C{001}?110?, and Goss{011}?100? components. The existence of A_1^*, A_2^*, and C texture components revealed that the continuous dynamic recrystallization plays a dominant role in the microstructural evolution. In addition, the presence of Goss texture component showed that discontinues dynamic recrystallization may also participate in the new grain formation.
    Keywords: Friction stir welding, Texture, Electron backscattered diffraction, Brass
  • Milad Ghorbanzadeh, Seyed Mohammad Mehdi Hadavi, Reza Riahifar, Masoud Mohammadi Rahvard, Ramin Badrnezhad Pages 25-33
    Abstract Single phase LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 compound were prepared via acid citric-nitrate combustion method. The effect of F/O= (0.5, 0.75,1 and 1.5) and calcination temperature (700, 800, 850 and 900? ) on the structural and electrochemical properties were investigated. The structural evolution was assessed by thermo gravimetric analysis/simultaneous differential thermal analysis (DTA), X-ray diffraction (XRD), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) and field emission scanning electron microscopy (FESEM) experiments. The electrochemical performance was evaluated by analyzing the charge/discharge profiles and cycling stability. The results show that the best electrochemical performance with 159 mAh/g discharge capacity in 0.1 mA/cm2 current density and 95% cycling stability after 20 cycles for sample of calcination temperature of 850? and F/O=1. The improved electrochemical behavior is closely connected to the reduction of the cation mixing after metal substitution and reduction of ion diffusion path for Nano particles size.In the present study, micro-arc oxidation (MAO) was first applied under the voltages of 300, 330 and 360V for 5 min to form a porous calcium-phosphate containing titanium oxide layer on CP-Ti. Subsequently, 45S5 Bioglass (BG) film was deposited on the MAO layer by electrophoretic deposition (EPD) technique. The phase, structural agents, microstructure and composition of MAO interlayer and BG film were characterized by X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy, respectively. Thermal behavior of the as-deposited BG coating was analyzed by simultaneous differential scanning calorimetry and thermal gravimetery. The microstructure of oxidized samples showed that the micro-porous TiO2 surface layer was widely covered with interconnected HA clusters with Ca/P ratio similar to human bone after MAO treatment under 360 V. The results of potentiodynamic polarization measurements in simulated body fluid solution and micro-scratch tests depicted that the combination of MAO treatment at 360 V and EPD of BG on CP-Ti could effectively increase the corrosion resistance as well as the bonding strength between coating and substrate.The severely deformed 1050-aluminum sheet was processed by friction stir processing (FSP) at different conditions of processing without nanoparticles in the ambient temperature and with SiC nanoparticles in the liquid Nitrogen medium. Microstructural assessments indicated that the appropriate distribution of SiC nanoparticles was obtained after 3-passes of FSP. In addition, electron backscattered diffraction (EBSD) analysis manifested that using nanoparticles along with the liquid Nitrogen medium during FSP was able to prevent the intense grain growth in the stir zone which occurred in the case of FSP without nanoparticles in the ambient temperature. Neither the orientation of grains nor the mechanism of grain formation in the stir zone was different comparing two mentioned FSP conditions. The mechanism of grain formation in the stir zone was determined to be dynamic recovery (DRV) and continuous dynamic recrystallization (CDRX) phenomena. However, discontinuous dynamic recrystallization (DDRX) mechanism was also evident in the limited extent in the case of FSP with SiC nanoparticles in the liquid Nitrogen medium. The microhardness results showed that the simultaneous use of SiC nanoparticles and liquid Nitrogen medium during FSP caused to the significant improvement in the mechanical properties of the stir zone.Strain Induced Melt Activation (SIMA) process, is a semi-solid process to create globular grains in alloys. In this process, after applying a desired strain, the sample is heated up to semi-solid region and is hold for a desired time. In the present study, SIMA process was applied to form globular microstructure in 7075-Al alloy. The effects of strain value, strain temperature, semi-solid holding time and semi-solid holding temperature on the average grain size and shape factor were investigated. Optical and scanning electron microscopes were used to investigate the microstructure. The results revealed that, it is not possible to introduce a distinguished mechanism for generating the globular grains; while depending on the liquid fraction and strain value, there is a competition between recrystallization and internal melting of grains. Also, the results depicted that, in the SIMA process, the elongation would be increased with respect to T6 condition; while there is no considerable reducing in the strength.In this research, We reported a novel and facile approach to fabricate rGO nanosheet arrays on 3D porous nickel foam. A graphene layer with the sharp edges and wrinkles was obtained on nickel foam by an electrophoretic deposition (EPD).The fabricated electrodes were characterized using scanning electron microscope(FE-SEM).The GO sheets on the nickel foam was annealed at 300 ?C, 600 ?C and 900 ?C for 4 h under flow of Ar. The electrochemical activities of supercapacitors were assessed using cyclic voltammetry (CV) and charge-discharge measurements. A maximum specific capacitance of the Go annealed at 900 ?C can reach up to 148Fg-1 at a scan rate of 5mVs-1, which is higher than Go annealed at 600 ?C (115Fg-1), Go annealed at 300 ?C (72Fg-1) and Go (52Fg-1). The supercapacitor based on a GO with 900 ?C of annealing temperature showed long cycling stability with 96.1% of capacitance retention after 200 cycles.
    Keywords: Solution Combustion method, calcination temperature, F, O ratio, Li Ni0.5Mn0.3Co0.2 cathode powder
  • Amin Rounaghi Pages 35-43
    Abstract In the current study, the mechanical alloying of Al-Mg binary system was investigated to synthesize supersaturated and nanostructured phases. For this, three alloying systems with different Mg contents of 10 %wt, 30 %wt and 50 %wt were milled for various times from 2 to 12 h. The morphology, composition and phase structure of the ball milled powders were studied using different techniques. It was revealed that the milled products are mainly consisted of supersaturated and nanostructured aluminum solid solution (α) and magnesium rich Al12Mg17 (γ) phases. While the formation of equilibrium Al3Mg2 (β) phase was not observed based on the results. The thermal stability and oxidation behavior of the supersaturated and nanostructured phases was further investigated using distinct thermal analyses under argon and air atmospheres.
    Keywords: Mechanical milling, Nanostructured powder, Al-Mg alloy, Thermal stability
  • Mohammad Reza Derakhshandeh, Mohammad Javad Eshraghi, Seyed Mohammad Mehdi Hadavi, Masoud Mozafari, Masoumeh Javaheri Pages 45-53
    In this research diamond-like carbon (DLC) films were deposited on AISI316L stainless steel by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method. In order to improve adhesion of the coating, plasma nitrocarbuizing method was performed on substrates before DLC deposition. Raman spectra of the coating showed that sp3 fraction of the film was 39%. Biological properties of the uncoated, plasma nitrocarburized and DLC coated samples were analyzed. MTT results showed that 316L stainless steel didn?t have appropriate biocompatibility and nitrocarburizing process and DLC deposition improved the biocompatibility of the samples due to preventing the release of toxic elements such as nickel. Cell viability of the uncoated, plasma nitrocarburized and DLC coated samples was about 29%, 40% and 71% respectively.
    Keywords: Diamond-like carbon, Coating, Biocompatibility, Plasma nitrocarburizing, Plasma enhanced chemical vapor deposition
  • Zahra Ranjbar Navazi, Ali Nemati, Hamid Akbari, Soudabeh Davaran Pages 55-63
    Abstract Quantum dots are semiconductors with sizes less than their excitonic diameter, exhibiting quantum confinement effect and unique optical properties, including size adjustable fluorescent. Optical properties of quantum dots along with high surface to volume ratio and surface chemistry of quantum dots make them appealing for functionalization with variety of biomolecules, giving them applicability in bio-imaging and drug delivery. So they can be used for simultaneous diagnosis and treatment of cancer cells. In this study, core/shell InP/ZnS quantum dots were synthesized via hot injection colloidal method. Optical properties of synthesized quantum dots were investigated. TEM image of quantum dots showed approximately average size of 10 nm and spherical morphology of quantum dots. After transferring the quantum dots from organic to aqueous media via ligand exchange process, quantum dots were further functionalized with folic acid. Cytotoxicity of bare and functionalized InP/ZnS quantum dots on OVCAR-3 cell lines were investigated using MTT assay at different concentrations. The results indicated low toxicity of bare and functionalized InP/ZnS quantum dots. Cellular uptake of the functionalized and bare quantum dots were investigated on OVCAR-3 and A549 cell lines using FACS flow cytometry and results showed the enhancement of functionalized quantum dots internalization into folic acid receptor positive cell lines in comparison with bare quantum dots. Accordingly the functionalized InP/ZnS quantum dots are proper candidates for simultaneous bio-imaging and drug delivery.
    Keywords: InP, ZnS quantum dots, folic acid, drug delivery, bio-imaging
  • Noushin Raeisi Kheirabadi, Nooshin Salman Tabrizi, Parvaneh Sangpour Pages 65-77
    Abstract Excessive amount of nitrate in water has been a major environmental problem in recent decades. Although various techniques have been applied to remove this pollutant from water, adsorption method is widely practiced due to its ease of use and cost effectiveness. Among various adsorbents, carbonaceous adsorbents are specifically important because of their high porosity, chemical stability and facile preparation. To enhance the adsorption of nitrate anion, the surface of carbonaceous adsorbent should often be modified properly due to their nature and Nitrate structure. There are various methods for surface modification of these adsorbents. The present paper reviews the most effective surface modification techniques.
    Keywords: Surface modification, carbonaceous adsorbents, Nitrate removal
  • Shahab Khameneh Asl, Mehdi Ebrahimi Pages 79-85
    Abstract Al-Cu alloys have extensive applications in the production of many industries. In this paper, the effects of both copper content and cold work amount on the microstructure and aging behavior of the alloys studied. The mechanical and microstructural parameters determined by using Vickers hardness and transmission electron microscopy, the present study is dealing with the variation of hardness and microstructure as a result of different copper contents and cold work amounts performed on Al-Cu alloys samples which has done solution heat treatment, cold worked and aged in different time intervals. The results indicate that for based samples, density and thickness of ?' precipitates increased by increasing copper concentration. Precipitation behavior of the 80% cold rolled samples was completely different from that of other samples and the nucleation of the equilibrium ? phase commenced prior to the precipitation of the metastable ?' phase. Moreover the thickness of precipitates was observed to be more than that for samples which were not cold worked. As a result, regarding the various microstructures produced by aging processes, one may choose an appropriate combination of copper content and cold work amount according to the desired application.
    Keywords: Al-Cu Alloys, Cold work, Precipitation, Microstructure, TEM, Aging