فصلنامه سرامیک ایران
سال سیزدهم شماره 2 (پیاپی 50، تابستان 1396)

تحقیق و پژوهش بر روی مواد جدید افق های جدیدی را بروی طراحان معمار و سازه قرار می دهد. تحقیقات علمی در مورد مواد درخشان دارای سابقه ای طولانی به مدت بیش از 100 سال است و تحقیق در مورد مواد درخشان و لومینسانس به طور چشمگیری تکامل یافته است. در مسیر پیشرفت روز افزون، روز به روز بر قابلیت های مصالح افزوده شده و انسان، همواره شاهد معرفی مصالح جدید به عرصه ساخت و ساز بوده است. امروزه با توجه به ذخایر محدود انرژی در جهان از جمله سوخت های فسیلی، دیگر نمی توان به منابع موجود متکی بود. یکی از مهمترین مصرف کننده سوخت های فسیلی در جهان روشنایی است. روشنایی، در طراحی فضاها و محوطه هایی که در شب مورد استفاده قرار می گیرند نقش اساسی دارد. از آنجائیکه پیش بینی و آینده نگری همواره مورد توجه مهندسان و پژوهشگران بوده است، یکی از این راهکار ها هوشمند سازی و بطور خاص استفاده از مواد و مصالح هوشمند می باشد، لذا این مقاله، به معرفی مواد دارای خاصیت لومینسانس (تابناکی)، نحوه ی عملکرد آنها و از همه مهمتر نحوه ی بکارگیری آنها در حوزه های مختلف که در کشورهای پیشرفته مورد تحقیق واقع شده و به مرحله اجرا درآمده اند، می پردازد. امید آنکه شناخت و استفاده از آن ها به صورت عملی در حوزه های مختلف، ما را در بکارگیری این نوع مصالح که مهمترین مزیت آن مدیریت هوشمند انرژی است ترغیب نماید.

کاربید سیلیکون (SiC) به دلیل دارا بودن ویژگی های متنوعی از قبیل پایداری شیمیایی و حرارتی عالی، هدایت حرارتی خوب و سختی بسیار بالا، ضریب انبساط حرارتی نسبتا پایین به عنوان یکی از مهم ترین سرامیک های مهندسی مطرح است. این ماده با ارزش، امروزه کاربردهای بسیار وسیعی در صنایع مختلف پیدا کرده است. با این حال متراکم نمودن SiC به علت پیوند کوالانت و ضریب نفوذ در خود پایین و نیز نیاز به دما و فشار بالا بسیار مشکل است. رایج ترین روش تولید سرامیک های SiC از طریق سینتر فاز مایع است که در این بین CaO یکی از رایج ترین موادی است که برای این منظور به SiC افزوده می شود. در این مقاله تلاش شده است تا تاثیر CaO بر سینترپذیری و خواص نانو کامپوزیت های SiC مورد بررسی قرار گیرد.

نانو تکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاه ها و سیستم ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و رفتارهای نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند. افزایش روز افزون آلاینده های گازی و آبی در سال های اخیر، منجر به توسعه زمینه های مطالعاتی و کاربردی پوشش های فتوکاتالیستی شده است. فتوکاتالیستها جز آن دسته از کاتالیست هایی هستند که با تابش نور فعال شده و آلاینده های موجود در هوا یا آب را به مواد کم ضرر مانند آب و دی اکسید کربن تبدیل می کنند. در میان تمامی فتوکاتالیست های موجود، اکسید تیتانیم به دلیل خواص منحصر به فردی چون پایداری شیمیایی و نوری، قیمت ارزان، عدم انحلال در آب، غیر سمی بودن و غیره بسیار مورد توجه می باشد. با این حال به دلیل قرار گرفتن شکاف انرژی آن در محدوده فرابنفش و چون تنها (%5-3/5) امواج خورشید حاوی پرتوهای فرابنفش است، کاربرد آن محدود می شود. برای غلبه بر این محدودیت، مطالعات اخیر روی افزایش بازدهی آن با استفاده از کامپوزیت های اکسید تیتانیم – نانو فلز، کاتالیست های الکتروشیمی، اکسید تیتانیم ذوب شده یا کامپوزیت های سرامیکی متخلل معطوف شده است. خاصیت فتوکاتالیستی نانو ذره اکسید تیتانیم وابستگی شدیدی به اثر ضخامت در پوشش ها، شکل و اندازه ذرات، شرایط کلسیناسیون، عناصر و افزودنی های دوپ شده دارد که در این مقاله به صورت مروری به هر یک از آن ها پرداخته شده است و استفاده از دوپنت های همزمان در شبکه تیتانیا بر روی زیرلایه های مختلف با بازده فتوکاتالیستی بالاتر از چالش های این مقاله می باشد.

Ti3SiC2) یکی از متداول ترین مکس فازها است که به علت ساختار لایه ای دارای خواص منحصر به فردی است. جالب ترین خاصیت Ti3SiC2تیتانیوم سیلیکون کاربید (این است که می توان آن را به صورت شکل های پیچیده ماشین کاری نمود. همچنین به دلیل کاربردهای متنوع مانند روکش های ضد تشعشع در صنایع هسته ای، سرویس دهی در دمای بالا و متوسط، سرویس دهی در شرایط مقاوم در برابر ضربه و شوک حرارتی و المنت های گرمایی؛ این نوع از مکس فاز بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. طیف گسترده ای از روش های سینتر مختلف در دماهای بالا برای سنتز این ماده به کار برده می شود که در این بین روش سینتر بدون فشار برتری های بسیاری دارد. در این مقاله سعی شده است تا تاثیر دمای سینتر و افزودنی های مختلف بر سینتر بدون فشار مکس فاز تیتانیوم سیلیکون کاربید مورد بررسی قرار گیرد.

ایتریا یا ایتریم اکسید (Y2O3) یک سرامیک اکسیدی با ساختار بلوری مکعبی می باشد. کاربرد ایتریا با وجود خواص فیزیکی و شیمیایی عالی مخصوصا عبور بالا در محدوده امواج مادون قرمز (μm 9-3/0) به صورت تک بلور، به دلیل نقطه ذوب بالای آن (°C2430) و تبدیل به پلی مورف هگزاگونال در دمای حدود °C 2280 ، بسیار مشکل بوده و به همین جهت اخیرا محققان به ساخت سرامیک های پلی کریستال شفاف ایتریا روی آورده اند. این سرامیکها کاربردهای وسیعی به عنوان پنجره مادون قرمز، میزبان یون های عناصر فعال خاکی نادر مانند نئودیمیوم و ایتربیوم در لیزرهای حالت جامد داشته و در صنعت تولید نیمه هادی ها به عنوان پنجره مقاوم به خوردگی پلاسما نیز به کار می روند. تاکنون روش های گوناگونی برای ساخت این سرامیک ها به کار گرفته شده است. در این مقاله قصد داریم به بررسی ایتریا ، خواص و کاربردهای آن بپردازیم.

امروزه استفاده از کاتدهای هادی مخلوط یونی و الکترونی به منظور کاهش دمای کاری پیل های سوختی اکسید جامد به شدت مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. برای ساخت این کاتدها معمولا از موادی که دارای ناهمسانگردی در ساختار بلوری هستند، مانند اکسیدهای ردلزدن پاپر بر پایه نیکلات لانتانیدها، استفاده می شود. مطالعات تجربی نشان داده اند که خواص الکتروشیمیایی این دسته از اکسیدها به مراتب از اکسیدهای پروسکایتی متداول بهتر است، و لذا استفاده از این اکسیدها به عنوان کاتد پیل سوختی اکسید جامد، یکی از مهمترین راهکارها برای کاهش دمای کاری این سیستم ها به محدوده ی دمای متوسط می باشد. در این مقاله مروری، ابتدا ساختار بلوری اکسیدهای ردلزدن پاپر نیکلات لانتانیدها و مکانیزم نفوذ یون اکسیژن در آن ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته و سپس خواص الکتروشیمیایی این دسته از مواد با اکسیدهای پروسکایتی متداول مقایسه می گردد.