فهرست مطالب

مواد و فناوری های پیشرفته - سال هفتم شماره 2 (تابستان 1397)
  • سال هفتم شماره 2 (تابستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/06/12
  • تعداد عناوین: 7
|
  • وحید عباسی چیانه *، عبدالله حاج علیلو صفحات 1-6
    جانشینی Mg2+ در نانو¬ذرات فریت کبالت باعث بهبود خواصی از قبیل پایداری شیمیایی، مقاومت به خوردگی، ناهمسانگردی بلورهای مغناطیسی و خواص نوری- مغناطیسی می¬شود. در این تحقیق آلیاژ¬سازی مکانیکی به عنوان یک روش ساده و ارزان برای تولید نانو¬ذرات فریت کبالت - منیزیم به¬کار گرفته شد و خواص فیزیکی و مغناطیسی فریت حاصل بررسی شده است. به منظور مشخصه¬یابی محصولات از پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. شکل ذرات پودری حاصل از آسیاب نامنظم و اندازه آنها در محدوده 5-48 نانومتر می¬باشد. نتایج پراش پرتو ایکس نشان داد پس از 30 ساعت آسیاکاری و زینتر در دماهایی بیش از oC 700 تک¬فاز فریت کبالت - منیزیم تشکیل و اندازه دانه¬ها از 33 تا 85 نانومتر و کرنش شبکه 88/0 تا 75/0 درصد تخمین زده شد. با افزایش دمای زینترینگ از 700 تا oC 1100 خواص مغناطیسی تک¬فاز تولید شده بهبود یافته و نفوذ پذیری مغناطیسی با افزایش دمای زینترینگ به دلیل تغییر ساختاری افزایش یافت. آنالیز نتایج نشان داد در دمای زینترینگ پایین (زیر oC 1000) خواص پارامغناطیسی و در دمای بالاتر از oC 1000 حالت فرومغناطیس شدید با حلقه پسماند S شکل بر نمونه حاکم است.
    کلیدواژگان: تک¬فاز فریت کبالت- منیزیم، خواص مغناطیسی، آلیاژسازی مکانیکی
  • محمود ابراهیمی *، شکوه عطاری لر ، محمدتقی صالحی صفحات 7-17
    در این پژوهش، نمونه¬های آلومینیوم خالص 1050 به¬طور موفقیت¬آمیزی تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی تا شش پاس قرار گرفته و سپس، خواص مکانیکی، الکتریکی و ریزساختاری نمونه¬های فراوری شده به¬دست آمده و با نمونه اولیه مقایسه گردیده است. نتایج حاکی از افزایش استحکام تسلیم، استحکام نهایی و سختی نمونه در اثر اعمال این فرایند می¬باشد. مشخص گردید، میزان بهبود خواص مکانیکی در پاس¬های بعدی چشم¬گیر نیست و نیز می¬توان گفت که با دور شدن از مرکز، مقدار میکروسختی به¬تدریج و با شیب ملایم کاهش می¬یابد. اگرچه شکل¬پذیری نمونه بعد از اعمال اولین پاس کاهش می¬یابد افزایش تعداد پاس¬ها، مقدار شکل¬پذیری نمونه را در مقایسه با حالت تک¬پاسه بهبود می¬دهد. نتایج ریزساختاری نشان داد که با انجام یک پاس از فرایند مذکور، ریزساختار به شدت تغییر پیدا کرده و میزان مرزهای بزرگ زاویه به¬شدت افت پیدا می¬کند که می¬تواند دلیل اصلی کاهش هدایت الکتریکی نمونه یک¬پاسه در مقایسه با نمونه اولیه باشد. افزایش تعداد پاس¬ها موجب افزایش چگالی نابجایی¬ها، تبدیل مرز¬های کوچک به بزرگ زاویه و تقاطع بالای میکروباند¬های برشی بعد از اعمال هر پاس می¬گردد که موجب بهبود شکل¬پذیری نمونه و افزایش هدایت الکتریکی آن در مقایسه با نمونه تک¬پاسه می¬شود. لذا، این فرایند قابلیت لازم برای بهبود هم زمان خواص مکانیکی و حفظ خواص الکتریکی را دارا است.
    کلیدواژگان: فرایند اصطکاکی اغتشاشی، آلومینیوم خالص تجاری، خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی، مشاهدات ریزساختاری
  • زهراسادات سیدرئوفی * صفحات 19-29
    هدف از تحقیق حاضر سنتز و مطالعه ریزساختار و خواص مکانیکی داربست زیست¬تخریب¬پذیر Mg-Zn جهت کاربردهای ارتوپدی می¬باشد. بدین منظور، داربست-های Mg-Zn حاوی سه و پنج درصد وزنی Zn با استفاده از ذرات اوره به میزان 15،25 و 35 درصد حجمی توسط روش متالورژی پودر ساخته شدند و برای تعیین دمای بهینه تف¬جوشی، نمونه¬ها تحت عملیات حرارتی در دماهای مختلف 500، 550، 565 و 580 درجه سانتی¬گراد قرار گرفتند. سپس ترکیب شیمیایی، ریزساختار و خواص مکانیکی داربست¬های ساخته شده تحت بررسی قرار گرفت. مطابق نتایج، اندازه میانگین ماکروتخلخل و میکرو¬تخلخل های حاصل در داربست¬های ساخته شده به¬ترتیب در حدود 200-400 و کمتر از 100 میکرون می¬باشد. نتایج نشان داد که تخلخل و حفرات موجود در نمونه¬ها به علت مناطق تمرکزدهنده تنش و کاهش سطح موثر قطعه در مقابل اعمال تنش خارجی، استحکام مکانیکی داربست¬ها را کاهش می¬دهند. هم¬چنین با افزایش درصد Zn، از طریق سازوکار استحکام¬دهی محلول جامد و پخشی، استحکام فشاری داربست¬های Mg-Zn افزایش یافت. نتایج حاصل از آنالیز SEM نیز نشان داد که با افزودن عنصر Zn ، ترکیبات بین¬فلزی Mg7Zn3 و MgZn می¬تواند تشکیل شود. نتایج آزمون پلاریزاسیون نشان داد که با افزودن پنج درصد وزنی Zn در مقایسه با نمونه¬های حاوی سه درصد وزنی به علت تشکیل ترکیبات بین¬فلزی بیشتر، مقاومت به خوردگی کاهش یافت. مطابق نتایج آزمون ارزیابی
    کلیدواژگان: داربست زیست¬تخریب¬پذیر منیزیمی، Zn، استحکام مکانیکی، متالورژی پودر
  • حامد رحیمی ، احسان صائب نوری * صفحات 31-39
    بهبود مقاومت به خوردگی توسط فرآیند الکتروپولیش یکی از راه های مهم در فرآیند اصلاح سطح می باشد. در این تحقیق اثر دو متغیر غلظت اسید پرکلریک و دمای حمام بر فرآیند الکتروپولیش و تاثیر آن بر مقاومت به خوردگی آلیاژ اینکونل 718 بررسی شد. جهت بررسی ریزساختار و کیفیت زبری سطح، قبل و بعد از الکتروپولیش به¬ترتیب از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون زبری¬سنجی سطح استفاده شد. جهت تعیین محدوده ولتاژ و جریان الکتروپولیش منحنی های I-V به¬کار گرفته شد. نتایج نشان داد دست¬یابی به سطحی یکنواخت و عاری از حفرات تنها در شرایطی حاصل می شود که ترکیب الکترولیت حاوی 20 درصد حجمی اسید پرکلریک و دمای حمام برابر°C 15 باشد. تحت شرایط مذکور سرعت الکتروپولیش در مرزدانه ها و درون دانه ها به یکدیگر نزدیک شده و منجر به ایجاد سطحی صاف و یکنواخت می گردد. حداقل زبری سطح بعد از الکتروپولیش در شرایط بهینه μm 026/0 به¬دست آمد. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول H2SO4+0. 01M KSCN 0. 5M نشان داد، الکتروپولیش موجب کاهش چگالی جریان خوردگی و نجیب تر شدن پتانسیل خوردگی در آلیاژ شده است. نمونه الکتروپولیش شده در شرایط بهینه بیشترین مقاومت به خوردگی را از خود نشان داد. دلیل افزایش مقاومت به خوردگی در اثر الکتروپولیش به تشکیل لایه اکسیدی یکنواخت و ریزساختار عاری از حفرات در سطح نسبت داده شد.
    کلیدواژگان: الکتروپولیش، آلیاژ اینکونل 718، اسید پرکلریک، مقاومت به خوردگی
  • سید محمد احمدی، علی اصغر بهنام قادر *، آزاده آصف نژاد صفحات 41-48
    شیشه زیست¬فعال به دلیل توانایی پیوند بافت نرم و سخت در ترمیم، درمان و شکسته¬بندی استخوان و نیز به عنوان جایگزینی مناسب برای استخوانچه¬های گوش مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله از شبیه¬سازی دینامیک مولکولی با استفاده از نرم¬افزار گرومکس برای مطالعه ساختار شیشه زیست¬فعال شبیه¬سازی شده به روش سل- ژل استفاده شد. برای ایجاد گروه¬های هیدروکسیل، سیستم شیشه زیست¬فعال مورد نظر مدل¬سازی شد. سپس یک سیکل حرارتی در بازه دمایی 298 الی 923 درجه کلوین با نرخ ثابت بر سیستم مورد مطالعه اعمال گردید و ساختار داخلی، ضریب نفوذ و چگالی جرم مولکولی، تعداد پیوند¬های هیدروژنی، طول پیوند و زوایای پیوندی مورد ارزیابی قرار گرفت. توابع توزیع شعاعی برای مطالعه ساختار شیشه زیست¬فعال نیز مطالعه شد. بررسی چگالی مولکول¬ها و نتایج شبیه¬سازی زوایا و طول پیوندها بیانگر تمایل مواد به قرارگیری در مکان بهینه و سیستم پایدار می¬باشد. بر¬اساس یافته¬های مرتبط با تحرک کمتر ریز¬ترکیب P2O5 در محیط جعبه شبیه¬سازی، ریز¬ترکیبات SiO2 و CaO در ایجاد توزیع یکنواخت ترکیبات و عناصر در سامانه تاثیرگذار هستند. با بررسی ضریب نفوذ و توزیع مولکول¬ها به روش تابع توزیعی شعاعی در جعبه و با اعتماد به نسبت خوشه¬ای شدن می¬توان ادعا نمود که اجزای موجود در سامانه، توزیع نسبی یکنواختی داشته¬اند و فاصله بین اتم¬ها در مولکول¬های گوناگون قابل¬قبول و منطقی است.
    کلیدواژگان: شیشه های زیست فعال، شبیه سازی دینامیک مولکولی، تابع توزیع شعاعی، ساختار مولکولی
  • مژگان حیدری *، مژگان باقری صفحات 49-56
    هدف از اجرای این¬کار، سنتز و بررسی آفت¬کش گیاهی نانوامولسیون شده به منظور افزایش کارآیی و کاهش مصرف سموم شیمیایی می¬باشد. در این تحقیق از اسانس گیاهی زیره که سازگار با محیط¬زیست است و باعث آلودگی محیط¬زیست و محصولات کشاورزی نمی¬شود، به¬جای آفت¬کش طبیعی استفاده شد. برای تهیه نانوامولسیون¬ها، اثر چندین پارامتر از جمله میزان درصد ماده سورفکتانت، زمان سونیکاسیون و غلظت اسانس مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی پایداری نانوامولسیون¬ها، آزمایشات متفاوتی مانند شفافیت نوری، اندازه¬گیری گرانروی، pH و هدایت الکتریکی بر روی نمونه¬ها انجام شد. هم¬چنین اندازه و مورفولوژی نمونه¬ها به¬وسیله آنالیز پراکندگی نور دینامیکی و میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی شد. نتایج حاصله نشان داد که نانوامولسیون¬های سنتزشده در غلظت¬های یک تا پنج درصد دارای پایداری مناسبی بوده (بررسی در مدت 14 ماه) و متوسط اندازه نانوامولسیون¬های سنتز شده 15 نانومتر می¬باشد. آزمون های آفت¬کشی بر روی نمونه¬های نانوامولسیون سنتز شده بر¬پایه اسانس گیاهی زیره، سمیت تماسی علیه شته جالیز (ppm 3461. 91= LC50) را نشان داد که این سمیت با افزایش غلظت، افزایش معنی¬داری را بیان می¬نمود.
    کلیدواژگان: آفت¬کش گیاهی، اسانس زیره، نانوامولسیون، سورفکتانت، اولتراسونیک
  • حسن فتحی نژاد جیرندهی *، محمدرضا جاوید فر صفحات 57-61
    در این تحقیق سنتز و بررسی تاثیر آلومینیم نیترات بر میزان رسانایی هیدروژل نانو کامپوزیت رسانا، با استفاده از منومر آکریلیک اسید و نانولوله های کربن مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور از طریق پیوندزنی مونومر آکریلیک اسید پایه آب با مقادیر بهینه برای رسیدن به یک هیدروژل با ظرفیت تورمی جذب آب بالا سنتز شد. واکنش پلیمریزاسیون در محیط آبی و در حضور آغازگر آمونیوم پرسولفات و شبکه ساز متیلن بیس آکریل آمید انجام گرفت. مکانیسم فرضی برای تشکیل هیدروژل پیشنهاد و ساختار آن توسط دستگاه های FTIR و SEM تایید شد. نتایج بدست آمده نشان داد هیدروژل سنتز شده دارای ظرفیت جذب آب مقطر بوده و میزان رسانایی و هدایت الکتریکی در آن بوسیله نانو لوله کربنی تک جداره افزایش یافته و با افزودن نیترات آلومینیوم و سدیم فسفات ، رسانایی به مقدار 60/19 m/S گردیده است. در مرحله بعد ، میزان تورم هیدروژل در محلول های بافر 4و9 مورد بررسی قرار گرفت که در محیط قلیایی ، میزان جذب آب به عدد 921/0 در هر گرم حاصل گردید.
    کلیدواژگان: هیدروژل نانو کامپوزیت رسانا، نانو لوله کربنی تک جداره، آکریلیک اسید
|
  • Vahid Abbasi, Chineh *, Abdollah Hajalilou Pages 1-6
     Substitution of Mg2 + in ferrite nanoparticles improves properties such as chemical stability, corrosion resistance, magnetic anisotropy, and optical-magnetic properties. In this study Co-Mg-Ferrite single phase is synthesized using mechanical alloying as a simple and inexpensive method. XRD and SEM were used for characterizing the samples. Shape of powder particles after milling was irregular and their size was was in the range of 5-48 nm. XRD results revealed that after 30 hours of milling and sintering at temperatures above 700oC, single phase Co-Mg-ferrite is produced. Grain size of the sintered products is 33 to 85 nm and the lattice strain is 0.88 to 0.75%. Increasing the sintering temperature from 700C to 1100C resulted in improved magnetic properties. Magnetic permeability increased with increasing sintering temperature due to structural changes. Paramagnetic properties in samples sintered below 1000C are dominant while sintering at 1100C produced a strong ferromagnetic state giving a well-formed sigmoid-shape hysteresis loop.
    Keywords: Co-Mg-Ferrite Single Phase, Magnetic Properties, Mechanical Alloying.
  • Mahmoud Ebrahimi *, Shokouh Attarilar , Mohammad Taghi Salehi Pages 7-17
    In this work, commercial pure aluminum was subjected to friction stir processing (FSP) up to six passes, then, mechanical properties, electrical conductivity, and microstructure analysis of the processed samples were compared with the initial condition. Better yield strength, ultimate tensile strength, and hardness are achieved after imposing the process. Also, strengthening rate is reduced at the subsequent passes. It was found that hardness magnitude is decreased mildly by getting away from the center. Although material formability is reduced after the first pass, it is grown a little by adding the pass number. The microstructure analysis indicated that application of one pass FSP changes considerably grain size of the annealed aluminum and leads to extreme decrease of the high-angle grain boundaries density which plays the main role in the reduction of electrical conductivity. Addition of FSP pass number leads to increment of dislocations density, transformation of low-angle to high-angle grain boundaries, and the further intersection of shear micro bands, causing improvement of sample formability and electrical conductivity compared to the first pass. Therefore, this process has the capability for fabrication of pure aluminum with improved mechanical properties and acceptable electrical conductivity.
    Keywords: Friction Stir Processing, Commercial Pure Aluminum, Mechanical Properties, Electrical Conductivity, Microstructure Analysis
  • Zahra Sadat Seyedraoufi * Pages 19-29
    The aim of this research is to synthesize and study the microstructure and mechanical properties of biodegradable Mg-Zn scaffolds for orthopedic applications. For this purpose, Mg-Zn scaffolds containing 3 and 5 wt. % Zn were prepared using 15, 25 and 35 Vol% of urea by powder metallurgy and were subjected to heat treatment at different temperatures of 500, 550, 565, and 580 C to determine the optimum sintering temperature. Then, the chemical composition, microstructure and mechanical properties of the scaffolds were investigated. According to the results, the average diameter of macro- pores and micro- pores in the scaffolds are about 400-200 and less than 100 ?m, respectively. The results showed that the compressive strength of Mg-Zn scaffolds increases with decreasing porosity amount. In fact, the porosity in the sample reduces the mechanical strength of the scaffold due to the stress concentrating areas and the reduction of the effective surface of scaffold against external stresses. Also, by increasing the Zn content, the strength of the Mg-Zn scaffold increases through the strength of the solid solution and dispersion strengthening. However, in all of the made scaffolds, the compressive strength is in the range of compressive strength of the human body's bone. The results of the SEM micrographs also showed that, by adding Zn, the intermetallic compounds Mg7Zn3 and MgZn could be formed. The results of polarization test showed that, by adding 5 wt.% of Zn in comparison with samples containing 3 wt%, due to the formation of more intermetallic compounds, the corrosion resistance decreased. According to the results of cytotoxicity measurement, the cell viability of scaffolds containing 3 wt% Zn was higher than those containing 5 wt% Zn.
    Keywords: Magnesium Biodegradable Scaffold, Zn, Mechanical Strength, Powder Metallurgy
  • Hamed Rahimi , Ehsan Saebnoori * Pages 31-39
    Improvement of the corrosion resistance capability by the electropolishing (EP) is one of the most importance process surface modification. In this paper, the effects of two variables perchloric acid concentration and bath temperature on the electropolishing process and the corrosion resistance performance of the Inconel 718 alloy were studied. Evaluation of microstructure and surface roughness quality before and after electropolishing process by the scanning electron microscopy (SEM) and surface roughness test were used, respectively. In order to determine voltage range and current electropolishing to I-V curves were used. The results showed that, obtain to uniform surface and without pores can be achieved only under the conditions has the electrolyte composition as 10 vol% H2O -70 vol% CH3COOH -20 vol% HClO4 and bath temperature is 15 C. Electropolishing rate in the above conditions at the grain boundaries and inside the grains came close together and lead to a smooth and uniform surfaces. The minimum surface roughness after electropolishing on the above condition amount 0.026 ?m obtained. The results of the TOEFL polarization test in a solution of 0.5M H2SO4 + 0.01M KSCN indicated, electropolishing Inconel 718 alloy reduces the corrosion current density and become more Noble in potential (Ecorr). Electropolished samples under optimized conditions has exhibited the highest resistance to corrosion. The reason improving in the corrosion resistance Inconel 718 alloy by electropolishing that was attributed to the formation of very uniform oxide layer on surface and microstructure free of cavities.
    Keywords: Electropolishing, Inconel 718 Alloy, Perchloric Acid, Corrosion Resistance
  • Seyed Mohammad Ahmadi, Aliasghar Behnamghader *, Azadeh Asefnejaad Pages 41-48
    bioactive glasses are widely employed in repair and treatment of bone defects and also as an appropriate replacement for the ossicles in middle ear owing to their bonding ability to hard and soft tissues. In this research, the molecular dynamics package (GROMACS) was used to study the structure of bioactive glass synthesized by sol-gel method. To create related hydroxyl groups, the bioactive glass system was modeled. Then, a thermal cycle at temperature of 298-923 K with a constant rate was applied to the studied system and several parameters such as the internal structure, penetration coefficient, density and molecular weight, number of hydrogen bonding, bond length and bond angles were evaluated. Finally, the radial distribution functions were analyzed to study the structure of the bioactive glass, and the effect of the synthesis method on the bioactive glasses was also determined. The evaluation of the molecules density and simulation results of the bond angles and lengths indicated that materials are tend to be placed in the optimal condition and sustainable system. Due to the higher molecular weight of P2O5 and its lesser movement throughout the box, SiO2 and CaO species played more important role in the uniform distribution of materials through the system. By determining the diffusion coefficient and molecules distribution via radial distribution function method in the simulation box, it was concluded that the system components had a fairly uniform distribution and there was an acceptable and logical distance between atoms in almost every molecule.
    Keywords: Bioactive Glass, Molecular Dynamics Simulation, Radial Distribution Function, Molecular Structure
  • Mojgan Heydari *, Mozhgan Bagheri Pages 49-56
    The aim of this research is to synthesize and study on a nanoemulsion bio-organic pesticide for higher efficiency and reducing chemical pesticide use. In this research, Persian Cumin essential oil were used, which can be applied as bio-organic pesticide and they are biocompatible, harmless to human beings and also animals; do not cause environmental pollution and agricultural products. Then various parameters of surfactant concentration, essential oil percentage, and sonication time were studied in order to prepare nanoemulsion systems. In order to study on physical stability of different nanoemulsion formulations, optical clarity, viscosity, pH and conductivity were measured. The size and morphology of nanoemulsion formulations were then analyzed by dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the nanoemulsions in concentration ranges of 1 to 5 % were stable (study during 14 months) and the mean droplets size of synthesized nanoemulsios was about 15 nm. Pesticide experiments showed that contact toxicity LC50 of synthesized nanoemulsion against Aphis gossypii was obtained 3461.91 ppm, which demonstrated a significant increase in pesticide activity with increasing essential oil concentration.
    Keywords: Green Pesticide, Persian Cumin, Nanoemulsion, Surfactant, Ultrasonic
  • Hassan Fathinejad Jirandehi *, Mohammad Reza Javidfar Pages 57-61
    In this research, synthesis and evaluation of aluminium nitrate on the conductivity of hydrogel nanocomposite had been studied using acrylic acid monomer and single-walled carbon nanotubes. For this purpose, the water-based acrylic acid-based monomer was synthesized with optimal amounts to achieve a high-water absorption capacity of a hydrogel. The polymerization reaction was carried out in an aqueous medium by ammonium persulfate as initiator and methylene bisacrylamide as cross-linker. The hypothetical mechanism proposed for the formation of the hydrogel and its structure was confirmed by SEM and FTIR instruments. Then water absorption and swelling behavior in buffer solutions were examined. The results show that the synthesized hydrogels in water absorption capacity and conductance and electrical conductivity of single-walled carbon nanotube has increased by the addition of aluminium nitrate and sodium phosphate, conductivity is improved and 19.60m/S .the next step, the swelling rate of the hydrogel was investigated in buffer solutions of 4 and 9 that in the basic medium was 0.921 /g.
    Keywords: Conductive Hydrogel Nanocomposite, Singel-Walled Carbon Nano Tubes, Acrylic Acid