فهرست مطالب

مجله مواد و فناوری های پیشرفته
سال دهم شماره 1 (بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/04/03
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مژگان کاظم زاده عطوفی، مهدی رنجبر*، احمد کرمانپور، نیما تقوی نیا، مهسا حیدری صفحات 1-12

    در سلول های خورشیدی پروسکایتی (PSCs)، تخلیه موثر الکترون ها و کاهش بازترکیب زوج های الکترون-حفره در فصل مشترک لایه انتقال دهنده الکترون (ETL)/پروسکایت، برای دستیابی به عملکرد بالاتر ضروری است. در این پژوهش، اثر حضور یک لایه بسیار نازک اکسید فلزی با ضخامت کمتر از 10 نانومتر بر روی ETL اصلی با ضخامت 50 نانومتر در بهبود عملکرد فتوولتاییکی سلول، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، مجموعه کاملی از ساختارهای دولایه ای برای سه ماده اکسید فلزی ETL رایج در PSC ها یعنی TiO2، SnO2 و WO3 به روش دقیق و تکرارپذیر کندوپاش بسامد رادیویی، لایه نشانی شد و عملکرد آن ها به عنوان ETL در سلول، مورد مقایسه قرار گرفت. مشخصه یابی های ساختاری و الکتریکی سلول ها و ETL های مختلف، توسط پراش پرتوی ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM)، طیف سنجی UV-vis، آنالیز مت-شاتکی و نمودارهای J-V مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شد که به کارگیری ساختارهای دولایه ای TiO2/SnO2-UTL، TiO2/WO3-UTL و SnO2/WO3-UTL با ایجاد صف بندی موثرتر ترازهای انرژی، بازدهی سلول را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. از سوی دیگر، با استفاده از ساختارهای دولایه ای معکوس آن ها یعنی SnO2/TiO2-UTL، WO3/TiO2-UTL و WO3/SnO2-UTL بازدهی سلول ها کاهش یافت. نتایج حاصل شده، یک رهیافت ساده و امیدبخش را برای طراحی موثرتر ادوات فتوولتاییکی با عملکرد بهبودیافته پیشنهاد می دهد.

    کلیدواژگان: سلول خورشیدی پروسکایتی صفحه ای، کندوپاش بسامد رادیویی، SnO2، WO3، TiO2
  • سمیرا صالحی، مجتبی حسینی فرد* صفحات 13-23
    در این تحقیق، زیولیت سلسله مراتبی ZSM، تهیه و به منظور استفاده در حذف یون نیترات، به وسیله تترا اتیلن پنتا آمین، اصلاح شد. ویژگی های ساختاری جاذب های سنتز شده، با استفاده از پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) و تجزیه و تحلیل جذب-واجذب N2، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که زیولیت سلسله مراتبی اصلاح شده با تترا اتیلن پنتا آمین، ظرفیت جذب بالاتری نسبت به زیولیت سلسله مراتبی اصلاح نشده در حذف یون نیترات دارد. ظرفیت جذب بالاتر زیولیت آمین دار شده، به دلیل حضور گروه های آمینی تترا اتیلن پنتا آمین است که منجر به افزایش سایت های فعال جاذب و برهم کنش الکترواستاتیکی بین سطح جاذب و آنیون های نیترات می شود. تاثیر چهار متغیر عملیاتی، شامل غلظت، مقدار جاذب، pH و زمان تماس، بر فرایند حذف نیترات، با استفاده از روش سطح پاسخ طرح مرکب مرکزی (RSM-CCD)، در 22 آزمایش و 5 سطح، مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفت. مقادیر بهینه برای بیشینه ظرفیت حذف، غلظت 50 میلی گرم بر لیتر نیترات، مقدار 005/0 گرم جاذب، زمان 25 دقیقه و 4=pH به دست آمد.
    کلیدواژگان: زئولیت، تترا اتیلن پنتا آمین، نیترات، جذب، روش سطح پاسخ
  • رقیه سلطانی ناصری، حبیب حمیدی نژاد*، محمدرضا سازگار صفحات 24-31

    داروی دوکسوروبایسین، که برای درمان تومورهای بدخیم سرطان استفاده می شود، دارای سمیت بالایی است، که با کنترل رهایش دارو در زمان و مکان مناسب به سلول های تومور، می توان شاهد کاهش سمیت داروی آزاد شده و اثرات جانبی بود. در این پژوهش، به بررسی رهایش داروی دوکسوروبایسین از نانوالیاف SiO2/DOX در شرایط آزمایشگاهی پرداختیم. نانوالیاف حاصل از نانوذرات SiO2/DOX به روش الکتروریسی، برای بررسی رهایش داروی ضدسرطانی دوکسوروبایسین استفاده شد. با استفاده از آنالیزهای پراش پرتوایکس (XRD)، الگوی پراش نانوالیاف SiO2/DOX، دارای ماهیت آمورف برای SiO2 است. میکروسکوپ الکترون روبشی انتشار میدان (FESEM)، قطر و طول تقریبی نانوالیاف را به ترتیب 400-300 نانومتر و چند ده میکرومتر نشان داد. بر مبنای آنالیز طیف سنجی پراش انرژی ایکس (EDX)، 18/30 % اتم سیلیکون، 84/31 % اتم اکسیژن، 83/29 % اتم کربن، 41/4 % اتم نیتروژن و 75/3 % اتم کلر در نمونه ها وجود دارد. آنالیز Xmap توزیع همگنی از اتم های سیلیکون، اکسیژن، کربن، کلر و نیتروژن را در نانوالیاف نشان می دهد. گونه‎ های عاملی و پیوندهای شیمیایی نانوالیاف با آنالیز طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) آشکارسازی شد و نشان داد که سیلیکون دارای قله هایی درcm-1 1090، 804 مربوط به کشش نامتقارن و کشش متقارن در پیوند Si -O- Si می باشد، ارتعاشاتی از Si - OH در محدوده 3200 و 3600 ظاهر شد. نتایج نشان دهنده رهایش آهسته و پیوسته ای از دارو در شرایط آزمایشگاهی و در دمای 37 سلسیوس و 4/5pH= می باشد، که می توان از SiO2/DOX به عنوان حامل دارو در سیستم های درمان هدفمند داروهای ضدسرطان استفاده کرد.

    کلیدواژگان: الکتروریسی، نانوالیاف اصلاح شده، دوکسوروبیسین، رهایش دارو
  • مهرداد حناچی، زهرا سادات سید رئوفی* صفحات 33-44

    نظر به اهمیت آلیاژهای منیزیم به جهت وزن کم آنها، حذف محدودیت های سطحی مانند سایش و خوردگی به توسعه و افزایش کاربرد آنها کمک می کند.در تحقیق حاضر، پوشش نانوکامپوزیتی Ni-P-GO به روش الکترولس بر سطح  AZ31D اعمال گردید. پس از آبکاری، عملیات کریستالیزاسیون در دو دمای °C 250 و °C 500 به مدت یک ساعت انجام شد. نتایج بررسی به وسیله پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که پوشش با مورفولوژی گل کلمی به صورت نیمه آمورف بر سطح نمونه تشکیل شده است و پس از کریستالیزاسیون با حفظ مورفولوژی در کنار رشد کلونی های پوشش، فازهای میانی فسفید-نیکل تشکیل شدند. با افزایش میزان فسفر زمینه، تمایل برای جذب نانو صفحات GO افزایش یافت. در دماهای پایین، در ابتدا فاز Ni2P تشکیل گردید که با افزایش میزان فسفر زمینه و دمای کریستالیزاسیون این فاز به Ni3P تبدیل گردید. این عمل افزایش سختی را به جهت ترسیب فازهای میانی و کریستالیزاسیون درپی داشت. با افزایش فسفر زمینه در دمای   °C 500 انرژی لازم برای تشکیل فازهای ناپایدار Ni5p 2 و Ni8p 3 تامین گردید. نتایج آزمون پلاریزاسیون نشان داد که اعمال پوشش در مقایسه با زیرلایه منجر به افزایش مقاومت به خوردگی می گردد. افزایش فسفر در زمینه به جهت افزایش چگالی لایه هیپوفسفیتی، منجر به افزایش مقاومت به خوردگی می گردد. با انجام عملیات حرارتی، مقاومت به خوردگی در مقایسه با حالت بدون عملیات حرارتی کمتر شد. با افزایش دمای عملیات حرارتی، جریانی به میزان A/cm2µ 424/0 از سطح گذشت که بازهم از جریان عبوری A/cm2µ  328/1 که مختص زیرلایه بدون پوشش   می باشد، کمتر است.

    کلیدواژگان: پوشش دهی، الکترولس، عملیات حرارتی، خوردگی، AZ31D
  • سارا مشحون، امیرحسین چشمه خاور، مهدی دهقانی، فریبا تاج آبادی*، نیما تقوی نیا صفحات 45-52

    در این پژوهش، سلول های خورشیدی لایه نازک (CIS) CuInS2  مبتنی بر محلول با ساختار glass/FTO/TiO2/In2S3/CIS/Carbon، از جوهر نانوذرات CIS ساخته شدند. تمامی لایه های سلول، به روش غیر خلاء و از محلول، لایه نشانی شدند. لایه جاذب CIS که مهمترین قسمت سلول را تشکیل می دهد به روش قطره اندازی از جوهر نانوذرات CIS پخش شده در DMF و عملیات حرارتی در دمای 250 درجه سلسیوس، لایه نشانی شد. مشخصه یابی پراش پرتو ایکس (XRD) و جذب اپتیکی نشان داد که فیلم حاصل، خالص بوده و از بلورینگی مناسب و جذب بالا در ناحیه مریی برخوردار است. تصاویر میکروسکوپی لایه CIS، وجود ترک و ناپیوستگی در لایه را نشان داد. ناپیوستگی و ترک در لایه جاذب، اثر مستقیمی بر عملکرد سلول دارد و مانع انتقال مناسب حامل های بار است. غیریکنواختی در لایه جاذب، با کنترل فشار بخار حین حرارت دهی جوهر نانوذرات، کاهش یافت و در نتیجه، لایه جاذب پکیده تر شد. بهینه سازی شرایط لایه نشانی فیلم جاذب، به افزایش 136 درصدی در بازدهی سلول از 2/2 به 2/5 درصد منجر شد.

    کلیدواژگان: سلول خورشیدی، جوهر نانوذرات CIS، بهینه سازی لایه نشانی جاذب، بهبود بازدهی
  • فرزانه ناصریان، عبدالرضا شیخ مهدی مسگر*، زهرا محمدی صفحات 53-63
    نانوذرات اکسید روی از دو مسیر متفاوت از طریق فرایند رسوب نشانی سنتز شدند و تاثیر متغیرهای فرایند بر ساختار، اندازه و خواص ضدباکتریایی نانوذرات بررسی شد. ریخت شناسی و ساختار بلوری به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و پراش پرتو ایکس (XRD) مطالعه شد. تصاویر FESEM نشان داد نانوذرات سنتز شده بدون عامل پایدارکننده و در دمای عملیات حرارتی بالاتر، دارای اندازه ذرات در محدوده 120-20 نانومتر بودند؛ درحالی که اندازه نانوذرات سنتزشده با عامل پایدارکننده در دمای پایین تر در محدوده 70-10 نانومتر قرار داشت. از مسیر سنتز حاوی عامل پایدارکننده برای ورود یون مس استفاده شد. نتایج پراش پرتو ایکس نشان داد افزودن مقادیر کم یون مس (Zn0.97Cu0.03O) منجر به ورود این یون در ساختار بلوری اکسید روی خواهد شد؛ درحالی که در مقادیر بالاتر (Zn0.95Cu0.05O)، علاوه بر اکسید روی، فاز اکسید مس نیز تشکیل می شود. آزمون ضدباکتریایی در برابر باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس اوریوس نشان داد که نانوذرات اکسید روی دوپ شده با غلظت پایین یون مس، از فعالیت ضدباکتریایی بالاتری برخوردارند؛ بنابراین، نانوذرات اکسید روی دوپ شده با یون مس می توانند به عنوان عامل ضدباکتریایی جدید در کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: نانوذرات اکسید روی، اکسید روی دوپ شده با یون مس، عامل ضد باکتریایی
  • مرضیه اثنی عشری، بابک هاشمی* صفحات 65-74

    از دیرباز، مبدل های انرژی الکترومغناطیس، به‌عنوان تامین‌ کننده انرژی الکتریکی، مورد استفاده قرار می گرفتند. طراحی و کاربرد این مبدل‌ها، به دلیل به‌کارگیری مغناطیس های جامد، جهت القای مغناطیسی در شکل ها و بسامدهای محیطی مختلف، محدود شده است. اخیرا، سیال های مغناطیسی به‌عنوان جایگزین مغناطیس جامد، برای کاربرد این مبدل‌ها در محدوده بسامدی پایین و طراحی های متفاوت، مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش، هدف بر آن بوده است که مبدلی ساده، با استفاده از فروسیال مگنتایت، ساخته شود. برای این منظور، نانوذرات مگنتایت، به روش هم رسوبی شیمیایی، سنتز و سپس، اصلاح سطحی آن‌ها، با اولییک اسید (روغن آفتابگردان)، انجام شد. برای بررسی ویژگی های ذرات سنتزشده، از روش های شناسایی XRD، FTIR، VSM و SEM استفاده شد. متوسط اندازه ذرات، حدود 70 نانومتر و مغناطش اشباع آن‌ها،  emu/gr63/41 بود. سه نوع سیال آب، نفت سفید و روغن ترمز، به‌منظور ساخت فروسیال پایدار مگنتایت، استفاده شد. پایدارترین فروسیال، فروسیال بر پایه روغن ترمز بود. تبدیل نوسانات مکانیکی به ولتاژ القایی، توسط مبدل طراحی شده، انجام شد و نتایج نشان داد ولتاژ القاء شده در مبدل، با افزایش بسامد نوسانات و میدان مغناطیسی اعمالی، افزایش می‌یابد.

    کلیدواژگان: مگنتایت، هم رسوبی، اولئیک اسید، فروسیال، مبدل انرژی
  • نگین واحدی، ژامک نورمحمدی *، نیلوفر پهلوانی، سحر نخستین حسینی صفحات 75-84

    هدف از این پژوهش، ساخت و بررسی خواص داربست نانولیفی از پلی‌کاپرولاکتون- فیبرویین ابریشم سولفونه برای کاربردهای مهندسی بافت استخوان است. بدین‌منظور، فیبرویین ابریشم، بعد از تخلیص از پیله ابریشم، با استفاده از پیریدین و کلروسولفونیک‌ اسید، سولفونه شد. سپس، مقدار مشخصی از فیبرویین ابریشم سولفونه، با پلی‌کاپرولاکتون مخلوط و با ولتاژ 11 کیلوولت و سرعت 4/0 میلی‌لیتر بر ساعت الکتروریسی شد. آزمون های مختلفی مانند بررسی ترکیب شیمیایی، ساختار، زیست‌فعالی، سمیت و چسبندگی سلولی انجام شد. با بررسی طیف‌سنجی تبدیل فوریه فروسرخ، مشخص شد که گروه‌های سولفاتی و سولفوناتی، با موفقیت، در ساختار فیبرویین ابریشم ایجاد شده‌اند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، حاکی از تشکیل ساختاری لیفی‌شکل با الیاف پیوسته و بدون گره در ترکیبات الکتروریسی شده بود. افزودن فیبرویین ابریشم سولفونه‌شده به پلی‌کاپرولاکتون، سبب کاهش قطر الیاف از 244 نانومتر به 138 نانومتر شد. همچنین، نتایج نشان داد که میزان جذب آب در داربست‌ پلی‌کاپرولاکتون، براثر افزودن فیبرویین ابریشم سولفونه، به ترتیب از 4/12 درصد به 167 درصد افزایش یافته ‌است. نتایج به‌دست‌آمده از آزمون‌های زیست‌فعالی و کشت سلولی حاکی از آن بود که فیبرویین ابریشم سولفونه، سبب رسوب لایه کلسیم فسفات آپاتیتی و همچنین، بهبود تکثیر و چسبندگی سلولی در الیاف پلی‌کاپرولاکتون شده است.

    کلیدواژگان: لی کاپرولاکتون، فیبروئین سولفونه، رسوب کلسیم فسفات، داربست استخوان
|
  • Mozhgan Kazemzadeh Otoufi, Mehdi Ranjbar *, Ahmad Kermanpur, Nima Taghavinia, Mahsa Heidari Pages 1-12

     In perovskite solar cells (PSCs), effective electron extraction and reduction of electron-hole pair recombination at the electron transport layer (ETL)/perovskite interface is essential for obtaining higher performance. In this research, the presence effect of a metal oxide ultra-thin layer (< 10 nm thick) on the major ETL (≈ 50 nm thick) in improving the photovoltaic performance of the cell was investigated. For this purpose, a complete set of bilayer structures for the three common ETL metal oxide materials TiO2, SnO2 and WO3, were provided using the accurate and reproducible radio-frequency (RF) sputtering deposition method, and their performance as ETL in the cell was compared. Structural and electrical characterizations of different cells and ETLs were examined by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), UV-vis spectroscopy, Mott-Schottky analysis and J-V diagrams. The use of TiO2/SnO2-UTL, TiO2/WO3-UTL and SnO2/WO3-UTL bilayer structures has been shown to significantly increase cell efficiency by creating more efficient energy band alignment. On the other hand, using their inverted bilayer structures, SnO2/TiO2-UTL, WO3/TiO2-UTL, and WO3/SnO2-UTL, resulted in reduced cell efficiency. The results suggest a simple and promising approach to designe more efficient photovoltaic devices with improved performance.

    Keywords: Planar perovskite solar cell, RF Sputtering, TiO2, SnO2, WO3
  • Samira Salehi, Mojtaba Hosseinifard * Pages 13-23
    In this study, the ZSM hierarchical zeolite was prepared and modified by tetraethylenepentamine to be used to remove nitrate ions. The features of synthesized adsorbents were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR)and nitrogen adsorption–desorption isotherms. The results showed that the modified  hierarchical zeolite with the tetraethylenepentamine had a higher adsorption capacity than that of the unmodified hierarchical zeolite in the removal of nitrate ion. The higher adsorption capacity of the amine modified zeolite is due to the presence of amine groups of tetraethylenepentamine, which leads to an increase in the active sites of adsorbent and an electrostatic interaction between the adsorbent surface and nitrate anions. The effect of four parameters including concentration, adsorbent dose, pH and contact time on the nitrate removal using Central composite design approach-based response surface methodology (RSM-CCD) and was investigated and optimized in 22 experiments and 5 levels. Optimal values for a maximum adsorption capacity were 50 milligrams per liter of nitrate, 0.005 g of adsorbent, 25 min and pH = 4.
    Keywords: Zeolite, tetraethylenepentamine, Nitrate, Adsorption, Response surface methodology (RSM)
  • Roghayeh Soltani Naseri, Habib Hamidinezhad *, MohammadReza Sazegar Pages 24-31

    Doxorubicin (DOX), which is used to treat malignant cancerous tumors, has a high toxicity that by controlling the release of the drug into tumor cells, at the right time and place, the toxicity of the released drug and its side effects can be reduced. In this study, we investigated the release of doxorubicin from SiO2/DOX nanofibers in vitro. Electospun synthesized nanofibers from SiO2/DOX nanoparticles, were used to investigate the release of doxorubicin anticancer drug. X-ray diffraction (XRD) technique showed amorphous structure for nanofibers. According to field emission scanning electron microscopy (FESEM) images, the diameter and approximate length of the synthesized nanofibers were 300-400 nm and several tens of micrometers. Based on the analysis of X-energy diffraction (EDX) spectroscopy, the amount of silicon, oxygen, carbon, nitrogen and chlorine in the samples were: 30.18, 31.84, 29.83, 4.41, and 3.75 percent in the samples, respectively. Xmap analysis showed the homogeneous distribution of silicon, oxygen, carbon, chlorine and nitrogen atoms in nanofibers. Functional species and chemical bonds of nanofibers were detected by FT-IR analysis and showed that silicon has peaks at 1090, 804 cm-1 are related to asymmetric tensile, symmetric tensile vibrations at the Si–O–Si bond. Moreover, vibrations of Si–OH were appeared in the range of 3200 and 3600 cm-1. Drug release to applicant synthesized nanofibers, was investigated in vitro at 37 °C and pH=5.4. As a result, the produced nanofibers have the best and longest release time at pH=5.4 and can be used as drug carriers in targeted treatment anticancer drugs.

    Keywords: Electrospinning, modified Nanofiber, doxorubicin, Drug release
  • Mehrdad Hanachi, Zahra Sadat Seyedraoufi * Pages 33-44

    In this study, Ni-P-GO nanocomposite coating was applied on the AZ31D surface by the electroless method. After coating, the crystallization process was carried out at 250 °C and 500 °C temperatures for one hour. As a result, microstructural studies by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) revealed that a coating with the semi-amorphous cauliflower morphology formed on the surface. Moreover, after the crystallization process not only the morphology was preserved and the coating colony experienced growth, but also the intermediate phase of nickel phosphide was formed. Therefore, the results showed that as P content increases, the tendency to absorb GO nanoparticles increases. At low temperatures, the Ni2P phase was initially formed. However, as the P content and the crystallization temperature increased Ni2P transformed to Ni3P. As a consequence, this improved the hardness due to both precipitation of the intermediate phases and the crystallization process. As the P increased at 500 °C, the energy needed for forming unstable Ni5p < sub>2 and Ni8p < sub>3 phases was provided. The results of the polarization test showed that applying the coating in comparison with the substrate leads to an increase in corrosion resistance. Besides, increasing P in the field increases the density of the hypophosphite layer which leads to an improvement in corrosion resistance. Corrosion resistance diminished as heat treatment was conducted. Also, as the temperature of the heat treatment increased, 0.424 A/cm2µ passed the surface, which is still lower than 1.328 A/cm2µ, this is specific to the uncoated substrate

    Keywords: coating, Electroless, Heat treatment, corrosion, AZ31D
  • Sara Mashhoun, AmirHossein Cheshmeh Khavar, Mehdi Dehghani, Fariba Tajabadi *, Nima Taghavinia Pages 45-52

    In this research, solution based CuInS2 (CIS) thin film solar cell with glass/FTO/TiO2/In2S3/CIS/Carbon structure fabricated from CIS nanoparticle ink. The CIS absorber layer, which is the most important part of the cell, is deposited by drop casting CIS nanoparticle ink dispersed in DMF followed by heat treatment to 250 °C. X-Ray diffraction (XRD) of the absorber layer shows respectable crystallinity with pure chalcopyrite phase. UV-Vis spectrum of the CIS nanoparticle ink confirms high optical absorption in visible wavelengths. Micrographs of the CIS layer show obvious voids and discontinuity in the layer. The discontinuity in the absorber layer has direct impact on the cell performance. In the absence of a packed absorber layer, the charge carriers’ transfer reduces significantly. The absorber layer’s morphology has been improved by controlling the vapor pressure during heat treatment. As a result, the absorber layer changes to a more packed structure with fewer voids. Optimization of the absorber layer deposition leads to and efficiency is enhancement of 136 % from 2.2 % to 5.2 %.

    Keywords: Solar Cell, CIS Nanoparticles Ink, Optimizing the Absorber Layer Deposition, efficiency improvement
  • Farzaneh Naseriyan, Abdorreza S. Mesgar *, Zahra Mohammadi Pages 53-63
    Zinc oxide nanoparticles through precipitation method as a cost-effective and flexible process by two different routes were synthesized. The effect of process parameters on the structure, particle size and antibacterial properties of nanoparticles was investigated by using FESEM, XRD and antibacterial test. FESEM micrographs showed that the nanoparticles synthesized at higher heat treatment temperature without the use of stabilizing agent have particle size within 20-120 nm but those synthesized using stabilizing agent at lower heat treatment temperature have a smaller size in the range of 10-70 nm. In other to incorporate copper into the ZnO structure, the stabilizing agent-containing route was used. The XRD results showed that the use of low concentration of copper led to incorporation of Cu into the ZnO structure. However, two phases of copper oxide and zinc oxide were formed when the higher concentration of copper was used. The antibacterial test against gram-positive bacteria Staphylococcus aureus proved the higher antibacterial activity of the copper doped zinc oxide. The findings indicate that the copper doped zinc oxide nanoparticles may be a good candidate of antibacterial agent for biomedical applications.
    Keywords: ZnO nanoparticles, Cu-doped ZnO, Antibacterial agent
  • Marzeh Asna Ashary, Babak Hashemi * Pages 65-74

    Electromagnetic energy converters have been used as electrical energy suppliers. The use of solid magnets in these devices, for producing of magnetic induction, has produced difficulties for the design and application of these systems in various forms and frequencies. Magnetic fluids as a substitute for solid magnets have recently been considered for the use of these devices in low frequency ranges and different designs. In this study, a simple vibrational energy converter was designed using magnetite ferrofluid. For this purpose, the nanoparticles of magnetite were synthesized by co-precipitation method and surface modified by oleic acid. The XRD, FTIR, VSM testes and SEM studies were done to investigate properties of the samples. The nano magnetite particles had the average size of 70 nm and the saturation magnetization of 41.63 emu/gr. Three types of fluid including water, kerosene and brake oil were used to make magnetite stable ferrofluid. The most stable ferrofluid was brake oil based ferrofluid. The fabricated energy converter converted mechanical vibrations to induction voltage and voltage increased with frequency of vibration and applied magnetic field.

    Keywords: Magnetite, Co-precipitation, Oleic acid, ferrofluid, Energy Harvester
  • Negin Vahedi, Jhamak Nourmohammadi*, Niloofar Pahlevani, Sahar Nakhostin Hosseini Pages 75-84

    The objective of this study was to fabricate and characterize the characteristics of polycaprolactone-sulfonated silk fibroin nanofibrous scaffold for bone tissue engineering applications. Thus, after extraction of silk fibroin (SF) from from Bombyx mori cocoons, silk fibroin (SF) was sulfonated using chlorosulfonic acid and pyridine. Afterwards, a certain amount of sulfonated SF was mixed with polycaprolactone (PCL) solution, and then electrospinning was done using 11 kV high voltage and feeding rate 0.4 mL/h. Various characterization tests were applied to analyze such items such as the structure, chemical composition, bioactivity, cellular attachment, and viability. Fourier transform infrared spectroscopy analyses proved the successful incorporation of sulfate and sulfonate groups in SF structure. The scanning electron microscope shows the formation of continuous and beadless fibers. The average fiber diameter in polycaprolactone nanofibers reduced from 244 nm to 138 nm with the addition of sulfonated SF. Moreover, the water uptake of PCL nanofibers improved from 12.4 % to 167 % after the addition of sulfonated silk fibroin to polycaprolactone. The results of bioactivity and cell culture experiments indicated that sulfonated SF promotes apatitic calcium phosphate deposition and also enhances cellular attachment and viability of PCL nanofibers.

    Keywords: polycaprolactone, Sulfonated silk fibroin, Calcium phosphate deposition, Bone scaffold