فهرست مطالب

مواد پیشرفته و پوشش های نوین - پیاپی 38 (پاییز 1400)

فصلنامه مواد پیشرفته و پوشش های نوین
پیاپی 38 (پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/01/23
  • تعداد عناوین: 7
|
  • ساسان دن، مریم کلانتری پور* صفحات 2772-2779
    در این پژوهش هیدروژل بر پایه کوپلیمر پیوندی ایتاکونیک اسید بر روی کیتوسان سنتز شد. برای این منظور واکنش در محیط گاز ازت انجام شد و آمونیوم پرسولفات به عنوان آغازگر و N و N - متیلن بیس آکریل آمید به عنوان عامل اتصال عرضی مورداستفاده قرار گرفتند. در ادامه به منظور بهبود میزان جذب آب اثر نانو ذرات نقره، تیتانیوم اکسید سیلیسیوم اکسید موردمطالعه قرار گرفت. از آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) جهت تایید ساختار و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) به منظور بررسی مورفولوژی ترکیبات استفاده شد. حضور نانو ذرات در نانوکامپوزیت های سنتز شده توسط آزمون EDAX تایید شد. نتایج بررسی میزان جذب آب نشان داد که هیدروژل سنتز شده با 4/0 گرم MBA بالاترین میزان جذب آب را دارد (19.7 گرم بر گرم) و استفاده از نانو ذرات در ساختار هیدروژل باعث افزایش میزان جذب آب می شود و بیشترین میزان اثر را نانوذره سیلیسیوم دارد به طوری که میزان جذب آب نانوکامپوزیت های حاوی سیلیسیوم، تیتانیوم و نقره به ترتیب برابر 29.18، 26.92 و 23.47 گرم برگرم به دست آمد.
    کلیدواژگان: هیدروژل، نانو کامپوزیت، جذب آب، کوپلیمر پیوندی
  • علیرضا بهرامیان*، وحید حمیدی پسند، رضا مظاهری صفحات 2780-2791
    پوشش ماستیکی پلی یورتان (PU) طبق استاندارد IGS-M-TP-020-2 شرکت گاز ایران بعنوان یکی از روش های عایقکاری لوله ها و اتصالات در کنار سایر روش های عایقکاری بکار می رود. در این پژوهش پوشش های نانوکامپوزیت هیبریدی حاصل از اختلاطPU با 3/0 درصد وزنی نانولوله کربنی چند دیواره اصلاح شده با درصدهای وزنی مختلف نانوسیلیکا در بازه ضخامتی μm1500-1000 تهیه شدند. مطابق آنالیز میکروسکوپ الکترونی عبوری مقدار بهینه یک درصد وزنی نانوسیلیکا منجر به پراکندگی مناسب نانوذرات درون ساختار پلیمر شد. بالا بودن مقاومت پوشش نانوکامپوزیتی در برابر نفوذ رطوبت و ایجاد خاصیت آبگریزی آن با کاهش زاویه ی سرش به 17 درجه و افزایش میزان کرویت قطرات آب روی سطح پوشش توجیه شد. مقادیر کمتر از 100 میلی گرم جرم اتلافی ناشی از سایش مکانیکی و افت ناچیز میزان چسبندگی پوشش روی سطح فولادی (کمتر از 15 درصد) و میزان ازدیاد طول تحت کشش استاندارد در بازه 15-10 درصد نسبت به پوشش PU خالص، استفاده از آن را بعنوان یک پوشش نوین جهت افزایش عمر لوله های فولادی گاز قابل توجیه می سازد. نتایج این تحقیق در خصوص آزمون های یاد شده، حاکی از رعایت استانداردهای فنی شرکت گاز ایران توسط پوشش پیشنهادی است. بررسی سایر الزامات فنی پوشش نظیر میزان جدایش کاتدی و مقادیر چگالی شدت جریان مورد نیاز با توجه به عمر خط لوله، مقاومت در برابر ضربه حین قرارگیری در شرایط دمایی و محیطی مختلف و مطابقت با ایستگاه های حفاظت کاتدی مورد استفاده در صنعت گاز در پژوهش های آتی امری ضروری است.
    کلیدواژگان: : پوشش نانوکامپوزیت، پلی یورتان تقویت شده، نانولوله کربنی اصلاح شده با نانوسیلیکا، خاصیت آبگریزی، خط لوله انتقال گاز
  • زهرا احمدی زادگان، حمید دانشمند*، مسعود عراقچی صفحات 2792-2804
    فوق آب گریزی، تمایل سطح برای دفع قطرات آب است. به دلیل این خاصیت منحصربه فرد، از سطوح فوق آب گریز می توان در بسیاری از حوزه ها مانند سطوح ضدآب، سطوح ضدمه، سطوح ضدیخ و سطوح ضدخوردگی استفاده کرد. در مطالعه حاضر، سطح فوق آب گریز با استفاده از روش اسپری پایرولیز تولید شد. پیش ماده فرآیند لایه نشانی، نانو ذرات آلومینا اصلاح شده با استیاریک اسید بود که در الکل پراکنده شد. افزایش دمای لایه نشانی به خصوص از دمای oC 250 به بعد سبب کاهش زبری و آب گریزی نمونه ها شد. بررسی زمان لایه نشانی نشان داد که زمان بهینه ای برای لایه نشانی وجود دارد. علاوه بر بررسی های تجربی، خواص الکترونیکی و مکانیسم جذب استیاریک اسید بر سطح آلومینا با شبیه سازی های اتمی نظریه تابعی چگالی (DFT) و دینامیک مولکولی (MD) بررسی شد. سطح فوق آب گریز روی زیرلایه فولاد زنگ نزن با استفاده از سوسپانسیون آلومینای اصلاح شده توسط استیاریک اسید در الکل 2-پروپانول در دما oC100 و زمان s90 لایه نشانی با زاویه تماس با آب حدود 160 درجه به دست آمد.
    کلیدواژگان: فوق آب گریز، دمای لایه نشانی، اسپری پایرولیز، شبیه سازی اتمی، فولاد زنگ نزن
  • الناز لامعی، مهدی حسن زاده* صفحات 2806-2815
    در این پژوهش نانوالیاف کامپوزیتی کیتوسان حاوی تانیک اسید و چارچوب آلی-فلزی بر پایه روی (ZIF-8) به منظور استفاده بعنوان زخم پوش منعقدکننده خون تولید شد. برای این منظور ابتدا چارچوب آلی-فلزی موسوم به چارچوب ایمیدازولات زیولیتی (ZIF-8) سنتز شد و در ادامه نانوالیاف کامپوزیتی کیتوسان حاوی تانیک اسید و ZIF-8 به کمک روش الکتروریسی تولید شدند. تاثیر حضور تانیک اسید و چارچوب آلی-فلزی بر مورفولوژی و خواص انعقادی نانوالیاف کیتوسان مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. برای این منظور از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش اشعه ایکس و آزمون انعقادخون استفاده شد. مطالعه مورفولوژی زخم پوش های نانولیفی نشان دهنده تولید نانوالیاف یکنواخت و عاری از دانه تسبیحی با متوسط اندازه قطر 120 تا 150 نانومتر می باشد. همچنین حضور تانیک اسید به دلیل برقراری پیوندهای هیدروژنی و افزایش ویسکوزیته محلول پلیمری، سبب افزایش قطر نانوالیاف کیتوسان گردید. به منظور بررسی فعالیت انعقادی زخم پوش های تولید شده، از آزمون های زمان پروترومبین (PT) و زمان نسبی ترومبوپلاستین فعال شده (aPTT)، که به ترتیب صحت عملکرد مسیر خارجی و مسیر داخلی انعقاد خون را بررسی می کنند، استفاده شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که زخم پوش نانولیفی تولید شده بطور قابل توجهی بر مسیرخارجی انعقاد خون و فاکتور VII تاثیرگذاز است، بطوریکه زمان انعقاد خون به میزان 60 درصد نسبت به نمونه شاهد کاهش یافته است. با توجه به خواص ساختاری و مورفولوژی مناسب و همچنین و عملکرد تسریع انعقاد خون نانوالیاف کامپوزیتی تولید شده، میتوان از آن بعنوان گزینه مناسب در کاربردهای زخم پوش استفاده کرد.
    کلیدواژگان: کیتوسان، چارچوب آلی-فلزی، نانوالیاف کامپوزیتی، زخم پوش، خون ایستی
  • ملیحه نازی*، رضا محمدعلی مالک صفحات 2816-2836

    سلولز به عنوان مهمترین پلیمر طبیعی، کاربرد وسیعی را در زمینه مواد کامپوزیتی، نساجی، سیستم های رهایش دارو و محصولهای محافظتی دارا است؛ از طرفی، بتاسایکلودکسترین ها که به دلیل قابلیت تشکیل کمپلکس های القایی، توسعه این کاربردها را افزایش می‎دهند، به طور مستقیم امکان اتصال دایمی به کالاهای نساجی را ندارند، بنابراین دستیابی به روش های مناسب به منظور اتصال سایکلودکسترین برمبنای پیونددهی ترکیبی پلیمری برای اصلاح سطح سلولز حایز اهمیت می ‏باشد. در این تحقیق، شناسایی اتصال مشتقی از بتاسایکلودکسترین به سطح سلولز با استفاده از روش های شیمیایی، فیزیکی و دستگاهی انجام و مکانیزیم پیونددهی این مشتق سایکلودکسترین روی سلولز، مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور پیونددهی این ترکیب روی پارچه پنبه ‏ای، از پلاسما، برای فعال سازی سطح برای ایجاد رادیکال های آزاد روی زنجیره‏های سلولز استفاده شد. طبق نتایج به دست آمده، مشتق راکتیو بتاسایکلودکسترین قابلیت پیونددهی روی سلولز را داشته و در صورت استفاده از ماده‏ ای واسط با این مشتق، راندمان پیونددهی پلیمریزاسیونی افزایش می یابد. با توجه به بررسیهای انجام شده مشاهده شد، اصلاح سطح پارچه پنبه ای از طریق پیونددهی مشتق سایکلودکسترین در شرایط مناسب، آسیبی به زنجیرهای سلولز در بدنه پلیمر وارد نمی‏ کند، اگرچه بررسی رفتار و کارآیی پارچه از نظر استحکام و چروک پذیری در شرایط متفاوت فعال‏سازی سطح و پیونددهی، توجیه مکانیزیم ‏های پیشنهادی را امکان‏ پذیر می ‏نماید.

    کلیدواژگان: پیونددهی پلیمریزاسیونی، پلاسما، سلولز
  • سوسن رسولی صفحات 2838-2846

    در این طرح تهیه نانو ذرات هسته-پوسته طلا-سیلیکا از طریق پوشش دهی ذرات طلای پوشیده شده با سیترات با استفاده از روش استابر انجام شده و محصولات توسط XRD و uv-visible و TEM بررسی شدند. در این روش ابتدا نانوذرات طلا سنتز شده و سپس پوسته سیلیکا بدور آنها حاصل شد. نتایج نشان دادند که نانوذرات طلا با موفقیت سنتز شده و بررسی اندازه ذرات با میکروسکوپ الکترونی نشان دهنده اندازه ذراتی در حدود 20 نانومتر می باشد. لایه نشانی ذرات طلا با سیلیکا با موفقیت انجام شده و نتایج نشانه دهنده ضخامت حدود 35 نانومتر از سیلیکا بدور ذرات طلا می باشد. نتایج طیف سنجی نور مریی و فرابنفش نانوذرات طلا و ساختار هسته-پوسته پیک شاخص در 520 نانومتر را نشان می دهد که شدت آن در مورد ساختار هسته-پوسته بیشتر می باشد که دلیل آن تاثیر ضریب شکست سیلیکا و اثر تقویت کننده پراکنش نور بر شدت پیک می باشد.

    کلیدواژگان: نانوذرات طلا، هسته-پوسته، طلا-سیلیس، خواص نوری
  • علیرضا بهزادی، قدرت الله هاشمی مطلق، هومن پژند صفحات 2848-2861

    در سال‌های اخیر نگرانی از حضور ترکیبات دارویی به عنوان بخشی از آلاینده‌های نوظهور در حال افزایش است. در این مطالعه، سعی بر آن شد تا با ساخت ایروژل‌هایی با مساحت سطح ویژه‌ی بالا از آن‌ها جهت حذف آنتی بیوتیک اکسی تتراسایکلین استفاده گردد. به همین منطور، ایروژل آلی رزورسینول فرمالدهید با استفاده از روش سل-ژل تحت شرایط محیطی سنتز شد. در ادامه‌ی فرآیند ایروژل های اصلاح شده با استفاده از دو ماده‌ی 1٪ وزنی اکسید گرافن آمین‌دار شده و1٪ متا فنیلن دی آمین اصلاح گردید و نهایتا عملکرد هر سه نمونه به عنوان جاذب تحت پارامترهای مختلف از قبیل pH محلول(12-2)، غلظت اولیه آنتی بیوتیک (100-40 میلی گرم بر گرم)، مقدار جاذب (10-4 میلی گرم) و زمان تماس متفاوت جاذب با آنتی بیوتیک (24-3 ساعت) مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت مشخصه‌یابی نمونه‌های ساخته شده از آزمون‌های FTIR،RAMAN ، XRD، FESEM، BET، CHN، EDSاستفاده شد و سپس بازدهی عملکرد حذف آنتی بیوتیک اکسی تتراسایکلین نمونه های ساخته شده با استفاده از آزمون اسپکتروسکپی UV-Vis ارزیابی گردید. نتایج آزمون BET نشان داد که بیشترین مساحت سطح ویژه مربوط به نمونه‌های ایروژل رزورسینول فرمالدهید-1 درصد وزنی اکسید گرافن آمیندار شده (RF-GOA1) با میزان m2/g 266 است همچنین با توجه به نتایج مشخص شد که میزان ظرفیت جذب در نمونه‌های RF، RF-GOA وRF-PmPDA1 به ترتیب برابر با 6/386، 6/257و 8/277 میلی گرم بر گرم بوده و میزان حذف آنتی بیوتیک اکسی تتراسایکلین برای نمونه‌های ذکر شده به ترتیب برابر با 5/51، 3/77 و 1/70 ٪ می باشد.

    کلیدواژگان: ایروژل. رزورسینول فرمالدهید، گرافن اکسید، متا فنیلن دی آمین، اکسی تتراسایکلین
|
  • Sasan Dan, Maryam Kalantari Pour * Pages 2772-2779
    In this study, a hydrogel based on graft copolymer of itaconic acid (IA) onto chitosan (CS) was synthesized. For this purpose, the reaction was performed in nitrogen atmosphere and ammonium persulfate (APS) was used as an initiator and N,N-methylene bisacrylamide (MBA) as a crosslinking agent. In order to improve the water absorption, the effect of silver, silicon, and titanium oxide nanoparticles on hydrogel swelling was studied. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was used to confirm the structure and field emission scanning electron microscope (FESEM) used to study the morphology of the compounds. The presence of nanoparticles in the synthesized nanocomposites was confirmed by EDAX analysis. The results of water absorption showed that the synthesized hydrogel with 0.4 g MBA has the highest water absorption (19.7 g / g) and the presence of nanoparticles in the hydrogel structure increases the water absorption and SiO2 has the greatest effect so that the water absorption of nanocomposites containing silicon, titanium oxide and silver was obtained as 29.18, 26.92 and 23.47 g/g, respectively.
    Keywords: Hydrogel, Nanocomposite, water absorption, Graft copolymer
  • Alireza Bahramian *, Vahid Hamidi Pasand, Reza Mazaheri Pages 2780-2791
    Polyurethane mastic coating (PU) according to IGS-M-TP-020-2 standard of Iran Gas Company is used as one of the insulation methods for pipes and fittings along with other insulation methods. In this study, hybrid nanocomposite coatings were prepared by mixing PU with 0.3 wt% by weight of multi-walled carbon nanotubes modified with different weight percentages of nanosilica in the thickness range of 1500-1000 μm. Characteristic tests were performed for coating application in gas transmission pipelines and the results were compared with pure PU sample. According to the analysis of transmission electron microscopy, the optimal amount of 1% by weight of nanosilica led to the proper dispersion of nanoparticles within the polymer structure. The high resistance of nanocomposite coating against moisture penetration and its hydrophobicity was justified by reducing the glide angle to 17o and increasing the sphericity of water droplets on the coating surface. Less than 100 mg of mass loss due to mechanical abrasion and a slight decrease in the adhesion of the coating on the steel surface (less than 15%) and the elongation (%) under standard tension in the range of 10-15% compared to pure PU coating, justifies its use as a new coating to increase the life of steel gas pipes. The results of this research regarding the mentioned tests indicate the observance of the technical standards of Iran Gas Company by the proposed coverage. Investigation of other technical requirements of the coating is essential in research futures.
    Keywords: Nanocomposite Coating, Reinforced Polyurethane, Nanosilica Modified Carbon Nanotube, Hydrophobicity, Gas Transmission Pipeline
  • Zahra Ahmadi Zadegan, Hamid Daneshmand *, Masoud Araghchi Pages 2792-2804
    Superhydrophobicity is the tendency of the surface to repel water droplets. Due to this unique property, superhydrophobic surfaces can be used in many areas such as waterproof surfaces, anti-corrosion surfaces, antifreeze surfaces, and anti-corrosion surfaces. In the present study, the superhydrophobic surface was generated using the spray pyrolysis method. The precursor to the coating process was stearic acid-modified alumina nanoparticles dispersed in alcohol. Increasing the deposition temperature, especially after 250 oC, reduced the roughness and hydrophobicity of the samples. Examination of deposition time showed that there is an optimal time for coating. In addition to experimental studies, the electronic properties and the mechanism of stearic acid adsorption on alumina surfaces were investigated with density functional theory (DFT) and molecular dynamics (MD) simulations. The superhydrophobic surface on the stainless steel substrate was obtained using a stearic acid-modified alumina suspension in 2-propanol alcohol at a temperature of 100 oC and 90 s deposition time with a water contact angle of about 160 °.
    Keywords: superhydrophobicity, Deposition temperature, spray pyrolysis, Atomic simulation, Stainless steel
  • Elnaz Lameie, Mahdi Hasanzadeh * Pages 2806-2815
    In this study, chitosan composite nanofibers containing tannic acid and zinc-based metal-organic framework (ZIF-8) were produced for application as a hemostatic wound dressing. First, metal-organic framework named zeolite imidazolate framework (ZIF-8) was synthesized and chitosan composite nanofibers containing tannic acid and ZIF-8 were fabricated through electrospinning. The effect of tannic acid and metal-organic framework on the morphology and hemostatic properties of chitosan nanofibers was studied. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction and blood coagulation tests were utilized. The study of the morphology of nanofibrous wound dressings shows the fabrication of uniform and bead-free nanofibers with an average diameter of 120 to 150 nm. The addition of tannic acid, due to the formation of hydrogen bonds and increasing the viscosity of the polymer solution, increased the diameter of chitosan nanofibers. Prothrombin time (PT) and activated partial thromboplastin time (aPTT) tests, which check the performance of extrinsic and intrinsic pathway of blood coagulation, respectively, were used to evaluate the hemostatic activity of the fabricated wound dressings. The results show that the fabricated nanofibrous wound dressings significantly affect the extrinsic pathway of blood coagulation and factor VII, so that the blood coagulation time is reduced by 60% compared to the control sample. Due to the suitable structural and morphological properties of fabricated composite nanofibers, as well as their accelerated coagulation performance, they can be used as a suitable candidate in wound dressing applications.
    Keywords: Chitosan, Metal-organic framework, Composite nanofibers, wound dressing, Hemostasis
  • Malihe Nazi *, Reza MohammadAli Malek Pages 2816-2836

    Cellulose finds applications in the various fields as composite materials, textiles, drug delivery systems and protective products; in addition, cyclodextrins as a compound to improve these applications, can form inclusion complexes but cannot form direct covalent bonds to the textile materials, so it is important to achieve appropriate methods to anchoring cyclodextrins based on grafting polymeric compounds on the surface modification of the cellulose. In this study, binding of a reactive β-cyclodextrin to cellulose was investigated using chemical, physical and instrumental methods and the mechanism of grafting of reactive cyclodextrin onto the surface of cellulosic fabric was studied. Intended for grafting this compound on the cotton fabric, plasma technique was used to activate the surface to generate free radicals on cellulosic chains. According to the results, the yields of grafting the reactive derivative of β-cyclodextrin onto the surface of cellulosic fabrics increased by applying copolymers of this derivative and an intermediate monomer. In addition, the impact of the graft polymerization of these vinyl monomers on the performance of cotton fabric was evaluated and the results showed that although activation of the surface is attributed to cellulose degradation, the graft copolymerization monomers could be responsible for the compensating increase in its tensile strength and crease recovery in the suitable conditions. Furthermore, investigation the performance of the fabric in different conditions of surface activation and grafting of monomers, increases possibility of explaining the proposed mechanisms.

    Keywords: graft Polymerization, Plasma, Cellulose
  • Sousan Rasouli Pages 2838-2846

    In this paper, the preparation of nanoparticles core-shell of gold-silica was carried out by coating of citrated gold particles using the Stöber method and products were investigated by XRD, uv-visible and TEM. In this method, first the nanoparticles were synthesized and then the silica shell was obtained. The results showed that gold nanoparticles have been successfully synthesized and results of transmission electron microscopy showed a particle size of about 20 nm. Preparation of coated gold particles with silica is successfully performed and the results showed a thickness of the shell in order of about 35 nm. The results of the uv-visible spectroscopy of gold nanoparticles and core-shell structure indicate a strong peak at 520 nm, characteristic plasmon peak of the gold particles. However, this peak is more intense for the core-shell structure, which is due to the scattering effect of silica shell having a resonant impact on the peak intensity.

    Keywords: gold nanoparticles, gold-silica core-shell, optical properties
  • alireza behzadi, ghodratollah hashemi motlagh, hooman pazhand Pages 2848-2861

    In recent years, concerns about the presence of drug compounds as part of emerging pollutants have been growing. In this study, we tried to make aerogels with a high specific surface area and use them to remove the antibiotic oxytetracycline. Similarly, the resorcinol formaldehyde organic aerogel was synthesized using the sol-gel method and ambient drying. The synthesized RF aerogel was modified by the incorporation of 1 wt.% of amine-functionalized graphene oxide (GOA) and Meta-phenylenediamine during the synthesis process to prepare RF-GOA1 and RF-PmPDA1., and finally the performance of all three samples as adsorbents under different parameters such as pH solution, initial concentation of antiobiotic, adsorbent dose and different contact times adsorbent with antibiotics was investigated. FTIR, RAMAN, XRD, FESEM, BET, CHN, EDS tests were used to characterize the samples and then the performance efficiency of the samples oxytetracycline antibiotic remove was investigated using UV-Vis spectroscopic test. The results of BET test showed that the highest specific surface area is related to RF aerogel containing 1 wt.% amine-functionalized GO (RF-GOA1) with 266 m2/g. Also, according to the results, the adsorption capacity in aerogel samples was RF, RF-GOA and RF-PmPDA1 were 386.6, 257.6 and 277.8 mg / g, and the removal rate of oxytetracycline was 51.5 ,77.3 and 70.1% obtained, respectively.

    Keywords: Aerogel, Formaldehyde, Graphene Oxide, Meta-phenylenediamine, Oxytetracycline