فهرست مطالب

  • سال هشتم شماره 1 (بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/02/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • احمدرضا عباسیان*، صفورا پاکدامن تهرانی، فریده طباطبایی صفحات 1-12

    سرامیک های کوردیریتی به علت داشتن ضریب انبساط حرارتی کم، مقاومت شیمیایی زیاد در برابر خوردگی و مقاومت بالا در برابر شوک حرارتی کاربردهای زیادی در ابزار کوره و لوازم مصرفی در دمای بالا دارد. هدف پژوهش حاضر سنتز کوردیریت با استفاده از نانوذرات سیلیس، کلرید منیزیم و آلومینای اکتیو است. سنتز به روش حالت جامد انجام می گردد. مکانیسم تشکیل کوردیریت با استفاده از آنالیز حرارتی هم زمان (STA) همراه با آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ریزساختار پودرهای سنتز شده در دماهای مختلف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که مکانیسم تشکیل کوردیریت از مواد اولیه ذکر شده با مکانیسم هایی که تاکنون برای تشکیل کوردیریت با استفاده از مواد اولیه دیگر گزارش شده، متفاوت است. واکنش های احتمالی در مسیر تشکیل کوردیریت در دماهای مختلف پیشنهاد داده شده است. دمای تشکیل کوردیریت از مواد اولیه نانوذرات سیلیس، کلرید منیزیم و آلومینای اکتیو °C1330 تعیین شد. کوردیریت سنتز شده به صورت خالص نبوده و با ناخالصی های آلومینا، کریستوبالیت، اسپینل و فورستریت همراه است.

    کلیدواژگان: کوردیریت، نانوذرات سیلیس، کلرید منیزیم، انستاتیت، فورستریت، STA
  • فرزاد کرمانی*، عباس یوسفی، سعید کارگذار، زهرا طیرانی نجاران، سحر ملازاده بیدختی، محمد هادی موید صفحات 13-25

    از روش گرانول سازی می توان به عنوان یک روش ساده و ارزان برای سنتز نانو ذرات استفاده نمود. در مطالعه ی پیش رو از روش گرانول سازی در مخلوط آب، روغن و  پلیمر قطبی (پی وی ای) برای سنتز ذرات دو فازی کلسیم فسفات (هیدروکسی آپاتیت/ تری کلسیم فسفات) استفاده گردید. ذرات به دست آمده از این روش برای بررسی های زیستی تحت اصلاح سطحی با تترا اتیل اورتو سیلیکات (تئوس) قرار گرفت. نتایج حاصل از آنالیز ریتویلد داده های XRD نشانگر تشکیل 16 درصد فاز  تری کلسیم فسفات در کنار هیدروکسی آپاتیت بود. نتایج BET نشانگر وجود حلقه هیستریس و متخلخل بودن ذرات با سطح ویژه 93 سانتی متر مربع بر گرم بود. نتایج آنالیز زتا نشانگر تغییر پتانسیل سطحی ذرات از -21 ± 1  به-42 ± 1  در نتیجه اصلاح سطحی با 25 درصد وزنی تئوس می باشد. نتایج تست سمیت نشان داد ذرات سنتز شده در محیط آب و روغن و همچنین اصلاح سطح شده با تئوس سمیتی برای سلول ایجاد نمی کند. نتایج تست آلیزارین رد نشان داد که اصلاح سطحی با تئوس باعث افزایش رسوب کلسیم و فسفر به اندازه ی 25 درصد شده است.  نتایج مدل سازی نرم افزاری نشانگر موفقیت روش گرانول سازی در سنتز پودرها است.  مطابق نتایج روش گرانول سازی  به همراه اصلاح سطح روشی مناسب و ساده برای سنتز نانو ذرات کلسیم فسفات همراه بهبود خواص زیستی می باشد.

    کلیدواژگان: گرانول سازی، اصلاح سطحی، ذرات دوفازی کلسیم فسفات، ذرات متخلخل، تست های زیستی، مدل سازی
  • مرضیه آزادفلاح، آرمان صدقی*، هادی حسینی صفحات 27-35

    هدایت بالا و سطح بالای قابل دسترسی به الکترولیت از پیش نیازهای اصلی مواد فعال مورد استفاده در ابرخازن ها برای دستیابی به کارایی الکتروشیمیایی بالاست. در سال های اخیر، چهارچوب های آلی-فلزی به دلیل سطح ویژه بالا و مناسب بودن اندازه تخلخل به عنوان مواد الکترودی در ابرخازن ها مورد استفاده قرار گرفتند. با این حال استفاده از چهارچوب های آلی-فلزی به تنهایی در ابرخازن ها، بدلیل هدایت الکتریکی ضعیف، پایداری ناکافی و خواص مکانیکی پایین، اثر ظرفیت بالا و کارایی مناسب را خنثی می کند. در مقاله حاضر به روش سنتز هیدروترمال، چهارچوب های آلی-فلزی بر پایه مس تهیه شد و برای ارتقای هدایت این مواد، گرافن درحین سنتز افزوده شد. جهت بررسی ساختاری نانوکامپوزیت حاصله، از آنالیزهای XRD,FTIR و  FESEMاستفاده شد. برای بررسی رفتار ابرخازنی، آزمون های الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه ای و امپدانس الکتروشیمیایی و رفتار تکرارپذیری انجام شد. نمونه چهارچوب آلی-فلزی بر پایه مس دارای ظرفیت ویژه 372 فاراد بر گرم بود، در حالی که کامپوزیت آن با گرافن دارای ظرفیت 570 فاراد بر گرم بود. در این کامپوزیت ها، گرافن افزایش هدایت الکترود ها، در دسترس پذیری بیشتر تخلخل ها و ذخیره بار را از طریق مکانیزم غیر فارادایی فراهم می آورد و چهارچوب های آلی-فلزی نیز با میزان تخلخل بالا، قابلیت تنظیم تخلخل و افزایش ظرفیت کل ذخیره بار را از طریق مکانیزم فارادایی فراهم می کند.

    کلیدواژگان: ابرخازن، نانوکامپوزیت، چهارچوب های آلی- فلزی، گرافن
  • پدرام ناصحی، مجتبی ساعی مقدم*، محمد فانی خشتی صفحات 37-49

    در مقاله ی پیش رو کامپوزیت های سرامیکی بر پایه آلومینا طبیعی و مواد فعال جاذب برای تصفیه آب دریا تهیه شده است. نتایج نهایی آزمایش ها نشان دهنده ی کارای قابل قبول فیلترهای تولیدشده با مواد فعال در جهت کاهش آلاینده های نیتراتی و مواد محلول در آب دریا مطابق استاندارد 1053 است. برای آزمودن فیلتر های کامپوزیت سرامیکی دستگاه فیلتر ی ماژولار ساخته شد و مورداستفاده قرار گرفت. نرخ فیلتراسیون تحت فشار 3 بار در حدود 300 میلی لیتر در ساعت بوده است. روی هم رفته، بهترین نتایج برای فیلتر ساخته شده با 21 و 2 درصد وزنی کربن فعال و تیتانیوم اکسید بدست آمد. به این ترتیب میزان کاهش برای نیترات، نیتریت، کل مواد جامد محلول و سختی کل پس از فیلتراسیون به ترتیب 90، 78، 98 و 68 درصد برای فیلتر شماره 7 مشاهده شد. فیلترهای ساخته شده ارزان قابلیت شست وشو و استفاده ی مجدد و دوام بالا را دارا می باشند که می توانند آب دریا را بصورت موثر به حد قابل آشامیدن برسانند.

    کلیدواژگان: فیلترکامپوزیت سرامیکی، تصفیه آب، تیتانیوم اکسید، کربن فعال، مواد جامد محلول
  • هودسا مجیدیان*، لیلا نیکزاد صفحات 51-58

    در این پژوهش تلاش شد تا عوامل موثر بر تشکیل و افزایش فاز زیرکونیای تتراگونال در سینتر واکنشی میان آلومینا و زیرکن بررسی شود. از این رو مخلوط پودرهای آلومینا و زیرکن با نسبت 85 به 15 درصد وزنی مخلوط و در شرایط مختلف سینتر شد. دمای سینتر (1500 تا 1650 درجه سانتی گراد)، نوع کوره (معمولی و مایکروویو) و زمان آسیاب کردن مواد اولیه (25/0، 1 و 3 ساعت) در این پژوهش بررسی شد. فاز زیرکونیای تتراگونال با استفاده از روش آنالیز شبه کمی از روی الگوی پراش پرتو ایکس کامپوزیت ها اندازه گیری و در نمونه ها مقایسه شد. همچنین تخلخل، ریزساختار و استحکام کامپوزیت های تهیه شده با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد که افزایش زمان آسیاب مواد اولیه و یا استفاده از مایکروویو موجب افزایش تشکیل زیرکونیای تتراگونال می شود ولی افزایش دمای سینتر تاثیری بر تشکیل این فاز ندارد

    کلیدواژگان: زیرکونیای تتراگونال، سینتر واکنشی، آلومینا-زیرکن، مایکروویو
  • علی عیوض زاده، چنگیز دهقانیان، هادی عادل خانی* صفحات 59-71

    در این پژوهش پوشش اکسید سرامیکی زیرکونیوم (ZrO2) به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) روی آلیاژ زیرکونیوم zircaloy-4 ایجادشده است. الکترولیت مورداستفاده در PEO بر پایه سدیم سیلیکات (Na2SiO3) و سدیم آلومینات (NaAlO2) انتخاب شد و در غلظت ثابت سدیم سیلیکات (10 گرم بر لیتر) تاثیر تغییر غلظت سدیم آلومینات (0، 5/2، 5، 5/7 و 10 گرم بر لیتر) بر میکرو ساختار، ساختار فازی و رفتار خوردگی پوشش های ایجادشده موردمطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی مورفولوژی و ساختار فازی پوشش های ایجادشده به ترتیب از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه پراش سنج اشعه ایکس (XRD) استفاده گردید. در مطالعه رفتار خوردگی پوشش های سرامیکی در محلول LiOH 5/0 مولار از روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک استفاده گردید. نتایج نشان داد که همه ی پوشش ها باعث بهبود عملکرد رفتار خوردگی می شود. همچنین افزودن NaAlO2 منجر به جلوگیری از تشکیل فاز مونوکلینیک شده و تثبیت فاز تتراگونال در الکترولیت شامل 10 گرم بر لیتر سدیم آلومینات (A10) باعث کاهش دانسیته جریان خوردگی تا 7-10×10/1 میکرو آمپر بر سانتی متر مربع می شود. افزودن سدیم آلومینات به میزان 10 گرم بر لیتر باعث تثبیت 20 درصدی فاز تتراگونال می شود. بهبود عملکرد خوردگی پوشش های ایجادشده به ساختار فازی پوشش ها بستگی دارد؛ به این صورت که در الکترولیت شامل 10 گرم بر لیتر به دلیل بیشترین مقدار فاز تتراگونال بالاترین مقاومت به خوردگی نسبت به سایر نمونه ها دیده می شود.

    کلیدواژگان: اکسید زیرکونیوم، پوشش سرامیکی، فاز های مونوکلینیک و تتراگونال، اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، مقاومت خوردگی
  • محیا زائرالحسینی، محمد خواجه مهریزی*، محسن خواجه امینیان صفحات 73-82

    رنگدانه های سرامیکی آبی بر پایه کبالت به طور گسترده ای در صنایع سرامیکی کاربرد دارند که  به علت ویژگی هایی مانند پایداری دما، پایداری شیمیایی و مقاومت بالای این پوشش ها می باشد. در این تحقیق، ساخت رنگدانه سرامیکی آبی سیلیکات تیتانات کبالت با استفاده از روش سل ژل، انجام می شود و بر روی سرامیک تحت شرایط تولید صنعتی چاپ می شود. سپس خواص رنگی و فیزیکی آن مورد بررسی قرار می گیرد. طیف انعکاسی و آزمون رنگ سنجی در فضای رنگ (L*a*b* CIE) برای بررسی مولفه های رنگی نمونه اندازه گیری شده است. همچنین برای مطالعه ساختار بلوری و ریزساختار سطح، آزمایش های پراش پرتو X و میکروسکوپ الکترونی بر روی نمونه ها انجام می شود. آزمایش رنگ بری متیلن بلو برای تعیین خاصیت فوتوکاتالیستی و مقاومت شیمیایی با استفاده از استاندارد ISO 10545-13 اروپا انجام شده است. نتایج پارامتر b* و طیف بازتابی منتشر شده به طور چشمگیری ارزش آبی نمونه ها را نشان می دهد. همچنین نمونه از خاصیت فوتوکاتالیستی و مقاومت شیمیایی خوبی نسبت به نمونه مرجع (کاشی سفید) برخوردار است.

    کلیدواژگان: سیلیکات تیتانات کبالت، سل ژل، مقاومت شیمیایی، خودتمیزشوندگی، فوتوکاتالیستی
|
  • Ahmadreza Abbasian *, Safora Pakdaman Tehrani, Farideh Tabatabaee Pages 1-12

    Cordierite ceramics are used as refractory materials and kiln furnaces tools due to their very low coefficient of thermal expansion, high corrosion resistance and excellent thermal shock resistance. The aim of the present work was to synthesis of cordierite with raw materials including nano silica, magnesium chloride and reactive alumina. The synthesis procedure is done at solid state. Mechanism of cordierite formation was studied by simultaneous thermal analysis (STA) and x-ray diffraction (XRD). Microstructure of synthesized powder at various temperatures were observed by a scanning electron microscope (SEM). The results showed that the mechanism of cordierite formation from the mentioned materials was different from mechanisms for the formation of cordierite using other raw materials. Probable reactions on the way to form the cordierite were proposed at various temperatures. Cordierite formation temperature from raw materials including nano silica, magnesium chloride and reactive alumina determined as 1330°C. The synthesized cordierite was not pure and alumina, cristobalite, spinel and forsterite were present as impurities.

    Keywords: Cordierite, nano silica, magnesium chloride, enstatite, forsterite, STA
  • Farzad Kermani *, Abbas Yosefi, Saeed Kargozar, Zahra Tirani Najaran, Sahar Molazadeh Vidoskhti, Mohammad Hadi Moed Pages 13-25

    Granulation method in the mixture of oil, water, and PVA was used to synthesize HA/βTCP porous nano-powders. Results showed that the presence of oil in PVA/oil system results in crystallization of mesoporous HA/βTCP particles with the surface area of 93 cm2/g. Using Rietveld method, the amounts of HA/βTCP and amorphous phases in the oven-dried PVA substrate powders after heat-treatment were calculated as about 65, 13, and 22 wt.%, respectively. RSM modeling showed that TEOS is the optimum surfactant in this method.  Bioactivity test showed that HA/ βTCP  sample is bioactive in SBF medium. According to cell viability results, synthesized powder in the presence of oil/PVA, which was then modified by 25 wt.% of TEOS, did not cause toxicity. Using Alizarin Red S staining quantification assay, it was found that after modification by TEOS, bone-nodule formation was enhanced by 25%.

    Keywords: Granulation method, Mesoporous particles, HA, βTCP, Data modeling
  • Marzie Azad Falah, Arman Sedghi *, Hadi Hoseini Pages 27-35

    High conductivity and high level of electrolyte availability are the main requirements of active materials used in supercapacitors (SCs) to achieve high electrochemical efficiency. In recent years, metal-organic frameworks (MOFs) have been used as electrode materials for SCs due to their suitability of porosity and high surface area. However, using single-component MOFs in supercapacitors results in poor electrical conductivity, insufficient stability, and poor mechanical properties, and neutralize the effect of high capacity and efficient performance. In this paper, using a hydrothermal synthesis method, Cu-based MOFs were fabricated and graphene was added during synthesis to enhance the conductivity of these materials.  To investigate the structure of nanocomposites were used XRD, FTIR, and FESEM analyze. To investigate the electrochemical behavior of electrodes, cyclic voltammetry, electrochemical impedance and repeatability behavior were performed. The Cu based MOFs had a capacity of 372 F.g-1, while its composite capacity with graphene is 570 F.g-1. In these composites, graphene enhances electrical conductivity, porosity accessibility, and charge storage through a non-Faradic mechanism and metal-organic frameworks increase the total capacity with high porosity, porosity adjustable, and charge storage through the Faradic Mechanism.

    Keywords: Supercapacitor, Nanocomposite, Metal-organic framework, Graphene
  • Pedram Nasehi, Mojtaba Saee Moghadam *, Mohammad Fani Kheshti Pages 37-49

    In this mentioned study for sea water treatment ceramic composites were made from natural alumina and adsorbent active ingredients. According to the experimental results, filters along with active agents have acceptable effects on drinking water parameters and contaminants in compare with 1053 ISIRI standard. Modular set up was made for sea water treatment tests. Water flowrate after filtration was 300 ml/hr at 3 bar condition. Totally, the best results was obtained for the composite filter with 21 1nd 2 %wt active carbon and titanium oxide content. A significant removal was achieved by filter No. 7 with potential removal of nitrate, nitrite, total dissolved solids and total hardness 90, 78, 98 and 68%, respectively. The low cost ceramic composite filter was found to be easily reusable, durable, and effective for the treatment of sea water at household level.

    Keywords: Ceramic Composite Filter, Water Treatment, Titanium Oxide, Active Carbon, Total Dissolved Solids
  • Hodsa Majidian *, Lelia Nikzad Pages 51-58

    In this study it was tried to investigate on the effective parameters of the formation and increasing tetragonal zirconia phase in reaction sintering of alumina and zircon.  In this way, alumina and zircon powders were mixed by the ratio of 85 to 15 wt.% and sintered at different conditions. Sintering temperature (1500-1650˚C), furnace type (conventional and microwave) and the milling time of reactant (0.25, 1 and 3 h) were studied. Tetragonal zirconia phase was calculated and compared by semi quantitative analysis method using XRD. Also, porosity, microstructure and strength of the prepared composites were compared with each other. Results showed that increasing the milling time of reactant or using microwave heating were lead to the increasing of tetragonal zirconia formation but increasing the sintering temperature did not any significant effect on it.

    Keywords: Tetragonal zirconia, Reaction sintering, Alumina-zircon, Microwave
  • Alireza Eyvazzadeh, Changiz Dehghanin, Hadi Adel Khani * Pages 59-71

    In this paper, zirconium oxide ceramics coating (ZrO2) were produced on Zircaloy-4 alloy using plasma electrolytic oxidation (PEO). Sodium silicate and Sodium aluminate based electrolyte was selected in PEO process and the effects of the concentration of Sodium aluminate (0, 2.5, 5, 7.5, and 10 g/L) on the microstructure, phase structure and the behavior of corrosion of formed coatings. In order to examine the morphology and phase structure of coatings, scanning electron microscopy (SEM) and x-ray diffraction (XRD) were used respectively. The corrosion behavior of the coated samples was evaluated by potentiodynamic polarization in 0.5 M LiOH solution. All oxide ceramics showed improved corrosion resistance. The results show that it's the NaAlO2 leads to inhibition of monoclinic ZrO2 phase in PEO coatings and stabilization of the t-ZrO2 phase in the electrolyte of 10g/L NaAlO2 (A10) leads to decrease corrosion current density its up to 1.10*10-7A/Cm2 . After the addition of 10 g/L Sodium aluminate (A10) in the electrolyte %20 tetragonal zirconia was formed on the surface. The improvement in corrosion properties mainly depends on the phase composition of the produced coatings, so that in the electrolyte of 10g/L NaAlO2 (A10) showed the best corrosion resistance in comparison to other coatings.

    Keywords: Zirconium oxide, Ceramic coating, Monoclinic, tetragonal phases, Plasma electrolytic oxidation, Corrosion resistance
  • Mahya Zaerolhoseini, Mohammad Khaje Mehrizi *, Mohsen Khaje Aminian Pages 73-82

    Cobalt-based blue ceramic pigments are widely used in ceramic industries due to characteristics such as temperature stability, chemical stability and high resistance to these coatings. In this research, the blue silicate - titanate cobalt ceramic pigment is synthesized by sol-gel method and the dispersed pigments were printed on the ceramic by silk screen printing method in the industrial production line. Then its color and physical properties are investigated. The reflectance spectrum and colorimetric test (CIE L*a*b*) were performed to study of color value of the printed sample. Also, X-ray diffraction experiments and electron microscopy were used to study the crystalline structure and surface microstructure on the samples. Methylene blue test for determining of photocatalytic property and chemical resistance using ISO 10545-13 European standard have been used.  The results of the b * parameter and the reflection spectra indicate a dramatic increase in the blue value of the samples. Furthermore, the sample also has photocatalytic properties and good chemical resistance to the reference sample (white tile).

    Keywords: Cobalt Titanate-Silicate, Sol-gel, Chemical resistance, Self-Cleaning, Photocatalyst