فصلنامه نانو مواد
پیاپی 49 (بهار 1401)

منبع عمده اکسید سیلیکون برای تولید آیروژل ها معمولا تترا اتوکسی سیلان، تترا متوکسی سیلان و یا سیلیکات سدیم هست. البته می توان از خاکستر پوسته برنج به عنوان منبع اکسید سیلیکون استفاده کرد. پوسته برنج منبع بسیار عالی، با درجه بالایی سیلیس بی شکل می باشد. اهمیت بی شکل بودن سیلیکای بدست آمده در این است که سیلیکای بی شکل، فعال است و می توان از آن سیلیکا آیروژل بدست آورد. برای سنتز سیلیکا آیروژل ابتدا پوسته های برنج با اسید سولفوریک شسته می شود و بعد در هوا خشک می شود. سپس پوسته ها به مدت 7 ساعت در دمای °C 700 سوزانده می شود. با آنالیز XRF مشخص شد که این خاکستر پوسته برنج دارای بیش از 98 درصد سیلیکا است. همچنین با XRD  مشخص شد که ساختار سیلیکایی که به روش خشک کردن محیطی آیروژل سنتز می شود آمورف است با استفاده از چگالی ظاهری و چگالی ساختاری سیلیکا که بوسیله پیکنومتر گازی بدست آمد، مشخص شد که این سیلیکا آیروژل دارای بیش از 90 درصد تخلخل است. با تحلیل  آنالیز SEM و BET مورفولوژی حفره ها بدست آمد و مشخص شد که اندازه متوسط حفره ها 37 نانومتر می باشد و دارای سطح ویژه m2/g 98/325 می باشد. همچنین ضریب هدایت حرارتی آن با استفاده از آنالیز K2Pro مشخص شد که حدود W/m.K 03/0 هست. این ضریب هدایت حرارتی بسیار پایین هست و بنابراین می توان از آن به عنوان عایق حرارتی استفاده کرد.

در این پژوهش، لوله های پلی اتیلن پرچگال (HDPE) توسط الیاف شیشه (GF) و نانولوله های کربنی (CNTs) به روش اکستروژن به منظور کاربرد در خطوط لوله نفت و گاز تقویت شده اند. برای این منظور از یک دستگاه اکسترودر جدید با قابلیت بازفرآوری و ترکیب مذاب HDPE با نانولوله های کربنی در قسمت سیلندر و ماردون دستگاه استفاده شده است. لوله های نانوکامپوزیتی برای درصد وزنی ثابت از الیاف شیشه و درصدهای وزنی مختلف از نانولوله کربنی چند دیواره (5/0، 1، 5/1 و 2) تهیه شده اند. خواص مکانیکی لوله های نانوکامپوزیتی تولیدی توسط آزمایش استاندارد کشش ASTM-D3039 مورد مطالعه قرار گرفته است. در بهترین حالت با افزودن 2% وزنی نانولوله کربنی به همراه الیاف شیشه و همچنین دو بار تکرار بازفرآوری، مدول یانگ و استحکام کششی نهایی لوله نانوکامپوزیتی به ترتیب حدود 150% و 163 % افزایش می یابند. همچنین تجزیه و تحلیل گرمایی DSC بر روی نمونه های نانوکامپوزیت نیز برای بررسی ارتباط مناسب میان ماتریس HDPE و نانولوله های کربنی نشان می دهد که آنتالپی تبلور از J/g 33/106 برای پلی اتیلن خالص تا J/g 65/210 برای پلی اتیلن با 2% وزنی نانولوله کربنی افزایش یافته است. مورفولوژی سطح مقاطع شکست با استفاده از SEM به منظور بررسی پراکندگی CNTs و بررسی مکانیسم شکست در ماتریس انجام شده است. نتایج نشان می دهند که لوله های نانوکامپوزیتی پلی اتیلن پرچگال/الیاف شیشه/نانولوله کربنی می توانند در خطوط لوله نفت و گاز جایگزین مناسبی برای لوله های فولادی API 5L گرید A با استحکام کششی نهایی حدود MPa 335 باشند.

در این پژوهش، نانوساختار چارچوب های آلی کووالانسی سولفونه شده (COF-SO3H) به عنوان یک کاتالیزگر نوین بسیار فعال برای تهیه مشتقات 14- آریل-H14- دی بنزو (a,j) زانتن مورد استفاده قرار گرفت. به منظور تهیه نانوساختار COF-SO3H متخلخل غنی از آمین از طریق واکنش (Schiff base) در شرایط سالووترمال از ملامین (MA) و ترفتالالدیید (TA) استفاده شد. سپس با استفاده از آنالیزهای FT-IR، EDX، TGA، SEM و BET ساختار و خصوصیات کاتالیزور COF-SO3H شناسایی شد. نتایج آنالیز حرارتی وزن سنجی نشان داد که COF-SO3H تهیه شده دارای پایداری حرارتی بالا (°C 294) می باشد. همچنین با استفاده از نمودار تخلخل سنجی جذب و واجذب نانوساختار COF-SO3H مشخص گردید که سطح فعال مطلوب m2g-1 327/79، حجم کلی حفرات معادل cm3g-1 4474/0 و قطر متوسط حفرات nm 562/22 می باشد. اندازه ذرات کاتالیزگر با استفاده از آنالیز SEM در مقیاس نانو nm 10 بوده و بازیافت ساده کاتالیزگر (حداقل 5 بار قابل استفاده مجدد) از مزایای این کاتالیزگر می باشد. استفاده از این نانوساختار منجر به تهیه ترکیبات متنوع از مشتقات 14- آریل-H14- دی بنزو (a,j) زانتن با بهره بالا 89% و بازه زمانی min 5-10 می شود. روش مورد استفاده در این تحقیق دارای مزایایی از جمله غیرسمی بودن کاتالیزور، قابلیت بازیافت کاتالیزور، زمان کوتاه واکنش، سنتز آسان و بازده بالا می باشد.

در این تحقیق ابتدا نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن به روش هم رسوبی از طریق واکنش مخلوطی از کلرید آهن شش آبه، تری سدیم نیترات دی هیدرات و هیدرازین در داخل یک  اتوکلاو تفلونی و در دمای و pH مختلف بدست آمد برای شناسایی ذرات سنتز شده از طیف بینی IR، پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و عبوری (TEM)، EDX و BET استفاده شد. آلفا اکسید آهن در pH برابر 9 و دمای C° 800 دارای توزیع یکنواخت ذرات با اندازه nm 200 و شکل کروی و ماکزیمم سطح برابر m2/g 4/44 می باشد. در مرحله بعدی سنتز نانوذرات با حساسیت مغناطیسی هسته پوسته آلفا اکسیدآهن/منگنز با استفاده از مخلوطی از آلفا اکسید آهن، آب دیونیزه، اتانول، اسید سولفوریک و اکسید منگنز به روش هیدروترمال و با استفاده از اتوکلاو و در دمای کوره طبق برنامه حرارتی انجام شد. تحلیل های XRD، TEM، SEM و  EDAX نشان می دهد که نانوذرات کروی شکل آلفا کسید آهن/منگنز در اندازه nm 200 تشکیل شده است.

در این پژوهش، سنتز و کاربرد هیدروژل نانوکامپوزیت حاوی نانولوله کربنی دیواره مغناطیسی شده به عنوان یک سیستم نوین رهایش طولانی مدت دارو مورد پژوهش قرار گرفت. تکپار های (2-دی متیل آمینو) اتیل متاآکریلات بر روی اسکلت سدیم آلژینات پیوند زده می شوند و هم زمان با آن، اتصالات عرضی نیز ایجاد می شوند. نمونه سنتز شده با استفاده از طیف سنج مادون قرمز (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی با طیف سنج پراش اشعه ایکس (FESEM-EDA-X)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، گرماوزن سنجی (TGA) شناسایی شد. در بررسی ریخت شناسی نانوکامپوزیت میانگین قطر نانولوله های کربنی حدود nm 11/13 تخمین زده شد. برای مطالعه خاصیت دارورسانی و رهایش کنترل شده دارو، رهایش داروی دوکسوروبیسین هیدروکلرید به عنوان یک داروی ضد سرطان در محیط های بافری با pHها و دماهای متفاوت بررسی شد. نتایج نشان داد که رهایش دوکسوروبیسین از این هیدروژل نانوکامپوزیت به pH محیط حساس است و در محیط شبیه به سلول های سرطانی (4/5=pH) بیشترین رهایش دارو دیده می شود. بررسی های رهایش دارو نشان داد که بازده کپسوله کردن روی این سامانه حدود 90% است. با توجه به نتایج، انتظار می رود که بتوان از هیدروژل نانوکامپوزیت سنتز شده به عنوان نانوحامل جدید برای تحویل داروهای ضد سرطان در صنایع دارویی و پزشکی استفاده کرد.

در این پژوهش داربست نانوکامپوزیتی متخلخل پلی کاپرولاکتون(PCL)  و نانوهیدروکسی آپاتیت(HA)  مستخرج از پوسته تخم مرغ به روش ریخته گری حلال/فروشویی ذره با استفاده از نمک سدیم کلرید و پلی اتیلن گلیکول به عنوان ذرات پروژن تهیه گردید. ذرات پروژن با مقدار کلی 70% با نسبت 20% پلی اتیلن گلیکول و 50% نمک بکار گرفته شد. جهت استخراج HA از پوسته تخم مرغ از روش مایکروویو و آلتراسونیک استفاده گردید. نتایج پراش پرتو X (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که سنتز HA از پوسته تخم مرغ به روش مایکروویو درجه خلوص بالاتری دارد. اندازه بلورک HA سنتز شده از پوسته تخم مرغ تقریبا nm 21 محاسبه گردید. نتایج SEM نشان داد که داربست تهیه شده از 10%، HA سنتزی دارای تخلخل های با اندازه حفره میکرو و ماکرو، بهم مرتبط و با توزیع یکنواخت است. طیف FTIR حضور PCL و HA را در داربست ها تایید می کند. نتایج آزمون استحکام فشاری نشان داد که مدول یانگ داربست کامپوزیتی PCL/HA حاوی wt%10HA سنتزی  MPa04/1 می باشد که بیشتر از مدول یانگ نمونه ساخته شده از HA تجاری (MPa 63/0) است. در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد که پوسته تخم مرغ، منبع طبیعی خوبی جهت سنتر هیدروکسی آپاتیت می باشد که می توان از آن در ساخت داربست های کاربردی در مهندسی بافت بهره برد.