فهرست مطالب

مواد پیشرفته و پوشش های نوین - پیاپی 27 (زمستان 1397)
  • پیاپی 27 (زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/12/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نوید صنوبری، کمال الدین قرنجیگ*، فرهود نجفی، سیامک مرادیان صفحات 1843-1853
    در این پژوهش، یک ماده رنگزای آلی بر پایه بنزوزانتین-4،3- کربوکسیلیک انیدریدبه منظور استفاده در ساخت سلول خورشیدی حساس شده به ماده رنگزا سنتز شد.در این راستا، آسنفتین به عنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار گرفت و واکنش های پی در پی برم دار کردن، نیترودار کردن، اکسایش، احیا، فنوکسی دار کردن و بستن حلقه انجام شد تا ترکیب بنزوزانتین-4،3- کربوکسیلیک انیدرید بدست آید. مواد واسطه و ماده رنگزای نهایی با استفاده از روش های نوبلور شدن و کروماتوگرافی ستونی خالص سازی شده و با روش های آنالیز دستگاهی آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای، طیف سنجی مرئی-فرابنفش و طیف سنجی جرمی شناسایی شدند. در نهایت ترکیب سنتز شده در ساخت سلول خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا به عنوان حساس کننده نوری به کار گرفته شد. پارامترهای فتوولتائیک سلول خورشیدی ساخته شدهتوسط شبیه ساز خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت و با نمونه سلول خورشیدی ساخته شده توسط ماده رنگزای N719 مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که نسبت بازده سل خورشیدی ساخته شده با ماده رنگزای بنزوزانتین-4،3- کربوکسیلیک انیدرید نسبت به بازده سل ساخته شده با ماده رنگزای N719در حدود 34 درصد است.
    کلیدواژگان: سنتز، بنزوزانتین-4، 3- کربوکسیلیک انیدرید، سلول های خورشیدی حساس شده به مواد رنگزا، پارامترهای فوتوولتائیک
  • شیدا داودی، احسان صائب نوری، سیدعلی حسن زاده تبریزی* صفحات 1855-1863
    پوشش های از جنس پلیمرهادی به دلیل سهولت در سنتز و خواص الکتریکی و شیمیایی خود مورد توجه محققین قرار گرفته اند. در این پژوهش پوشش پلی آنیلین به روش الکتروپلیمریزاسیون با دانسیته جریان های 10، 20، 30 و mA/cm40 طی مدت 60 دقیقه بر روی سطح تیتانیوم تجاری سنتز گردید. از آزمون های میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) جهت ارزیابی مورفولوژی و ساختار سطحی، طیف سنجی انعکاسی(FTIR) برای بررسی پیوندهای شیمیایی ایجاد شده و آزمون های خوردگی پلاریزاسیون پتانسیودینامکی و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی(EIS) نیز برای بررسی رفتار خوردگی پوشش های ایجاد شده استفاده گرید. نتایج آزمون های به عمل آمده نشان داد که مورفولوژی پوشش ها دارای ساختار گل کلمی با اندازه ذرات حدود 1 میکرون می باشد و یک پوشش یکنواخت بر روی سطح ایجاد می شود. آزمایش FTIR از نمونه پوشش داده شده با دانسیته جریان mA/cm230 مشخص کرد که آنیلین به پلی آنیلین تبدیل گردیده است. نتایج پلاریزاسیون و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی نیز نشان داد که رفتار خوردگی تیتانیوم در حضور پوشش پلی آنیلین نسبت به حالت بدون پوشش بهبود داشته است به طوری که در نمونه پوشش داده شده با دانسیته جریان mA/cm2 30 ، دانسیته جریان خوردگی 217 برابر نسبت به حالت بدون پوشش در محلول خورنده %5/3 کلرید سدیم کاهش داشته است.
    کلیدواژگان: پوشش دهی، پلی آنیلین، تیتانیوم، الکتروپلیمریزاسیون، خوردگی
  • الهام ستاره*، حسین ادریس، مهدی علی زاده صفحات 1865-1871
    فولادهای مقاوم به حرارت نوع HH به دلیل برخورداری از استحکام در دمای بالا و داشتن مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون مناسب، کاربرد نسبتا گسترده ای در صنایع مختلف دارند. عمده تخریب و استهلاک این فولادها ناشی از اکسیداسیون در دمای بالا می باشد. استفاده از پوشش سد نفوذی می تواند عمر کاری این فولادها را افزایش دهد. یکی از پوشش های مورد نظر، NiAl می باشد که یک ترکیب بین فلزی با مقاومت به اکسیداسیون بالاست.در این پژوهش تاثیر افزودن TiO2 و Cr2O3 بر مقاومت به اکسیداسیون در دمای بالای پوشش NiAL اعمال شده به روش HVOF بررسی شد. ابتدا شرایط سنتز پودر NiAl به روش آسیا کاری مکانیکی با استفاده از پودرهای Ni و Al تعیین شده است. سپس هر کدام از پودرهای TiO2 و Cr2O3 بطور جداگانه به مقدار 5 درصد وزنی به ترکیب NiAl اضافه و مخلوط شدند. پودرهای حاصله به روش HVOF بر سطح زیر لایه فولاد HH اسپری شده است. به منظور بررسی و ارزیابی کیفی نمونه های پوشش داده شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM، آزمون سختی سنجی، آزمون اکسیداسیون در دمای بالا و آزمون ضخامت سنجی بهره گرفته شده است. نتایج نشان داد که فولاد با پوشش کامپوزیتی از تخلخل کمتر و ضخامت و سختی بیشتری نسبت به نمونه با پوشش NiAl برخوردار بوده است. همچنین مقاومت به شوک حرارتی نمونه های با پوشش کامپوزیتی به مراتب بیشتر از نمونه با پوشش NiAl بوده است و حداکثر مقاومت به اکسیداسیون در دمای 1200 درجه سانتی گراد،متعلق به نمونه با پوشش NiAl-TiO2 می باشد.
    کلیدواژگان: NiAL، HVOF، مقاومت به اکسیداسیون، پوشش
  • سپهر یزدانی، فرزاد محبوبی* صفحات 1873-1880
    در این مقاله، پوشش نیکل-بور-نانولوله کربنی با غلظت های مختلف نانولوله های کربنی روی فولاد AISI 4140 لایه نشانی شد و خواص ساختاری و رفتار سایشی آن مورد بررسی قرار گرفت. خواص ساختاری پوشش ها به کمک آزمون های پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی و آزمون سختی بررسی شد. همچنین ضریب اصطکاک و خواص سایشی نمونه ها به کمک آزمون پین روی دیسک مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد با افزایش غلظت نانولوله های کربنی ساختار پوشش از حالت آمورف به حالت شبه-بلوری تغییر می یابد. علاوه بر این تصاویر میکروسکوپ الکترونی و نتایج حاصل از آزمون سختی نشان می دهد که اضافه کردن نانولوله های کربنی به حمام الکترولس سبب افزایش سختی و ضخامت پوشش می گردد. اضافه کردن نانولوله های کربنی تا غلظت gr/lit 6/0 باعث بهبود رفتار مقاومت سایشی و کاهش ضریب اصطکاک شد. با این وجود افزایش غلظت نانولوله های کربنی تا gr/lit1 بدلیل آگلومره شدن نانولوله های کربنی سبب افزایش نرخ سایش ویژه پوشش شد.
    کلیدواژگان: نانولوله های کربنی، سایش، ضریب اصطکاک، پوشش
  • رضا قاسمی هجران دوست، محمدرضا کلایی*، داود زارعی صفحات 1881-1892
    پلاستیزولها، ترکیباتی شامل رزین پلی وینیل کلراید، نرم کننده ها و تقویت کننده به صورت سوسپانسیون مایع می باشند که در اثر حرارت تبدیل به مواد منعطف با کاربردهای متنوع، نظیر پوششهای خودرویی تحت عنوان سیلر می گردند. خواص رئولوژیکی و مکانیکی این ترکیبات بستگی به نوع تقویت کننده دارد. تقویت کننده هایی نظیر نانو سیلیکا جهت بهبود خواص مختلف این ترکیبات به کار گرفته شده اند. در این تحقیق، با استفاده از روش تاگوچی و مدل بهینه به دست آمده از طراحی آزمایش، اثر نوع پی وی سی (PVC)، مش کربنات کلسیم، نوع نرم کننده و اندازه ذرات سیلیکا بر خواص مکانیکی و رئولوژیکی این ترکیبات نظیر گرانروی، استحکام، سختی و مورفولوژی بررسی شد. در بخش ارزیابی اندازه ذرات از میکروسکوپ روبشی استفاده شد و نتایج مورد بحث و تحلیل قرار گرفت. بر اساس تحلیل های واریانس و نتایج کسب شده مشخص شد که برای حصول شرایط بهینه و بیشترین مقدار استحکام برای پوششهای پلاستیزول نهایی می بایستی از رزین PVC با مقدار K برابر با 70، کربنات کلسیم با مش 1000، نرم کننده نوع DBP و نانو ذرات سیلیکا با اندازه 200 حدود نانومتر استفاده شود.
    کلیدواژگان: استحکام کششی، تاگوچی، کربنات کلسیم، رئولوژی، پی وی سی، پوشش پلاستیزول
  • مریم محمدی، اسماعیل پورسعیدی* صفحات 1893-1909
    درک مسائل واماندگی پوشش های سدحرارتی در ارزیابی قابلیت و دوام آن ها بسیار ضروری است. از این پوشش ها در شرایط کاری دمای بالا و گرادیان های شدید حرارتی استفاده می شود. در این مقاله، مروری بر مکانیزم های واماندگی پوشش های سدحرارتی پلاسما اسپری تحت بارگذاری های مختلف حرارتی و مکانیکی، انجام شده است. از آنجاییکه هزینه های روش های آزمایشگاهی، در شرایط کاری پوشش ها، بسیار بالا بوده و محدودیت های بسیاری برای این روش ها در شرایط عملکرد آن ها وجود دارد، این روش ها نمی توانند شرایط واقعی TBC را به خوبی منعکس کنند. از این رو مدل سازی المان محدود نقش مهمی در مطالعه ی این مسائل داشته و انتظار می رود با استفاده از این روش ها الگوهای واماندگی TBC تحت شرایط واقعی تعیین شود. در این مقاله همچنین روش های کاربردی و جدید مدل سازی المان محدود جهت شبیه سازی مکانیزم های واماندگی پوشش های سد حرارتی تحت بارهای حرارتی و مکانیکی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. از جمله این روش ها می-توان به روش های مجازی بازشدگی ترک، المان محدود توسعه یافته و مدل ناحیه چسبنده اشاره کرد. ضمنا، مقایسه ا ی بین روش های المان محدود ذکر شده و مزایا و محدودیت های آن ها، در مسائل واماندگی پوشش ها صورت گرفته است.
    کلیدواژگان: پوشش سد حرارتی، واماندگی، بارگذاری حرارتی و مکانیکی، روش المان محدود
  • سحر هاشمی داریان، جعفر جوادپور*، علیرضا خاوندی صفحات 1911-1918
    در این پژوهش از روش هیدروترمال و افزودن عامل کی لیت ساز سیترات سدیم، برای سنتز ذرات هیدروکسی آپاتیت با شکل و ریزساختار مختلف استفاده شد. نتایج XRD (پراش پرتو ایکس) نشان می دهد با افزودن سیترات در فرآیند هیدروترمال، هیدروکسی آپاتیت بدست آمده دارای درجه بلورینگی و خلوص بالا است. نتایج FTIR (تبدیل فوریه مادون قرمز) نیز نشان می-دهد گروه های عاملی شناسایی شده مربوط به هیدروکسی آپاتیت خالص است. در بررسی ریزساختار ذرات توسطTEM و SEM (میکروسکوپ الکترونی عبوری و روبشی)، مشاهده شد که بدون افزودن سیترات، قبل از فرآیند هیدروترمال ورقه های هیدروکسی آپاتیت و بعد از فرآیند هیدروترمال ذرات با شکل نانومیله (ساختار یک بعدی) بدست می آید. در حالی که در غلظت مناسب سیترات، میکروکره های هیدروکسی آپاتیت با نانوساختار سطحی مشاهده می شود. میکروکره های بدست آمده دارای توزیع اندازه یکنواخت در محدوده 4-6 میکرومتر است و ذرات به صورت مجزا از هم رشد می کنند. تغییر غلظت سیترات با تغییر ریزساختار سطح میکروکره ها از نانوصفحه به نانومیله همراه است. با افزایش بیشتر غلظت سیترات ساختار دسته ای شکل ایجاد می شود. متوسط سطح ویژه بدست آمده توسط BET، در نمونه شاهد m2/g30، در میکروکره ها با نانوساختار سطحی در حدود m2/g100 و در ساختار دسته ای شکلm2/g150است. متوسط اندازه تخلخل ها توسط nm ,BJH20-8 است که می تواند نشان دهنده ساختار مزوتخلخل باشد.
    کلیدواژگان: هیدروترمال، ریزساختار، سیترات، هیدروکسی آپاتیت
|
  • Navid Senobari, Kamaledin Gharanjig *, Farhud Najafi, Siamak Moradian Pages 1843-1853
    In the present study, an organic dye based on benzoxanthene-3,4-carboxilic anhydride was synthesized to be used in dye-sensitized solar cell.In order to do that, acenaphthene was utilized as the main reagent and a series of consecutive reactions were conducted to yield the mentioned benxoxanthene-3,4-carboxilic anhydride, including bromination, nitration, oxidation, reduction, phenolation and cyclization. In order to purify the intermediates and the final dye, recrystallization was done and followed by column chromatography and the materials were analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, UV-Vis Spectrophotometery and Mass Spectroscopy. Finally, the synthesized dye was used as a sensitizer in a dye-sensitized solar cell. Photovoltaic parameters of the fabricated dye-sensitized solar cell were investigated by solar simulator and were compared to the cell fabricated by the dye N719 as a reference. Results show that the ratio of the power conversion efficiency of the cell based on the benzoxanthene-3,4-carboxilic anhydride to the corresponding value of the cell based on N719 was approximately 34%.
    Keywords: Synthesis, Benzoxanthene-3, 4-carboxilic anhydride, Dye-sensitized solar cells, Photovoltaic Parameters
  • Sheida Davodi, Ehsan Saebnori, S.A. Hassanzadeh Tabrizi * Pages 1855-1863
    Conductive polymer coatings due to their ease of synthesis and chemical and electrical properties are the focus of attention. In this research, polyaniline coating formed on commercial titanium substrate with current density of 10, 20, 30 and 40 m A /cm2 by electropolymerisation. The morphology and surface structural were analyzed by scanning electron microscopy (SEM). For investigation of chemical bonds, samples were studied by Fourier transformation infrared spectroscopy analysis (FTIR). The corrosion resistance was evaluated by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance. SEM results showed the formation of polyaniline coating with Cauliflower structure. The average grain size of coating was about 1 micron. The results showed that a uniform polyaniline coating was formed on the surface of titanium substrate. The FTIR results confirmed the formation of polyaniline coating on the titanium substrate. Applying a polyaniline coating with current density of 30 mA /cm2 reduced corrosion current density up to 217 times in sodium in 3.5% chloride solution.
    Keywords: coating, Polyaniline, Titanium, Electropolymerisation, corrosion
  • Elham Setare *, Mehdi Alizadeh, Hossein Edris Pages 1865-1871
    HH grade heat resistant steels are widely used in various industries due to their high temperature strength, excellent oxidation and corrosion resistance. The major degradation of these steels is due to oxidation at high temperatures. The use of diffusion barrier coating can increase the life of these steels. One of the preferred coatings is NiAl, an intermetallic compound with high oxidation resistance. In this research, the effect of Cr2O3 and TiO2 additives on the high temperature oxidation resistance of high velocity oxygen fuel (HVOF) sprayed NiAl coating was studied. At First, the NiAl powder mechanical alloying synthesis conditions were determined using Ni and Al powders. Then, each of the Cr2O3 and TiO2 powders were separately added to the NiAl mixture 5% by weight. The powder sprayed on the surface of HH steel by HVOF method. samples, SEM scanning electron microscope, hardness test, high temperature oxidation test, and thickness test were used to investigate and evaluate the quality of coated. The results showed that the composite coated steel had less porosity and had a thicker and harder surface than NiAl coating. Thermal shock resistance of samples with composite coating is much higher than that of the NiAl coating, and the maximum oxidation resistance at 1200 ° C belongs to the NiAl-TiO2 coating sample
    Keywords: NiAL, HVOF, Oxidation Resistance, coating
  • Sepehr Yazdani, Fazad Mahboubi * Pages 1873-1880
    In the present study, nickel-boron-carbon nanotubes coatings were deposited in AISI 4140 steel substrate by varying carbon nanotubes concentration, and then the structure and wear behavior of the coatings were taken into investigation. The structure of the coatings was studied through XRD, SEM, and microhardness tests. Additionally, the wear behavior of the samples was evaluated using pin on disk method, and the worn surface of the samples was studied by SEM and EDS analysis. Results indicated that by increasing carbon nanotubes concentration the crystallographic structure of the coatings changes from amorphous to semi-crystalline. Moreover, SEM images of the samples and microhardness results indicated that increasing carbon nanotubes concentration increases surface microhardness and lead to higher coating thickness. Increasing carbon nanotubes concentration up to 0.6 gr/lit increased the wear resistance, and decreased the coefficient friction. However, increasing carbon nanotubes concentration up to 1 gr/lit increased the wear rate of the coating which was due to agglomeration of carbon nanotubes.
    Keywords: Carbon nanotubes, Wear, coating, Friction coefficient
  • Reza Ghasemi Hejran Doost, Mohammadreza Kalaee *, Davood Zaarei Pages 1881-1892
    Plastisols are the liquid suspension compositions containing polyvinyl chloride resin (PVC), plasticizers and extenders, with various applications such as automobile coatings as seam sealers, which converts to the flexible material using heat. Rheological and mechanical properties of these compositions are related to the type of reinforcing materials. Reinforcing materials like nano silica has been used for improvement of different properties of these compositions. In this research, using Taguchi method and optimized model calculated from experimental design, effect of PVC type, particle size of calcium carbonate, type of plasticizer and silica particle size on mechanical and rheological properties like viscosity, strength, hardness and morphology were investigated. Particle size was evaluated using scanning electron microscopy and the results were analyzed. Based on variance analysis, it was found that for reaching to the optimum process conditions and highest strength of plastisol coatings, K-value for PVC resin must be about 70, mesh size of calcium carbonate about 1000, type of plasticizer was dibutyl phthalate (DBP) and nano silica particle size was about 200 nm.
    Keywords: tensile strength, Taguchi method, Calcium Carbonate, Rheology, Plastisol Coating
  • Maryam Mohammadi, Esmaeil Poursaeidi * Pages 1893-1909
    In order to study thermal barrier coatings reliability and durability understanding their failure mechanisms is crucial. These coatings are used in high temperature and extreme heat gradients working conditions. In this paper an overview of failure mechanisms of air plasma spray thermal barrier coatings under various thermal and mechanical loading has been carried out. Since the costs of experimental tests with real working conditions of these coatings are very high and there are many limitations for these methods in terms of their performance conditions, these methods cannot provide the actual conditions for TBC to reflect well. Hence, the finite element methods play an important role in study of these issues and it is expected for these methods to be able to determine the TBC failure patterns under real conditions. In this paper the applicability of new finite element methods to simulate the failure mechanisms of thermal barrier coatings under thermal and mechanical loads has been discussed. Some of these methods are virtual crack closure technique, extended finite element method and cohesive zone model. Meanwhile, a comparison between these finite element methods in terms of advantages and limitations have been made.
    Keywords: Thermal barrier coating, Failure, Thermal, mechanical loadings, Finite element method
  • Sahar Hashemi Daryan, Jafar Javadpour *, Alireza Khavandi Pages 1911-1918
    The focus of this study is on the effect of citrate as chelating agent on the formation of morphology of hydroxyapatite particles synthesized by hydrothermal method. The powder samples were characterized by various techniques. X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy confirmed the formation of crystalline powder and purity in the synthesized hydroxyapatite. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) studies revealed the importance of Ca/citrate ratio in regulating the particle morphology. In the presence of citrate under hydrothermal process, a two-dimensional monetite phase evolved into three-dimentional hydroxyapatite microspheres with an average diameter of 4-6 µm. The results also indicate that the surface morphology of microspheres can be engineered from nanosheets to nanorods by regulating chelating agent concentration. The BET specific surface analysis showed an increase in the surface area with the increase in the citrate ion concentration. The observed specific surface area of microplates was 30 m2/g in absence of citrate, which increased to100 m2/g for microspheres. The BJH pore size distribution was in the range of 8-20 nm.
    Keywords: Hydroxyapatite, Citrate, Hydrothermal, Morphology