فهرست مطالب

سرامیک ایران - سال هفدهم شماره 2 (پیاپی 66، تابستان 1400)

فصلنامه سرامیک ایران
سال هفدهم شماره 2 (پیاپی 66، تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/12/16
  • تعداد عناوین: 11
|
  • صفحات 5-8
  • اعظم موسوی کاشی*، سحر اسدی، حمیرا جمالی شورکی _ صفحات 9-16

    در این پژوهش کامپوزیت ژیوپلیمری با استفاده از متاکایولن، سیلیکافیوم و هیدروکسید پتاسیم به عنوان فعال کننده قلیایی به همراه ذرات آلومینا تهیه شدند. با تهیه نسبت های مولی مختلف 3، 5/2، 2، 5/1Si:Al= و 33/0 ، 25/0 ،20/0= K:Si ترکیب ژیوپلیمر با نسبت مولی Si:Al و K:Si به ترتیب 5/2 و 33/0 بیشترین استحکام مکانیکی را در دمای اتاق نشان داد، اما تغییر شکل و ریزساختار متخلخل آن در دماهای بالا پایداری ابعادی و استحکام را به شدت کاهش داد. بنابراین نمونه های کامپوزیتی تهیه، خصوصیات ریزساختاری و استحکام مکانیکی آن ها در دمای اتاق و پس از حرارت دهی در دماهای 600 و oC1000 بررسی شد. تغییرات قابل توجه در ریزساختار و استحکام نمونه ها با افزایش دما مشاهده شد. در نمونه های پخت شده در دمای Co1000، حضور فاز مایع موجب فروپاشی تخلخل ها، ایجاد اتصال قوی بین ذرات و افزایش تراکم شد.

    کلیدواژگان: ژئوپلیمر، کامپوزیت، ذرات آلومینا، فاز مایع
  • فاطمه میرزایی*، جعفر جوادپور، حمیدرضا رضایی صفحات 17-24

    به منظور توسعه خواص آنتی باکتریالی  در ترکیب هیدروکسی آپاتیت از دوپ همزمان عناصر Ag-Co در این پژوهش استفاده شد. کامپوزیت Ca10-x Ag x/Co y(PO4)6 (OH)2 با مقادیر (1، 5/0، 0x, y=) با استفاده از روش هم رسوبی که یک روش آسان و مقرون به صرفه است سنتز شد. به منظور بررسی و مشخصه یابی های ریزساختاری و فیزیکی از آنالیز های XRD، FESEM، EDSب استفاده شد. نتایج حاصل از آزمون XRD نشان داد که افزودن عناصر موردنظر به خوبی در مکان های کلسیم در ساختار هیدروکسی آپاتیت جانشین شده است. باتوجه به نتایج حاصل از آزمون FESEM مشاهده شد که با افزودن عناصر دوپنت مرفولوژی ذرات کروی شکل هیدروکسی آپاتیت تغییر نکرده و تنها اندازه ذرات آن کوچک تر از اندازه ذرات HA شده است. خواص آنتی باکتریال ترکیبات سنتز شده با استفاده از آزمون تعیین قطر هاله عدم رشد باکتری های گرام منفی ارزیابی و مطلوب ترین نتیجه از نمونه HA- 0.5(Ag-Co) دریافت شد.

    کلیدواژگان: هیدروکسی آپاتیت، کبالت، نقره، آنتی باکتریال
  • اسماعیل صادقی ده چناری، هاجر احمدی مقدم* صفحات 25-33

    اکسید روی به دلیل ویژگی های منحصر به فرد به صورت گسترده در زمینه های مختلف از قبیل دستگاه های الکترونیک، مبدل های پیزوالکتریک، وریستورها، کاتالیست ها و فوتوالکتریک استفاده می شود. در تحقیق حاضر، تاثیر افزودنی اکسید تیتانیوم (TiO2) بر خواص سرامیک اکسید روی مطالعه شد. مقادیر 5/0، 1 و 2 درصد وزنی TiO2 به اکسید روی افزوده و خواص مختلف شامل چگالی، رفتار فازی، ریزساختار و خواص دی الکتریک اکسید روی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ها با چگالی نسبی بالا و در حد 98 درصد چگالی تیوری با عملیات تف جوشی در دمای ºC 1250 حاصل شد. طبق نتایج حاصل از پراش اشعه ایکس (XRD)، افزودنی TiO2 منجر به ایجاد فاز ثانویه Zn2TiO4 در اکسید روی می شود و با افزایش مقدار TiO2  مقدار فاز ناخالصی افزایش و میزان جابجایی پیک ها به سمت زوایای پایین تر بیشتر می شود. نتایج بررسی ریزساختار نشان داد افزودنی TiO2 تاثیر چشمگیری بر ریزساختار اکسید روی خواهد داشت به گونه ای که با افزایش مقدار افزودنی TiO2 رشد دانه کاهش می یابد. افزودنی TiO2 باعت کاهش خواص ثابت دی الکتریک و اتلاف دی الکتریک اکسید روی به میزان قابل توجهی شد. با افزودن 2 درصد وزنی TiO2، ثابت دی الکتریک اکسید روی از مقدار 48200 به 1400 و مقدار اتلاف دی الکتریک اکسید روی از مقدار 20 به 4/5 اندازه گیری شده در فرکانس 100 کیلو هرتز کاهش یافت. کاهش در مقدار ثابت دی الکتریک اکسید روی می تواند به اندازه دانه کوچکتر، وجود فاز ناخالصی و عیب جای خالی کاتیون در حضور افزودنی TiO2  نسبت داده شود.

    کلیدواژگان: اکسید روی، اکسید تیتانیوم، چگالی، رفتار فازی، ثابت دی الکتریک، ریزساختار
  • نجمه خدابنده شهرکی، ابراهیم شریفی*، حسن شریفی صفحات 34-43

    در پژوهش حاضر، نانوذرات اکسید روی- مس به صورت آلایش هم زمان Zn0.98Cu0.02O با یون های Ca2+، Mg2+ و Co2+ با استفاده از روش میکروامولسیون سنتز شدند. به منظور شناسایی فاز، بلورینگی و تعیین اندازه ی بلورک های محصولات از آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد و تشکیل فاز موردنظر توسط این آزمون تایید گردید. همچنین طیف مادون قرمز (Far-FTIR) استفاده شده باتوجه به موقعیت باندهای موجود در محدوده بین cm-1 420 و cm-1 250 وجود ساختار اکسید روی را تایید کرد. به منظور تشخیص خواص مغناطیسی از آزمون مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی (VSM) استفاده شد که بیانگر وجود خاصیت مغناطیسی در نمونه های تولیدی بود. مورفولوژی و اندازه ذرات توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) به دست آمد. نمونه های کروی اکسید روی در محدوده نانومتری nm 15±3 بودند. تجزیه وتحلیل DRS برای بررسی خواص الکتریکی و اندازه گیری انرژی شکاف باند استفاده شد. گاف انرژی در اکسید روی- مس 7/2 الکترون ولت بود. با آلایش ماده توسط آلاینده ثانویه مقدار گاف انرژی کاهش یافت. در اکسید روی آلاییده شده با مس و کلسیم این مقدار به کمترین حالت یعنی 3/2 الکترون ولت رسید. همچنین گاف انرژی در نمونه حاوی کبالت به 5/2 الکترون ولت رسید؛ لذا نمونه حاوی کبالت می تواند باتوجه به تقویت خواص مغناطیسی و همچنین دارابودن ساختاری بدون پیک ناخالصی در XRD نمونه بهینه باشد.

    کلیدواژگان: نانوذرات، نیمه رسانای مغناطیسی، اکسید روی، میکروامولسیون، آلایش
  • محمدحسین سپهدار، شاهین خامنه اصل*، صفورا کریم زاده صفحات 44-54

    دی اکسید تیتانیوم (TiO2) یک ماده نیمه هادی است که خواص نوری، الکترونیکی و فتوکاتالیستی بسیار عالی در کاربردهای مختلفی ایفا کرده است. اما گاف نواری پهن آناتاز (eV2/3) باعث کاهش خواص نوری و الکترونیکی آن تحت نور مریی شده است. به همین دلیل این گاف نیاز به باریک سازی دارد که یکی از این روش ها آلاییدگی توسط عناصر مختلف است. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر انواع آلاینده های کاتیونی، آنیونی و آلایش مشترک بر گاف نواری و خواص نوری آناتاز است. آلاییدگی از نوع جانشین در محل اتم های اکسیژن (آلاییدگی آنیونی) نشان داده که اضافه کردن عنصر کربن به ساختار علاوه بر کاهش گاف نواری منجر به ایجاد ترازهای میانی زیر سطح فرمی می شود و حضور این ترازها در بهبود جذب نور در ناحیه مریی موثر عمل می کند. در مقابل افزودن اتم گوگرد به جای اکسیژن منجر به اختلاط حالت های O 2p و S 3p شده و با افزودن غلظت آلاینده گاف نواری به تدریج سیر نزولی دارد. نکته حایز اهمیت درباره غلظت آلاینده نیتروژن که از مهم ترین آلاینده های آنیونی است این بوده که در غلظت های بیشتر از 4/1% منجر به ایجاد ترازهای میانی در گاف ممنوعه در نواحی نزدیک به سطح فرمی شده و افزایش بازترکیب[1] حامل های بار را سبب می شود. در آلایش های کاتیونی جایگزینی آلاینده در محل اتم تیتانیوم انجام می شود. آلایش عناصر واسطه باعث ایجاد ترازهای ناخالصی نیمه پر در منطقه ممنوعه شده و هم زمان گاف نواری را نیز کاهش داده است. علاوه بر این آلاینده آهن در حضور تهی جای اکسیژن منجر به کاهش گاف به مقدار  eV49/1 شده است که در مقایسه با سایر آلاینده ها بیشترین تاثیر را دارد. آلاییدگی مشترک در آناتاز با هدف بهبود گاف نواری و کاهش بازترکیب حامل های بار مورد توجه بوده و این مهم منجر به افزوده شدن ترازهای ناخالصی در بالای نوار ظرفیت و پایین نوار رسانش می شود و در برخی کاربردها نظیر فرآیندهای فتوکاتالیستی می تواند عملکرد بهینه ای ارایه کند.
     

    کلیدواژگان: آناتاز، نظریه تابع چگالی، آلایش، گاف نواری، نوار رسانش، نوار ظرفیت
  • مهرنوش شفیعی سرارودی*، فاطمه چمنیان صفحات 55-69

    لعاب آونتورین از جمله لعاب های درشت بلوری است که حاصل اشباع اکسید آهن در لعاب است. به طور کلی در لعاب های بلوری تشکیل بلورها نیازمند شرایط خاصی است، به همین دلیل هدف از این پژوهش بررسی عوامل موثر در ایجاد لعاب آونتورین حاصل از اکسید آهن، از جمله ترکیب، دما، شرایط پخت و بدنه مورد استفاده است. همچنین عوامل موثر در بهبود بلورهای آن مورد بررسی قرار گرفت. سوالی که مطرح می شود این است که هرکدام از عوامل ذکر شده چه تاثیری در تشکیل و یا بهبود ویژگی های لعاب آونتورین دارد. این پژوهش از نظر هدف کاربردی و از نظر روش، تجربی است که به صورت آزمایشگاهی-کارگاهی انجام شده است. در این بخش مواد اولیه پایه که شامل سیلیس، کایولن، بوراکس و اکسید آهن متناسب با میزان تعیین شده به وسیله جارمیل با یکدیگر ترکیب شدند و در کوره الکتریکی پخته و سپس مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. روش تجزیه و تحلیل در آن به صورت توامان هم کمی و هم کیفی مورد استفاده قرار گرفته است. تحلیل کمی در جهت بررسی مقادیر مواد مصرفی و تحلیل کیفی در بررسی ویژگی های بصری ایجاد شده در لعاب، مورد استفاده قرار گرفت. روش گردآوری داده ها در این پژوهش به شیوه کتابخانه ای در بخش مطالب نظری و مشاهده در بخش تولید لعاب است. نتایج پژوهش نشان می دهد که بدنه هایی از جنس رس، بدنه هایی مناسب برای ایجاد لعاب آونتورین نیستند و درحالی که بدنه های خاکینه سفید پخت دما پایین پاسخ مطلوبی دارد. نوع و مقدار اکسید آهن مصرفی در ایجاد و بهبود بلورها در لعاب تاثیرگذار است. بهترین جلوه های آونتورین با دو اکسید آهن سیاه و قرمز حاصل شد. و می توان در مقدار اکسید آهن 20 درصد و بالاتر، شاهد مطلوب ترین کیفیت بلورها از نظر اندازه و میزان درخشش بود، از نظر دما، مطلوب ترین لعاب ها از منظر حجم بلور ها و درخشش آن ها، در دمای 1080 درجه سانتی گراد به دست آمد. مقدار مواد تشکیل دهنده پایه لعاب که شامل سیلیس، کایولن، اکسید بور و اکسید سدیم است بر کیفیت لعاب آونتورین موثر است و در پایه هایی که میزان کایولن آن ها کمتراست میزان رشد بلورها بهتر بود.

    کلیدواژگان: سرامیک، لعاب، لعاب درشت بلور، آونتورین، دلربا، اکسید آهن
|
  • Azam Moosavi*, Sahar Asadi, Homeira Jamali Shoraki Pages 9-16

    In this research, geopolymer composites were prepared using metakaolin along with silica fume and potassium hydroxide as alkaline activators and alumina particles. The effect of alumina particle size to achieve castable microstructure and their mechanical properties were investigated. Different Si:Al mole ratio (1.5, 2, 2.5 and 3) and K:Si mole ratio (0.20, 0.25, 0.33) were formulated and the strength was maximized at Si:Al=2.5 and K:Si=0.33. However, its deformation and porous microstructure at high temperatures greatly reduced dimensional stability and strength. Microstructural properties and mechanical strength of samples sintered at 600, and 1000 oC after heating and at environmental conditions were studied and significant changes in the microstructure and strength of samples were observed. Sintering in the presence of the liquid phase caused the pores to collapse, creating a strong bond between the particles and increasing the density at 1000oC.

    Keywords: Geopolymer, Composite, Alumina particles, Liquid phase
  • Fatemeh Mirzaei*, Jafar Javadpour, Hamidreza Rezaei Pages 17-24

    This research was conducted to develop antibacterial properties in HA composite by doping Ag-Co simultaneously. Chemical compounds Ca10-x Ag x/Co y(PO4)6 (OH)2 with values (x, y= 0, 0.5, 1) were synthesized by co-precipitation method which is an economical and simple way. XRD, FESEM and EDS analysis were used to investigate structural and microstructural characteristics. The result of XRD analysis revealed pure HA phase with no minor other phase and dopants ions displaced to Ca sites well. Spherical morphology was appeared in all samples by FESEM test however the size of particles decreased by inserting dopants. To determine antibacterial properties, zone inhabitation test have utilized. The samples were prepared against E.coli bacteria, which are the most infections agent. Finally, this antibacterial characteristic observed the most effect against bacteria in Ag- Co doped HA sample.

    Keywords: Hydroxyapatite, Silver, Cobalt, Antibacterial
  • Ismail Sadeghi Deh Chenari, Hajar Ahmadimoghadam* Pages 25-33

    Zinc oxide (ZnO) is widely used in various fields such as electronic devices, converters, varistors, catalysts, photoelectric devices, and piezoelectric application due to its unique properties. In the present study, the effect of titanium oxide (TiO2) additive on the properties of ZnO ceramic was studied. 0.5, 1 and 2 wt% of TiO2 were added to ZnO and various properties of ZnO ceramic including density, phase behavior, dielectric properties and microstructure were investigated. The obtained samples had a high relative density and about 98% of the theoretical density. The results of X-ray diffraction (XRD) showed that TiO2 additive leads to the formation of a secondary phase of Zn2TiO4 in ZnO ceramic and with increasing the amount of TiO2, the amount of impurity phase increases and the peaks move to lower angles. TiO2 additive considerably reduced the dielectric constant and the dielectric loss of ZnO ceramic. With addition of 2 wt% TiO2, the dielectric constant of ZnO was decreased from 48200 to 1400 and the dielectric loss of ZnO was decreased from 20 to 5.4, measured at 100 kHz. The results of microstructure study showed that TiO2 additive will have a significant effect on the microstructure of ZnO ceramic, so that with increasing the amount of TiO2 additive, grain growth decreases. The reduction in the constant dielectric of ZnO ceramic can be attributed to the smaller grain size, the existence of the impurity phase and the defect of the cation vacancy in the presence of TiO2 additive.

    Keywords: Zinc oxide, Titanium oxide, Density, Phase behavior, Dielectric constant, Microstructure
  • Najme Khodabande Shahraki, Ibrahim Sharifi*, Hassan Sharifi Pages 34-43

    In the present study, zinc oxide nanoparticles were synthesized by simultaneous doping of Zn0.98Cu0.02O with Ca2+, Mg2+, and Co2+ ions using the microemulsion method. The phase, crystallization, and particle size of samples were identified by X-ray diffraction (XRD) analysis. The formation of the desired phase was confirmed by, X-ray diffraction. Also, the infrared spectrum (Far-FTIR) was confirmed the existence of the wurtzite structure, according to the position of the bands in the range between 420 cm-1 to 250 cm-1. The vibrating sample magnetometer (VSM) was used to investigate the magnetic properties, which the presence of magnetic properties was indicated in the produced samples. Morphological and particle size was obtained by Transmission electron microscopy (TEM). The particle size of spherical zinc oxide samples was found in the nano range (15 ±3 nm). Differential reflectance spectroscopy (DRS) analysis was used to investigate the electrical properties and measure the bandgap energy. The bandgap of the Cu-ZnO sample was 2.7 eV. The bandgap energy was reduced by the substitution of dopants in zinc oxide samples. Co-doped Ca-Cu-ZnO has the lowest bandgap energy among samples, and, the bandgap of the Co-Cu-ZnO sample was around 2.5 eV, so that, this sample can be optimum concerning higher magnetic properties and haven’t any impurity in the XRD pattern.

    Keywords: Nanoparticles, Diluted Magnetic semiconductor, Zinc oxide, Microemulsion, dopant
  • MohammadHossein Sepahdar, Shahin Khameneh Asl*, Safoura Karimzadeh Pages 44-54

    Titanium dioxide (TiO2) is a semiconductor material that has excellent optical, electronic and photocatalytic properties in various applications. But the wide band gap of anatase (eV3.2) has reduced its optical and electronic properties under visible light. For this reason, this gap needs to be narrowed, and one of these methods is contamination by various elements. The aim of this study was to investigate the effect of various cationic, anionic and common contaminants on the band gap and optical properties of anatase. Alternative type contamination at the site of oxygen atoms (anionic contamination) has shown that the addition of carbon to the structure in addition to reducing the band gap leads to the formation of intermediate levels below the Fermi surface and the presence of these levels in improving light absorption in the visible area he does. In contrast, the addition of sulfur atoms instead of oxygen leads to the mixing of O 2p and S 3p states, and with the addition of contaminant concentrations, the band gap gradually decreases. The important point about the concentration of nitrogen pollutants, which is one of the most important anionic pollutants, is that at concentrations higher than 1.4%, it leads to the creation of intermediate levels in the forbidden gap in areas close to the Fermi surface and increases the recombination of charge carriers. Be. In cationic contaminants, the contaminant is replaced at the site of the titanium atom. Contamination of intermediate elements has created semi-solid impurity levels in the restricted area and at the same time has reduced the band gap. In addition, iron pollutants in the presence of oxygen depletion have reduced the gap to eV1.94, which is the most effective compared to other pollutants. Common contamination in anatase is considered to improve the band gap and reduce the recombination of charge carriers, and this leads to the addition of impurity levels above the capacity strip and below the conduction band, and in some applications such as photocatalytic processes can provide optimal performance.

    Keywords: Anatase, density function theory, doping, band gap, conduction band, capacity band
  • Mehrnoosh Shafiei Sararoudi*, Fatemeh Chamanian Pages 55-69

    Aventurine glaze is one of the Macrocrystalline glaze that is the result of saturation of iron oxide in the glaze. In general, the formation of crystals in crystalline glazes requires special conditions, so the purpose of this study is to investigate the effective factors on the formation of aventurine glaze of iron oxide including combination, temperature, firing conditions and surface that is used. And also effective factors that improve crystals were investigated. The question is asked: what is the effect of each factor on the formation and improvement of the features of the aventurine glaze. The current research is functional research and experimental in terms of method, and has been done in a laboratory-studio. In this section, raw materials which include silica, kaolin, borax and iron oxide in appropriate amounts were combined by a ball mill and fired in an electric kiln and then analyzed. The method of analysis has been used in both quantitative and qualitative analysis. Quantitative analysis was used to examine the quantities of basic material and qualitative analysis was used to examine the visual features that were created in the glaze. The method of data collection in this research is the library method in the theoretical section and observation in the glaze production section. The results have shown that red clay bodies are not suitable for aventurine glaze, while white bodies that fired in low temperature are suitable. The type and amount of iron oxide used is effective in creating and improving crystals in this glaze. The best effects of aventurine were achieved with two types of iron oxides that include black iron oxide and ferric oxide. And 20% and above amount of iron oxide were the best amounts for Aventurine glaze, we can see the most desirable quality of crystals in terms of size and brightness, in terms of temperature, the most desirable glazes in terms of quantity of crystals and brightness, at 1080 degrees Centigrade. The amount of glaze base materials, which include silica, kaolin, boron oxide and sodium oxide, affects the quality of the aventurine glaze, and the lower the kaolin base, the better crystals have grown.

    Keywords: Aventurine glaze, factor influencing on aventurine glaze, firing temperature of aventurine glaze, glaze base of aventurine glaze