فهرست مطالب

  • سال هفتم شماره 26 (پاییز 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/09/18
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد زارعی جلیانی، شقایق بکتاشیان، محسن بابایی، عبدالمجید قاسمی، رحیم اقرء * صفحات 1779-1786
    لایه فصل مشترک الکترولیتی جامد (SEI) یک فیلم سطحی است که از طریق تجزیه الکترولیت در باتری لیتیوم- یون روی سطح آند تشکیل می شود. درک صحیح از فرایند تشکیل لایه SEI در آندهای گرافیتی می تواند دید وسیع تری در خصوص غلبه بر چالش های مربوط به این آندها ایجاد کند که منجر به عملکرد شارژ/ دشارژ بهتر خواهد شد. در این پژوهش آزمون های ولتامتری چرخه ای، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و آزمون شارژ/ دشارژ متوالی برای سل سکه ای آند گرافیتی به کار گرفته شده است تا فهم دقیقی از فرایند تشکیل فیلم SEI روی سطح آند گرافیت به دست آید. نتایج آزمون ولتامتری چرخه ای نشان می دهد که بخش اعظم لایه SEI در چرخه اول تشکیل می گردد و با ادامه چرخه های ولتامتری لایه SEI به پایداری می رسد. بررسی های امپدانس الکتروشیمیایی نشان می دهد که مقاومت انتقال بار (Rct) آند گرافیت پس از چرخه های الکتروشیمیایی از Ω122 به Ω 5/28 کاهش یافته است که این موضوع نشان دهنده تسهیل فرایند انتقال بار پس از تشکیل لایه SEI می باشد. نتایج آزمون شارژ/ دشارژ متوالی سل سکه ای آند گرافیت نیز نشان می دهد که مقدار ظرفیت غیربرگشت پذیر در چرخه اول (که صرف تشکیل لایه SEI شده) به مراتب بیشتر از مقدار ظرفیت غیربرگشت پذیر در چرخه های بعدی است. با توجه به آن که پس از چرخه دوم، لایه SEI تقریبا به پایداری رسیده است، می توان گفت روش فرماسیون یک سل لیتیوم- یونی با آند گرافیت می تواند در دو چرخه شارژ/ دشارژ انجام پذیرد.
    کلیدواژگان: گرافیت، آند، فصل مشترک الکترولیتی جامد، لایه SEI، باتری لیتیوم- یون
  • حمیدرضا مشیدی، محمد ربیعی *، نوید ربیعی صفحات 1789-1798
    در این مطالعه یک نانوبیوسنسور برای تشخیص گاز اتانول ساخته شد. برای ساخت آن در مرحله اول نانوکامپوزیت گرافن اکساید-پلی آنیلین سنتز شد و برای بررسی ترکیب شیمیایی و مورفولوژی و ساختار آن آنالیز های طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز(FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی میدان مغناطیسی(FE-SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری(HR-TEM) و پراش اشعه ایکس(XRD) انجام شد و نتایج نشان دهنده این است که سنتز گرافن اکساید به درستی انجام شده و ذرات پلی آنیلین به خوبی و به صورت فیزیکی و شیمیایی بر سطح صفحات گرافن اکساید پیوند یافته اند. آنالیزها نشان دهنده این هستند که تشکیل زنجیره های پلیمری پلی آنیلین بر سطح گرافن اکساید باعث شده که صفحات گرافن اکساید که در حالت عادی به صورت صفحات صاف و یکنواخت هستند به صورت صفحات ناصاف و غیر یکنواخت تغییر شکل یابند که علت آن تشکیل درست نانو کامپوزیت گرافن اکساید-پلی آنیلین است. در مرحله دوم نانو کامپوزیت تشکیل شده را بر روی الکترودهایی با روکش نقره قرار داده و سپس با قرار دادن نانو ذرات اکسید اکسید قلع قسمت های مختلف نانوبیوسنسور نسبت به گاز اتانول حساس شد. میزان پاسخ و حساسیت نانو بیوسنسور نسبت به هریک از گازهای اتانول، دی اکسید کربن، متان و آمونیاک، با انجام آزمایش های آمپرومتریک مورد سنجش قرار گرفت و نتایج نشان داد که حساسیت نانو بیوسنسور ساخته شده برای تشخیص گاز اتانول قابل قبول می باشد. بررسی نتایج حاصل از انجام آزمایش های الکتروشیمیایی نشان داد که نانوبیوسنسور به وجود گازهای آمونیاک و متان نیز اندکی پاسخ می دهد.
    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت، نانو مواد بر پایه کربن، نانو بیوسنسور
  • مهران قلی پور شهرکی *، مهدیه میرزاخانی صفحات 1799-1806
    در این تحقیق تاثیر نقص تهی جای اکسیژن، شکل و اندازه بلورک ها بر فرایند پخش اکسیژن در استرانسیوم تیتانات با استفاده از روش دینامیک مولکولی مورد مطالعه قرار گرفته است. نانو مکعب های استرانسیوم تیتانات با اندازه های مختلف و نانوسیم ها با طول های مختلف و راستای محوری [001] برای این منظور در نظر گرفته شدند. سپس نقص اکسیژن در بازه 0 تا %5 با حذف تصادفی اتم های اکسیژن از شبکه صورت گرفت. تمام شبیه سازی ها درفشار اتمسفر و دمای1000کلوین با استفاده از پتانسیل باکینگهام + کولنی انجام پذیرفت. فرایند پخش اکسیژن با تحلیل نمودارهای میانگین مربع جابه جایی بررسی گردید. مقادیر به دست آمده برای ضریب پخش اکسیژن توافق خوبی با گزارش های تجربی داشت. همچنین نتایج نشان می دهند که در نانو مکعب های منفرد، ضریب پخش اکسیژن با کاهش اندازه بلورک ها افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان می دهند که در نانوسیم ها با افزایش طول، فرایند پخش اکسیژن افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: استرانسیوم تیتانات، پخش اکسیژن، هدایت یونی، اندازه بلورک، دینامیک مولکولی
  • فریبا ظرافتی شجاع، هودسا مجیدیان *، لیلا نیکزاد صفحات 1807-1813
    در این پژوهش تلاش شد تا دوغاب های آبی نانوذرات زیرکنیا در pHهای مختلف تهیه و رفتار جریان یابی آنها بررسی شود. مقدار ماده جامد، 40% وزنی انتخاب شد و دوغاب ها بدون افزودنی تهیه شد. در این پژوهش مقدار pH از 3 تا 8 تغییر داده شده و رفتار جریان یابی (تنش برشی بر حسب سرعت برشی و گرانروی بر حسب سرعت برشی) بررسی شد؛ همچنین گرانروی تئوری با استفاده از روابط موجود، محاسبه و با گرانروی تجربی مقایسه شد. بر اساس روابط تئوری، مقادیر گرانروی بالایی برای دوغاب های زیرکنیا پیش بینی شد؛ در حالی که در واقعیت دوغاب ها گرانروی کمتر و رفتار ایده آل تری را از خود نشان دادند. همچنین نتایج نشان داد با افزودن پراکنده ساز دولاپیکس CE64، رفتار دوغاب زیرکنیا، نیوتنی تر شد. ضرایب جریان یابی محاسبه شده نیز ثابت کرد که در 4=pH و با استفاده از دولاپیکس می توان به شرایط بهتری از جریان یابی و روانسازی رسید و پایداری دوغاب را افزایش داد.
    کلیدواژگان: دوغاب زیرکنیا، جریان یابی، ثابت هاگینز، افزودنی، ضریب سیالیت
  • فرناز مغازهء *، مینا باقرنژاد، داوود قنبری صفحات 1815-1825
    نمونه های حاوی نانوذرات هگزافریت باریم و استرانسیوم با استفاده از دو نمک کلرید باریم و نیترات استرانسیوم به روش هم رسوبی در مایکروویو با استفاده از آب، اتیلن گلیکول و ترکیب این دو به عنوان حلال در حضور 3 عامل فعال سطحی مختلف سنتز شدند. تحلیل‏های XRD و SEM به منظور ارزیابی خصوصیات ساختاری و ریخت شناسی نمونه ها انجام شد. قطر میانگین کمتر از 100 نانومتر برای ذرات هگزافریت باریم و استرانسیوم نشان داد که در کلیه نمونه ها ساختار نانو شکل گرفته است. به کمک طیف FT-IR هر کدام از نمونه ها، خلوص نانوذرات در هر نمونه اثبات شد. همچنین نتایج SEM نشان دادند که با تغییر نوع حلال و عامل فعال سطحی، خصوصیات نانوساختاری نمونه ها تغییر می کند و در نتیجه امکان کنترل نانوساختار و اندازه دانه ها برای کاربردهای مختلف با تغییر شرایط اولیه آزمایش وجود دارد. در مرحله بعد با استفاده همزمان از کلرید باریم و نیترات استرانسیوم و به روش هم‏رسوبی و در مایکروویو نانوکامپوزیت های هگزافریت باریم و استرانسیوم با درصدهای ترکیبی مختلف سنتز شدند. تحلیل XRD نشان داد که نانوکامپوزیت تهیه شده به طور خالص شامل نانوذرات هگزافریت باریم و استرانسیوم می باشد. برای بررسی خواص مغناطیسی نمونه های تهیه شده، تحلیل VSM انجام گرفت و منحنی های هیسترزیس به دست آمده برای هگزافریت باریم و استرانسیوم و نانوکامپوزیت تهیه شده نشان دادند که تمامی نمونه ها دارای خاصیت فرومغناطیسی بوده اما نانوذرات هگزافریت استرانسیوم فرومغناطیس سخت، هگزافریت باریم فرومغناطیس نرم و نانوکامپوزیت هگزافریت باریم/ استرانسیوم حالت بینابینی آن ها می باشد.
    کلیدواژگان: نانوذرات هگزافریت باریم، نانوذرات هگزافریت استرانسیوم، خصوصیات نانوساختاری، خواص مغناطیسی، نانوکامپوزیت
  • مریم جهان بیگلری، روح الله سمنانی رهبر *، میثم شعبانیان صفحات 1827-1835
    استفاده از پلی آمیدهای آلیفاتیک در تهیه نانو الیاف با توجه به خاصیت فرآیندپذیری مطلوب و قابلیت بالای الکتروریسی به شدت مورد توجه است. اما این پلیمرها پایداری گرمایی بالایی ندارند که این امر استفاده از آنها را در برخی از کاربردها با محدودیت مواجه ساخته است. یکی از روش های حل این مشکل مخلوط کردن با پلیمرهای دیگر است. برای این منظور در پژوهش حاضر برای اولین بار از پلیمر پلی آمید-ایمید (PAI) جدید سنتز شده برای مخلوط کردن با پلی آمید66 خالص (PA66) استفاده شد و نانو الیاف PA66 و PA66/PAI حاوی مقادیر مختلف پلیمر PAI با استفاده از روش الکتروریسی تهیه شدند. ریخت شناسی، خواص مکانیکی- دینامیکی و پایداری گرمایی نانو الیاف با میکروسکوپ الکترونی پویشی، آنالیز مکانیکی- دینامیکی و گرماسنجی وزنی ارزیابی شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش میزان پلیمر PAI در محلول ریسندگی، قطر متوسط نانو الیاف از 66±319 نانومتر در نمونه PA66 به 65±522 نانومتر در نمونه حاوی 50% پلیمرPAI افزایش یافته است. آنالیز مکانیکی- دینامیکی نشان می دهد که مقدار مدول ذخیره در دمای °C 60، از حدود 85/16 مگاپاسکال در نمونه PA66 به حدود 70 مگاپاسکال در نمونه حاوی 50% پلیمر PAI افزایش یافته و چهار برابر شده است. همچنین با افزودن پلیمر PAI به پلیمر PA66، دمای انتقال شیشه ای به مقادیر بالاتر منتقل شده است. با افزایش میزان پلیمر PAI در ماتریس PA66، پایداری گرمایی نانو الیاف به میزان قابل ملاحظه ای بهبود یافته و دمای Tmax در نمونه PA66/PAI-50 نسبت به نمونه PA66، °C 65 افزایش را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: پلی آمید66، پلی آمید- ایمید، الکتروریسی، ریخت شناسی، پایداری گرمایی
  • هانیه پناهی، سعید اسدی * صفحات 1837-1842
    ایجاد پوشش هایی مقاوم و ضد خوردگی در ابعاد نانو، استفاده گسترده و روز افزونی در صنایع مختلف دارد. پوشش ایجاد شده وابسته به برخورد نانو قطره با سطح و سپس پخش شدن آن بر روی سطح است. در بسیاری از موارد سطح به صورت مورب در مقابل نازل پاشش قرار گرفته و زاویه برخورد نانو قطره با سطح به صورت مایل می باشد. به دلیل وجود هزینه زیاد و زمان بر بودن آزمایشات تجربی و شبیه سازی های دینامیکی، تعیین مدلی برای نشان دادن تاثیرات عوامل موثر بر پخش نانو قطره حائز اهمیت است. در این مطالعه با استفاده از مدل رگرسیون چند متغیره نسبت به پیش بینی پخش شدن نانو قطره اقدام گردیده است. میزان پخش شدن نانو قطره به سرعت و زاویه برخورد قطره با سطح بستگی دارد که برای این منظور پنج مدل مختلف در نظر گرفته شده است. نتایج مقایسه مدل های ارائه شده، نشان می دهد که مدل رگرسیون غیر خطی پیشنهادی، دارای بیشترین بازده و کمترین خطا بوده است و تطابق بالایی با خروجی مطلوب دارد. همچنین آنالیز باقیمانده ها نشان دهنده پذیرش نرمال بودن آن ها در مدل انتخابی است. علاوه بر این مشاهده شده است که همبستگی بین سرعت و میزان پخش شدن نانو قطره 0.95 است که در سطح بسیار بالایی قرار دارد.
    کلیدواژگان: پخش شدن نانو قطره، زاویه برخورد، سرعت برخورد، رگرسیون چندمتغیره، مدل های غیر خطی
|
  • Mohammad Zarei, Jelyani, shaghayegh baktashian, mohsen babaiee, abdolmajid ghasemi, Rahim Eqra * Pages 1779-1786
    The solid electrolyte interphase (SEI) is a passivating film that is formed on the anode surface by electrolyte decomposition in a lithium ion battery. The proper understanding of the SEI formation process on the graphite anodes can create a wider view to overcome the challenges associated with these anodes, which lead to better cyclic performance. In this research, cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and cyclic charge/ discharge tests were used for graphite anode coin cell to obtain a perfect understanding of SEI formation process on the surface of graphite anode. The results of cyclic voltammetry test indicate that the large part of SEI layer is formed in the first cycle and the SEI will be stable by continued voltammetric cycles. The electrochemical impedance studies show that the charge transfer resistance (Rct) of graphite anode decreases from 122 Ω to 62.5 Ω after electrochemical cycles, which indicates the facility of the charge transfer process after the formation of the SEI layer. The results of cyclic charge/ discharge test also represent that the irreversible capacity of first cycle is consumed to form the SEI, and the reversibility has been sustained after the subsequent charge / discharge cycles.
    Keywords: Graphite, Anode, Solid electrolyte interphase, SEI layer, Li-ion battery
  • Hamid Reza Moshayedi , Mohammad Rabiee*, navid rabiee Pages 1789-1798
    In this study, a nanobiosensor was fabricated for ethanol gas detection, and its electrochemical response to various concentrations of this gas was studied. In the first phase, in order to fabricate this nanobiosensor, the Graphene-Oxide/Polyaniline (GO/PANI) nano-composite was synthesized. Chemical composition, morphology and the structure of the nano-composites was studied by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), High-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM) and X-ray diffraction (XRD). The results show that the synthesis of graphene oxide is done correctly and the polyaniline particles are well bonded on the surface of the graphene oxide sheets as physically and chemically. Owning to the formation of the correct graphene-oxide/polyaniline nano-composite the analyzes indicate that the formation of polyaniline polymer chains on the surface of graphene oxide has led to the deformation of graphene sheets, which are normally flattened and uniformed sheets into the form of non-flattened and non-uniformed sheets. In the second phase, the formed nano-composite was placed on silver coated electrodes and then, by placing the nanoparticles of tin oxide, the nanobiosensors were sensitive toward the ethanol gas. Through the amperometric experiments, responsiveness and sensitivity and selectivity of the nanobiosensors to each of ethanol, carbon dioxide, methane and ammonia gases were measured and the results showed that the sensitivity of nanobiosensor fabricated to detection of the ethanol gas is acceptable. The results of the electrochemical tests showed that the nanobiosensors also have responded slightly to ammonia and methane.
    Keywords: nano-composite, carbon-based nano-material, nano-biosensor
  • Mehran Gholipour Shahraki *, Mahdieh Mirzakhani Pages 1799-1806
    In this work, the influence of oxygen vacancy defects, crystallite shape and size on oxygen diffusion in SrTiO3 nanocubes and nanowires has been studied by molecular dynamics simulation method. The SrTiO3 nanocubes with different sizes and nanowires with different lengths and axial direction of [001], were considered for this purpose. The oxygen vacancies ranging from 0 to 5% were created by random deletion of oxygen atoms from perfect SrTiO3 structure. All of the simulations have been performed at 1000K and atmospheric pressure by using Buckingham + columbic potential. The diffusion process of oxygen atoms was investigated by analyzing the mean square displacement curves. The achieved oxygen diffusion coefficients have a good agreement with experimental reports. In addition the results show that diffusion constant of oxygen atoms in individual nanocubes are increased by decreasing the size of nanocubes. The results also show that in individual SrTiO3 nanowires, the oxygen diffusion process is increased by increasing the length of the nanowires.
    Keywords: Strontium Titanate, Oxygen Diffusion, Ionic Conductivity, Crystallite Size, Molecular Dynamic
  • Fariba Zerafati Shojaa, Hudsa Majidian *, Leila Nikzad Pages 1807-1813
    In this research, we tried to prepare the aqueous suspension of zirconia nanoparticles at different pH and investigate their rheological behaviors. The solids content was 40% by weight and the suspensions were prepared without additives. In this study, the pH value was varied from 3 to 8, and the rheological behavior (shear stress in terms of shear rate and viscosity in terms of shear rate) was investigated; also, the theoretical viscosity was calculated using existing relationships, and compared with experimental viscosity. Based on theoretical relationships, high viscosity values were predicted for nano zirconia suspensions, while in reality the prepared zirconia suspensions showed less viscosity and more ideal behavior. The results also indicated that the addition of Dolapix CE64 dispersant was lead to the Newtonian like behavior. The calculated rheological coefficients also proved that at pH=4 and using Dolapix, better conditions could be obtained for rheological and deflocculation and increased suspension stability.
    Keywords: Zirconia suspension, Rheology, Huggins constant, Additive, Flow behavior index
  • Farnaz Maghazeii *, Mina Baghernezhad, Davood Ghanbari Pages 1815-1825
    We synthesized various types of barium and strontium hexaferrite nanoparticles using barium chloride and strontium nitrate salts by co-precipitation method in microwave. The solvent was either water, ethylene glycol or mixture of them with three different natural surfactants. XRD and SEM analysis were performed to evaluate the morphological characters of the products. The mean diameter of barium and strontium hexaferrite particles in all products was less than 100 nm, indicating successful formation of nanoparticles. The purity of nanoparticles was documented by FT-IR spectrometry. SEM analysis shows that the nanostructures of products would change with respect to type of solvents and surfactants. So it is possible to change the size and structure of nanoparticles for various purposes with manipulation of primary parameters. In the second phase various proportions of barium chloride and strontium nitrate were used for production of nanoproducts. All the products had pure nanoparticles of barium and strontium hexaferrite which again was confirmed by XRD analysis. VSM analysis was performed to study the ferromagnetic characteristics of the products. Hysteresis curves disclosed that all the products have ferromagnetic properties. Strontium hexaferrite nanoparticles are hard ferromagnetics and barium hexaferrite nanoparticles are soft ferromagnetics and nanocomposite barium/strontium hexaferrite nanoparticles have the intermediate ferromagnetic properties.
    Keywords: Barium, strontium hexaferrite nanoparticles, Magnetic properties, Mean diameter of nanoparticles, Nanocomposite barium, strontium hexaferrite, Nanostructure
  • MARYAM JAHAN BIGLARI, rouhollah semnani rahbar *, MEYSAM SHABANIAN Pages 1827-1835
    Using aliphatic polyamides in electrospinning is very interesting due to their unique properties such as processability. But these polymers have some disadvantages of low dimensional stability and poor thermal stability that limited their use. To solve this problem, various methods such as polymer blending have been suggested. In this research, for the first time, a newly synthesized poly (amide-imide) (PAI) polymer was added to polyamide 66 (PA66) and nanofibers fabricated from PA66/PAI blend with different amounts of PAI polymer. Morphology, dynamical-mechanical properties and thermal stability of nanofibers were analyzed by SEM, DMTA, and TGA, respectively. SEM images revealed that the PA66/PAI nanofibers with uniform structure and without beads were prepared even for nanofibers containing 50% PAI. Moreover, with increasing PAI polymer content in PA66/PAI solution, the average nanofiber diameter increased from 319±66 nm for neat PA66 to 522±65 nm for nanofibers containing 50% PAI polymer. DMA results showed that the storage modulus of PA66/PAI nanofibers in both glassy and rubbery regions were higher than that of neat PA66 nanofibers. At 60 °C, the storage modulus values for neat PA66 nanofibers and PA66/PAI containing 50% PAI were 16.85 MPa and 70 MPa, respectively, showing about four times increase. Furthermore, by incorporating PAI polymer into PA66 matrix, glass transition temperature was moved to higher temperatures. TGA data indicated that with increasing the content of PAI polymer, thermal stability of PA66/PAI nanofibers improved significantly; 65 °C increase in Tmax was obtained for nanofibers containing 50% PAI as compared to neat PA66 nanofibers.
    Keywords: Polyamide66, Polyamide-imide (PAI), Electrospinning, Morphology, Thermal stability
  • Hanieh Panahi , Saeid Asadi * Pages 1837-1842
    Creating of resistant and anti-corrosion coatings in nano dimensions are widely used in various industries. The quality of the coating is related to the collision of the nano droplet on the surface and then spreading on it. In many cases, the oblique surface is in the front of the spray nozzle, and then the nano droplet collides obliquely with a surface. Due to expensive and time consuming of the experiments and simulations, model determination for illustrating the effects of the factors on the nano-droplet spreading is very important. In this research, the multivariate regression model is being proposed for predicting the nano-droplet spreading data. The nano-droplet spreading has been depended to the speed and impact angle on the surface and that for this reason five models have been considered. The results for comparing the provided models show that the proposed non-linear regression has the most efficient and lowest error and has a high fit with optimal output. Also, the residual analysis of the proposed model accepts the normality assumption. Moreover, the correlation between the speed and nano-droplet spreading is 0.95 which is at a very high level.
    Keywords: nano-droplet spreading, impact angle, impact velocity, multivariate regression, non-linear models