فهرست مطالب

بسپارش - سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 38، بهار 1400)

فصلنامه بسپارش
سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 38، بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/20
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نرگس نظری، احمدرضا بهرامیان* صفحات 3-15

    ایروژل‏ ها به دلیل چگالی بسیار کم، تخلخل و مساحت سطح ویژه زیاد و سایر خواص منحصر به فرد کاربردهای فراوانی در صنعت دارند. ایروژل‏ های پلیمری رسانای گرما با توجه به نیاز عمده صنعت به کامپوزیت‏ های رسانای گرما و چگالی کم، پرکاربرد هستند. مهم ترین کاربرد ایروژل‏ های پلیمری رسانای گرما در کامپوزیت‏ های تغییرفاز (phase change composites, PCCs) به عنوان قالب پایدارکننده شکل برای ذخیره انرژی گرمایی است. مواد تغییر فاز (phase change materials, PCMs) به مواد بلوری یا نیمه بلوری گفته می شود که در خلال تغییر فاز از جامد به مایع و برعکس، دارای قابلیت ذخیره و دفع انرژی گرمایی هستند. میزان ذخیره یا دفع انرژی گرمایی بستگی به مقدار ماده تغییر فاز در سامانه و آنتالپی ذوب-بلورینگی آن دارد. ساختار متخلخل ایروژل‏‏ ها، مواد تغییر فاز مذاب را به خوبی در خود جای می دهد و از نشت آن‏ها جلوگیری می‏ کند. افزایش ظرفیت بارگیری PCM ها به دلیل تخلخل زیاد ایروژل‏ ها و نیز رسانندگی گرمایی زیاد ایروژل‏ های رسانای گرما، حفظ گرمای نهان انجماد PCC ها را در پی دارد و بازده زیاد آن‏ها را در ذخیره انرژی تضمین می‏ کند. در این مقاله، مهم ترین ایروژل ‏های پلیمری رسانای گرما مرور شده اند که پژوهشگران در سال های اخیر آن ها را بررسی کرده اند. همچنین سعی شده است، ایروژل های رسانای مطلوب کاربرد ذخیره گرمایی با منطق استفاده از سامانه های تغییر فاز معرفی و تحلیل شود.

    کلیدواژگان: ایروژل، نانومتخلخل، رسانای گرمایی، کامپوزیت‏های ماده تغییر فاز، ذخیره انرژی گرمایی
  • عباس محمدی*، سمن ابریشم کار صفحات 16-25
    بیشترین مقدار تولید محصولات پلی یورتانی به اسفنج های پلی یورتان سخت و انعطاف پذیراختصاص دارد. اسفنج های سخت اغلب به عنوان عایق های گرما در یخچال ها، ساختمان ها و صنایع خودروسازی استفاده می شوند. اسفنج های انعطاف پذیرنیز عمدتا در صندلی خودرو، تشک و صنایع مبلمان به کار می روند. به طور کلی، اسفنج‎ های پلی یورتان به دلیل ساختار متخلخل، سطح تماس زیاد و همچنین نفوذپذیری هوا به طور ذاتی اشتعال پذیری زیادی دارند. ترکیبات حاوی فسفر، هالوژن، نیتروژن و سیلیکون می توانند به عنوان بازدارنده های شعله سبب کاهش اشتعال پذیری اسفنج های پلی یورتان شوند. همچنین، وجود گروه های مقاوم گرمایی نظیر کربودی ایمید، ایزوسیانورات و ناجورحلقه های حاوی نیتروژن در ساختار اسفنج های پلی یورتان نیز سبب افزایش بازدارندگی شعله در آن ها می شود. طی دو دهه گذشته، روش کارآمدی به نام گردایش لایه به لایه (LbL) به منظور ایجاد پوشش های نانوساختار بازدارنده شعله بر سطوح اسفنج های پلیمری معرفی شده است. در این روش، پلیمرها، نانوذرات و ترکیبات گوناگون به صورت لایه های نازک از راه برهم کنش های ثانویه نظیر نیروهای الکتروستاتیک، پیوند های هیدروژنی و برهم کنش های واندروالس روی سطوح اسفنج های پلیمری قرار می گیرند. در این مطالعه، پس از شرح دادن ضرورت بازدارندگی شعله و انواع روش های ایجاد آن در اسفنج های پلی یورتان، روش گردایش لایه به لایه و کاربرد آن در بهبود بازدارندگی شعله اسفنج های پلی یورتان، سازوکار بازدارندگی شعله پوشش های LbL و انواع آن ها معرفی می شوند. در پایان نیز پیشنهادهای مرتبط با بهبود کارایی این پوشش ها ارایه می شود.
    کلیدواژگان: اسفنج پلی یورتان، اشتعال پذیری، بازدارنده شعله، نانوپوشش، گردایش لایه به لایه
  • شهرام مهدی پور عطائی*، مریم محمدی صفحات 26-40

    در این مقاله به معرفی ساختار و خواص غشای تبادل پروتون نفیون به عنوان رایج ترین غشای استفاده شده در فرایندهای الکتروشیمیایی و جداسازی پرداخته شده است. بدین منظور، در ابتدا خانواده غشاهای پرفلویوروسولفونیک اسید معرفی شده که نفیون مهم ترین عضو آن است. سپس، مراحل سنتز نفیون همراه با جزییات و چالش ها و نیز ساختار نفیون و شکل شناسی آن در مرحله بعد بحث و بررسی شده است. روش نام گذاری انواع غشاهای نفیون براساس مشخصه وزن معادل نیز ارایه شده است. در ادامه به وزن مولکولی و عوامل موثر بر عملکرد و خواص نفیون پرداخته شده است. خواص و مشخصه های غشای نفیون از جمله جذب آب، پایداری شیمیایی، رفتار گرمایی، خواص مکانیکی و عوامل موثر بر آن، رسانش پروتون و سازوکارهای حاکم بر رسانش در این پلیمر بحث شده اند. در نهایت، معایب غشاهای نفیونی اعم از نداشتن قابلیت کارکرد در دمای زیاد و رطوبت کم و قیمت زیاد نیز ارایه شده است. در این راستا، راهکارهای پیشنهادی پژوهشگران برای بهبود خواص و رفع معایب در دو بخش اصلاح غشاهای نفیونی و تهیه غشاهای جدید جایگزین شرح داده شده است. نگاهی مختصر بر کاربردهای نفیون، روش های تهیه غشا، فعال سازی و نگه داری آن و همچنین غشای نفیون تجاری ساخت شرکت Dupont نیز انجام گرفته است. قابل ذکر است، این مطالب با تمرکز بر کاربرد آن در غشای تبادل پروتون پیل سوختی ارایه شده است.

    کلیدواژگان: نفیون، ساختار، خواص، کاربرد، غشای تبادل پروتون پیل سوختی
  • مهدی نخعی خونیکی، محمدرضا محدث مجتهدی، محمدعلی توانایی*، امین ابراهیم زاده پشتیری صفحات 41-51

    تمام اندام های زنده در برابر امواج الکترومغناطیس قرار دارند که از سوی خورشید به زمین می رسند. تابش زیرقرمز بخشی از انرژی (انرژی گرمایی) در طیف الکترومغناطیس هستند که با توجه به طول موج آن ها به سه دسته اصلی زیرقرمز نزدیک، زیرقرمز میانه و زیرقرمز دور تقسیم می شوند. استفاده از امواج زیرقرمز دور در منسوجات پزشکی به منظور تنظیم دمای بدن انسان کاربردهای متنوعی دارد. به طور مثال، کامپوزیت های نساجی با به کارگیری مواد مناسب می توانند این ویژگی را ایجاد کنند. در این مطالعه، ابتدا به تعریف امواج زیرقرمز و کاربرد های آن ها در صنایع پرداخته شده، سپس اثر زیستی و نحوه تاثیر آن بر سلول های زنده مرور شده است. زیست سرامیک ها از مواد موثر در تهیه منسوجات گرمابخش در کاربردهای پزشکی هستند. از این رو، نتایج کار پژوهشگران برای ایجاد خواص گرمایی تابش زیرقرمز دور با استفاده از زیست سرامیک ها، در این مقاله مقایسه و ارایه شده است. نتایج نشان می دهد، برای بررسی خواص امواج زیرقرمز دور اندازه گیری های گرمایی باید در بازه طول موج μ 5 تا μ 20 انجام شود. همچنین مطالعات نشان داد، نانوذرات زیست سرامیک برپایه زیرکونیم، توان تابشی و انتشار گرمایی بیشتری نسبت به سایر زیست سرامیک ها دارند. صرف نظر از نوع زیست سرامیک استفاده شده، اندازه ذرات، شکل سطح مقطع الیاف حاوی زیست سرامیک ها، افزودنی ها و نحوه توزیع ذرات می تواند بر عملکرد تابش امواج زیرقرمز دور، موثر باشد.

    کلیدواژگان: امواج الکترومغناطیس، زیرقرمز دور، زیست سرامیک، بازده گرمایی، منسوجات گرمابخش
  • زینب سادات شیخ الاسلامی * صفحات 52-69

    هیدروژل ها شبکه های دارای پیوند عرضی از ترکیبات درشت مولکولی با ویژگی ظرفیت جذب آب زیاد هستند. این گونه مواد کاربردهای گسترده ای در زیست پزشکی یافته اند. هیدروژل های پلیمری متعددی نیز در مواد آرایشی استفاده می شوند. در اینجا ساختار، خواص و کاربردهای گزینشی هیدروژل ها در مواد آرایشی به طور کلی بحث شده است. مثال های مفصلی از مقالات علمی نشان داده شده است. در این مقاله مروری، متداول ترین زیست پلیمرهای به کاررفته در مواد آرایشی همراه با موضوعات مرتبط با درمان پوست و حالت دهندگی مو به طور مفصل ارایه شده اند. هیدروژل های برپایه کلاژن، کیتوسان، هیالورونیک اسید و سایر پلی ساکاریدها مشخص شده اند. روندهای نوین تهیه هیدروژل های برپایه آمیخته های زیست پلیمرها و دو ژلی ها نشان داده شده اند. افزون بر این، به استفاده  هیدروژل های زیست پلیمری در کپسولی شدن نیز اشاره شده است.

    کلیدواژگان: هیدروژل، زیست پلیمر، مواد آرایشی، پلی ساکارید، کیتوسان
  • فاطمه عبداللهی*، نادر نقشینه، مریم صراف زاده صفحات 70-79

    نزدیک به 300 سال، پروانه ‏های ثبت اختراع به عنوان برات قانونی برای تقویت نوآوری و به اشتراک گذاری دانش به کار رفته‏ اند، به گونه ‏ای که می‏توان از آن‏ها به عنوان نخستین نمونه از شاخص‏ های علوم کاربردی نام برد.پایگاه ‏های علمی متعددی درنیمه دوم قرن بیستم، انتشار اطلاعات را آسان می ساختند. حتی برخی از  پایگاه‏ های استنادی آگاهی بیشتری از روند اکتشافات علمی را در اختیار پژوهشگران قرار می‏ دادند.از آنجا که منافع حاصل از اکتشافات علمی تحت حمایت قانونی قرار می‏گیرد، پژوهش‏ های گوناگونی در باره پروانه‏ های ثبت اختراع انجام می‏ شود.در مقاله حاضر تلاش شده است تا مروری کلی در باره مهم ترین پایگاه ها و ابزارهایی ارایه دهد که در حال حاضر برای جست جوی پروانه های ثبت اختراعبه کار می ‏روند. این پایگاه ‏ها در سه دسته کلی زیر قرار می گیرند: 1) مهم ترین پایگاه ها و ابزارهای جست وجوی پروانه های ثبت اختراع در جهان، مانند پایگاه های سازمان جهانی مالکیت فکری، اداره ثبت اختراع و علامت تجاری ایالات متحده، اداره ثبت اختراع اروپا، ژاپن و کانادا و سایر؛ 2) مهم ترین پایگاه‏ های جستجوی پروانه های ثبت اختراع در ایران، مانند سامانه مرکز مالکیت معنوی؛ 3) پایگاه های اطلاعاتی ارایه دهنده پروانه های ثبت اختراع، نظیر پایگاه لنز، پایگاه اربیت، خدمات چکیده نامه شیمی و غیرهاز جمله پایگاه های اطلاعاتی هستند که افزون بر ارایه اطلاعات آثار علمی مانند مقالات، کتاب ها و سایر آثار، اطلاعات پروانه های ثبت اختراع را نیز ارایه می دهند.مطالعه حاضر نگاهی اجمالی به برخی از مقرون به صرفه ترین ترکیبات ابزارها و فنون جست وجوی ثبت اختراع در دسترس پژوهشگران ایرانی و دارندگان احتمالی ثبت اختراع دارد.

    کلیدواژگان: پروانه ثبت اختراع، مالکیت فکری، راهنمای جست وجو، ممیزی پروانه ثبت اختراع، داده ‏های منبع باز
  • صفحات 80-87
|
  • Narges Nazari, AhmadReza Bahramian * Pages 3-15

    A Aerogels have many applications in industry due to their very low density, high porosity, high specific surface area, and other unique properties. Thermal conductive polymer aerogels are widely used due to the high demand of industry for low density and high thermal conductive composites. The main application of thermal conductive polymer aerogels is shape stable templet for thermal energy storage systems in phase change composites. Phase change materials (PCMs) are crystalline or semi-crystalline materials that have the ability to store or release thermal energy during the phase change from solid to liquid and vice versa. The amount of thermal energy storage/release strongly depends on melting/crystallization enthalpy and mass/volume fraction of phase change material in the system. The porous structure of the aerogel can appropriately store the molten phase change material and prevents its release. Increasing the loading capacity of PCMs due to the high thermal conductivity and porosity of thermal conductive aerogels result in fusion latent heat preserving and ensure their high efficiency in thermal energy storage. In this article, the most important thermal conductive polymer aerogels that researchers have studied in recent years, are reviewed. It has also been tried to introduce and investigate the appropriate conductive aerogels for thermal energy storage based on phase change material systems.

    Keywords: aerogel, Nano-porosity, Thermal Conductive, Phase Change Material Composites, Thermal Energy Storage
  • Abbas Mohammadi *, Saman Abrishamkar Pages 16-25
    Polyurethane foams (PUFs) are the largest group of polyurethane products and can be classified into rigid and flexible foams. Rigid polyurethane foams are mainly used for heat insulation in refrigeration, construction, and partly in automotive industry. Flexible polyurethane foams can be also widely used in fabrication of car seat and furniture industry. In general, due to the porous structure, large surface area, and good air permeability, polyurethane foams are highly flammable. Flame retardants containing phosphorus, halogen, nitrogen and silicon can partially reduce the flammability of polyurethane foams. Also, the presence of thermally stable groups such as carbodiimide, isocyanurate, and nitrogen-containing heterocycles in the structure of polyurethane foams can increase their fire resistance. Over the past two decades, a new technique called layer-by-layer (LbL) assembly has been introduced for the preparation of flame retardant nanostructured coatings on the surfaces of polymeric foams. In this method, polymers, nanoparticles and various compounds are placed in thin layers through secondary interactions such as electrostatic forces, hydrogen bonds and van der Waals interactions on the surface of polymeric foam. In this paper, a brief review on the combustion and flame retardancy of polyurethane foams, layer-by-layer assembly technique and its application in improving the fire resistance of polyurethane foams, flame retardation mechanism of LbL coatings and different types of these coatings were presented. Finally, suggestions for improving the efficiency of LbL coatings are discussed.
    Keywords: polyurethane foam, flammability, flame retardant, nanocoating, layer-by-layer assembly
  • Shahram Mehdipour Ataei *, Maryam Mohammadi Pages 26-40

    I n this paper, the structure and properties of the proton exchange Nafion membrane are presented as the most commonly used membrane in electrochemical and separation processes. To this end, the family of perfluorosulfonic acid membranes has been introduced, which Nafion is the most important member. Then, the details and challenges of Nafion synthesis as well as its structure and morphology are discussed in the next step. The nomenclature, as well as the equivalent weight characteristic of diverse types of Nafion membranes, is also described. In the following, the molecular weight and factors affecting the performance and properties of Nafion are discussed. The properties and characteristics of Nafion membrane, including water absorption, chemical stability, thermal behavior, mechanical properties, proton conduction as well as governing mechanisms are explained. Finally, the disadvantages of these membranes, including the low performance at high temperatures and low humidity and high cost, are mentioned. The solutions to remove the obstacles are proposed. These strategies are described in two sections: modification of Nafion membranes and the preparation of alternative membranes. A brief look at the applications of Nafion, the preparation methods of the membrane, activation, and maintenance, as well as the commercial Nafion membrane made by DuPont company has been done. Notably, the description of this material is performed by focusing on the application of this membrane in proton exchange membrane fuel cells.

    Keywords: Nafion, structure, Properties, application, proton exchange membrane fuel cell
  • Mahdi Nakhaei Khoniki, MohammadReza Mojtahedi, MohammadAli Tavanaie *, Amin Ebrahimzadeh Poshtiri Pages 41-51

    A ll living organs are exposed to sunlight electromagnetic rays. Infrared rays (thermal energy) are part of energy in the electromagnetic spectrum. The infrared spectrum is divided into three main categories according to its wavelength; near, middle and far infrared. The use of far infrared waves in medical textiles to regulate human body temperature has a variety of applications. For example, textile composites made with suitable materials can meet this demand. In this review, first fundamental theories of the infrared spectrum and its application in the industry are discussed, then the biological effect and how it affects living cells are reviewed. Bioceramics are one of the effective materials in the preparation of heating medical textiles in medical applications. The results of researchers' works in the field of thermal properties of bio ceramic treated textiles activated with infrared rays are compared and presented. The results show that the thermal properties of textiles should be measured in the wavelength range of 5 μm to 20 μm of the far infrared waves. Furthermore, studies have also shown that zirconium-based bioceramic nanoparticles show higher radiative power and heat transfer than other bioceramics. Also, despite the type of bioceramic used, the particle size, cross section of the fibers, additives and dispersion factor are very important parameters.

    Keywords: electromagnetic waves, far infrared, bioceramic, thermal efficiency, heating textiles
  • Zeynab Sheykholeslami Pages 52-69
  • Fatemeh Abdollahi *, Nader Naghshineh, Maryam Sarrafzadeh Pages 70-79

    F or nearly 300 years, patents have served as a legal tender to foster innovation and knowledge sharing, in a sense they could be called the first instances of applied science indixes. Numerous scientific databases in the second half of the twentieth century facilitated the dissemination of information. Some citation databases even provided researchers with more insight into the process of scientific discovery. Yet patents research has never paled because it offered legal protection to the interests accrued to scientific discoveries. The present work attempts to provide a comparative overview of the most important databases and tools currently used for searching patents. These databases fall into three general categories: 1) International patent search database like WIPO, USPTO, etc.; 2) Patent search database in Iran like the Iranian intellectual property center; and 3) Databases that provide patent access as part of their overall scientific information service like Orbit, CAS, etc. The main trust of the research has been focused on the common touchpoints of such databases and how their search aids evolve to address their respective clientele. The present study offers a glimpse into some of the most cost efficient combinations of patent searching tools and techniques available to Iranian researchers and potential patent assignees.

    Keywords: patent, Intellectual Property, search aid, Patent Examination, Open Sourced Data
  • Pages 80-87