فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 40، بهار 1401)

نشریه علم و مهندسی سرامیک
سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 40، بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/05/18
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدجواد خانزادی، سمیه نوغانی*، اکبر شریفی نیا صفحات 1-21

    محوطه تاریخی سیروان در روستای سراب کلان شهرستان سیروان، در حوزه شمالی استان ایلام واقع شده و براساس نظر کارشناسان و با توجه به آثار به دست آمده از آن، متعلق به دوران ساسانی و اوایل اسلامی است. این پژوهش با هدف بررسی و مطالعه ترکیب شیمیایی قطعات شیشه ای به دست آمده از مطالعات باستان شناسی جهت تعیین عرصه و حریم این محوطه، بر روی تعداد 10 نمونه مطالعاتی (عمدتا شامل قطعاتی از بدنه ظرف) با استفاده از روش آنالیز فلویورسانس پرتو ایکس (XRF) انجام شده است. تحلیل و بررسی نتایج آنالیزها نشان می دهد این آثار از گروه شیشه های قلیایی (سیلیسی - سودا - آهکی) بوده و با توجه به نسبت مقادیر عناصر قلیایی آنها، از خاکستر گیاهی در ترکیب مواد اولیه جهت تولید این شیشه ها استفاده شده است. میانگین درصد وزنی سیلیسیم اکسید 97/60 % بوده و با توجه به مقادیر اکسیدهای آلومینیوم و آهن، منابع سیلیسی با خلوص کم در تولید این شیشه ها به کار برده شده است. مشاهده پراکندگی نسبی در مقادیر عناصر تشکیل دهنده شبکه شیشه های مورد مطالعه و به طور کلی عدم مشاهده روابط معنادار بین عناصر، فرضیه تنوع و تفاوت در منابع اولیه، زمان و یا مکان تولید را تقویت می کند. همچنین مطالعه تطبیقی نمونه های محوطه تاریخی سیروان با نتایج آنالیز آثار شیشه ای متعلق به نزدیک ترین محوطه های تاریخی به این محوطه (تپه گوریه و گنبد جهانگیر)، بیانگر تفاوت در مقادیر عناصر تشکیل دهنده آنها بوده که می تواند ناشی از تفاوت مواد اولیه، تکنیک و یا زمان ساخت باشد.

    کلیدواژگان: محوطه تاریخی سیروان، شیشه های تاریخی، شیشه های سودا - آهکی، آنالیز عنصری
  • حمدالله صالحی*، نرگس سادات موسوی نژاد، پیمان امیری صفحات 22-36

    در این مقاله ویژگی های الکترونی و اپتیکی ترکیب SbNSr3 در حالت سطح در راستای [001] بلور و اثر خنثی کردن سطح بر ویژگی های الکترونی و اپتیکی آن برای دو پایانه SbSr و NSr2 مورد بحث و بررسی قرار گرفت. محاسبات بر پایه نظریه تابعی چگالی و روش شبه-پتانسیل با امواج تخت انجام شد. جهت محاسبات پتانسیل تبادلی همبستگی از تابعی هیبریدی HSE استفاده شد. محاسبات سطح با در نظرگرفتن ابرسلول های تتراگونال، شرایط مرزی دوره ای، میزان خلا کافی و کمینه نیروهای وارد بر اتم ها انجام گرفت. نتایج محاسبات الکترونی نشان داد در سطح منفعل نشده برخلاف ماهیت نیم رسانایی حالت انبوهه ترکیب، حالت های الکترونی در مجاورت سطح فرمی مشاهده می شود. پیوندهای فعال سطح با جذب اتم های هیدروژن بر روی سطح اشباع و حالت های الکترونی در نزدیکی سطح فرمی حذف شدند که به باز شدن گاف نواری در هر دو پایانه منجر شد. گاف نواری محاسبه شده برای پایانه های SbSr و NSr2 به ترتیب 808/0 و 029/1 الکترون ولت به دست آمد. ویژگی های اپتیکی سطح SbNSr3 در دو حالت خنثی نشده و خنثی شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد در هر دو پایانه، خنث کردن سطح که باعث از بین رفتن حالت های الکترونی سطح می شود، به افزایش گاف اپتیکی منجر می-شود. گاف اپتیکی محاسبه شده در هر دو حالت سطح خنثی نشده و خنثی شده برای نور فرودی عمود بر سطح (z) بزرگ تر از راستای موازی با سطح (x) به دست آمد. در توافق با نتایج الکترونی گاف اپتیکی پایانه SbSr کم تر از پایانه NSr2 محاسبه شد. هم چنین مشاهده شد با خنثی کردن سطح ثابت دی الکتریک استاتیک در هر دو پایانه کاهش می یابد و در راستای z ثابت کم تر از راستای x است.

    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، SbNSr3، ساختار سطح، خنثی کردن سطح، ویژگی های الکترونی، ویژگی های اپتیکی
  • دانیال غفوری*، کامبیز شوقی صفحات 37-47

    روش قالب گیری تزریقی با فشار پایین در این مقاله به عنوان روش شکل دهی قطعات آلومینایی مورد بررسی قرار گرفته است. این روش یکی از روش های ساخت سرامیک های مهندسی با شکل های پیچیده و دقت ابعادی بالا است. در این روش از یک ترکیب چسب (پارافین وکس+کارنوبا وکس) به عنوان عامل پلاستیک جهت شکل دهی آسان ذرات آلومینا استفاده شد. مولفه های متفاوتی نظیر دمای خوراک، فشار تزریق، زمان تزریق، دمای قالب و... در شکل دهی قطعات سرامیکی به روش قالب گیری تزریقی در فشار پایین اثرگذار است. بررسی این مولفه های و انتخاب مقدار بهینه آن ها در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. دمای بهینه تزریق در محدوده °C 80-90، فشار بهینه در محدوده bar 4-6، زمان تزریق در محدوده 15-10 ثانیه برای شکل استوانه ای به ابعاد mm 125×20 (D×H) به دست آمد.

    کلیدواژگان: قالب گیری تزریقی در فشار پایین، آلومینا، پارافین وکس، چسب زدایی، خوراک
  • مهری مشهدی*، محمدحسین بخشی صفحات 48-65

    در این پژوهش هدف دستیابی به قطعات کامپوزیتی مستحکم و مقاوم به فرسایش و تخریب حرارتی C/Cf-ZrB2-ZrC-SiC و C/Cf-ZrB2-SiC با روش زینتر بدون فشار می باشد. نمونه های C/Cf- ZrB2-SiC با استفاده از پودر های سنتز شده ZrB2 و SiC بین لایه هایی از پارچه ی کربنی آغشته شده به رزین تهیه شدند. بعد از پرس شدن با فشار 5 بار در دمای °C 1600و به مدت 2 ساعت در کوره اتمسفر کنترل تحت اتمسفر Ar عملیات حرارتی شدند. در مرحله بعد برای بررسی تاثیر اضافه شدن ZrC و مقایسه با نمونه های     C/Cf-ZrB2-SiC ، قطعات کامپوزیتی C/Cf-ZrB2-ZrC-SiC نیز تهیه شدند. این کار با سنتز پودر سرامیکی ZrB2-ZrC-SiC بین لایه هایی از پارچه های کربنی با استفاده از زیرکون (ZrSiO4)،B4C ، کربن اکتیو، با حضور و بدون حضور Si به همراه الیاف کربنی خرد شده صورت پذیرفت. به این منظور پودر های آماده شده پس از آسیاب تر و خشک شدن به همراه رزین میان پارچه های کربنی پاشیده شده و نمونه های حاصل پس از 20 لایه تحت فشار 5 بار پرس سرد قرار گرفتند. نمونه ها بعد از پرس و یافتن استحکام خام به کوره اتمسفر کنترل تحت اتمسفر Ar منتقل شده و در دمای °C 1600 به مدت 2 ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند. به منظور بررسی خواص ریزساختاری و فازی نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز پرتو اشعه ایکس (XRD)، و برای بررسی خواص مکانیکی و مقاومت به اکسیداسیون کامپوزیت ها ازآزمون استحکام خمشی سه نقطه ای و شعله اکسی استیلن استفاده شد. نرخ فرسایش خطی نمونه های C/Cf-ZrB2-SiC و C/Cf-ZrB2-SiC-ZrC در آزمون فرسایش با شعله اکسی استیلن به ترتیب مقادیر16/2 و74/1 μm/s و نرخ فرسایش جرمی به طور میانگین 28/3 و 41/2 (g/s*10-4) اندازه گیری شد. هم چنین مقدار چگالی میانگین برای نمونه های  C/Cf- ZrB2-SiCو C/Cf-ZrB2-SiC-ZrC به ترتیب مقادیر 67/4 و 03/5 gr/cm3، و استحکام خمشی به ترتیب 303 و 245 Mpa به دست آمد.

    کلیدواژگان: C، Cf-ZrB2-ZrC-SiC، مقاومت به فرسایش، Cf-ZrB2-SiC، زینتر بدون فشار، UHTCs
  • نرگس یوسفی لیمائی*، نیازمحمد محمودی، مهدی قهاری، امیرمسعود اعرابی صفحات 66-85

    در این تحقیق، تخریب فوتوکاتالیستی مواد رنگزای آلی توسط نانوکامپوزیت های بر پایه اکسید روی مورد مطالعه واقع شد. بدین منظور، نانوکامپوزیت های بر پایه اکسید روی به سه روش همرسوبی، هیدروترمال و احتراقی تهیه شدند و توسط آنالیزهایی همچون SEM، XRD، IR و طیف سنجی فرابنفش-مریی تعیین ساختار گردیدند. پس از آن، از نمونه های تهیه شده به عنوان فوتوکاتالیست در رنگزدایی رنگزای مستقیم قرمز 23 استفاده گردید و اثر فاکتورهای موثر بر فرایند رنگزدایی همچون مقدار فوتوکاتالیست، زمان، pH و غلظت ماده رنگزا به عنوان فاکتورهای اساسی موثر بر فرایند تخریب فوتوکاتالیستی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصله نشان دادند که نانو ذره سنتز شده به روش احتراقی به مقدار g 08/0 ، مناسب ترین فوتوکاتالیست جهت حذف mL 500 از رنگزای مستقیم قرمز 23 با غلظت mg L-1 20 پس از min 120 با درصد رنگزدایی %5/97 می باشد.

    کلیدواژگان: فوتوکاتالیست، اکسید روی، نانوکامپوزیت، رنگزای مستقیم قرمز 23، روش احتراقی
  • نسیم نایب پاشایی*، سید محمدمهدی هادوی صفحات 86-105

    در پژوهش حاضر، اثر افزودنی های نانو آلومینا و نانوگرافن در بهینه سازی عملکرد و بهبود ویژگی های سیال ضد یخ/یخ زدا بررسی شد. غلظت نانوذرات در این تحقیق 05/0، 1/0، 5/0، 1، 5/1، 2 و 5/2 درصد حجمی لحاظ گردید و دماهای مورد آزمایش در بازه دمایی 293-253 کلوین انتخاب شد. بررسی ریخت و ریزساختار نانوذرات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) انجام شد. تشخیص فازهای موجود در نانوذرات به وسیله آنالیز تفرق اشعه ایکس(XRD) انجام شد. هدایت حرارتی، کشش سطحی و ویسکوزیته دینامیک نانوسیالات هیبریدی اندازه گیری و با سیال پایه مقایسه شد. نتایج نشان دهنده آن است که خواص هدایت حرارتی و در نتیجه کارایی سیال ضد یخ/یخ زدا با افزودن ذرات نانو  در کسر حجمی مشخص بهبود می یابد. با در نظر گرفتن نحوه عملکرد سیال ضد یخ /یخ زدای بدنه هواپیما ، افزایش کشش سطحی سیال، به بهبود عملکرد آن در پوشانندگی سطوح هواپیما در مقابل نشست قطرات باران و شبنم سرد و برف کمک می کند در نتیجه عملکرد ضد یخ /یخ زدایی سیال را تقویت می کند. بر مبنای نتایج حاصل از اندازه گیری ویسکوزیته دینامیک نانوسیال هیبریدی آب - ضد یخ:یخ زدا / نانو گرافن - نانو آلومینا، افزودن نانوذرات در محدوده کسر حجمی 0 تا 5/0 درصد، علاوه بر افزایش ویسکوزیته، رفتار غیرنیوتنی رقیق گردانی برش سیال پایه، که لازمه اصلی عملکرد سیال ضد یخ /یخ زدای بدنه هواپیما می باشد را حفظ می کند ولی در غلظت های بالاتر نانوسیال هیبریدی رفتار متمایل به رفتار غیرنیوتنی ضخیم شونده برش را نشان می دهد. بنابراین افزودن این دو نوع نانوذرات در کسرهای حجمی زیر 5/0 درصد به تقویت عملکرد سیال ضد یخ/یخ زدا کمک می کند.

    کلیدواژگان: سیال ضد یخ، یخ زدای بدنه هواپیما، نانوسیال هیبریدی، نانو ذرات آلومینا، نانوصفحات گرافن
  • مهسا رسولی ثمر، صمد قاسمی*، اکبر حیدرپور صفحات 106-119

    در این مطالعه سنتز مکانوشیمیایی کربن مشتق شده از کاربید کلسیم (CaC2-CDC) در دمای محیط متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. محاسبات ترمودینامیکی تایید کننده ی امکان پذیری واکنش کاربید کلسیم با گوگرد، سولفید آهن و اکسید روی در دمای محیط به منظور سنتز کربن مشتق از کاربید کلسیم بود. سنتز CDC به روش واکنش مکانوشیمیایی کاربید کلسیم و واکنش دهنده ها با نسبت استوکیومتری در آسیای سیاره ای پر انرژی انجام شد. آسیاکاری با سرعت چرخش 300 دور بر دقیقه و با نسبت وزنی گلوله به پودر 20 به 1 و در مدت زمان 1، 3، 5، 7 و 10 ساعت برای واکنش کاربید کلسیم و گوگرد و مدت زمان 10 ساعت برای واکنش کاربید کلسیم و سولفید آهن و اکسید روی انجام شد. به منظور حذف سولفید کلسیم و اکسید کلسیم همراه با CDC در محصولات واکنش مکانوشیمیایی، مخلوط های آسیا شده در اسید کلریدریک 5% تحت انحلال قرار گرفتند و CDC با شستشوی مکرر با آب مقطر و فیلتراسیون بدست آمد. برای مشخصه یابی مواد اولیه و محصولات از روش های XRD، SEM ، Raman و FTIR استفاده شد. الگوهای پراش مخلوطهای آسیا شده نشان دهنده ی انجام واکنش بین کاربید کلسیم و گوگرد تنها در مدت زمان 10 ساعت بود. در واکنش های دیگر نیز الگوهای پراش نشان از انجام واکنش ها در زمان 10 ساعت بودند. پس از اسیدشویی، سولفید کلسیم در واکنش کاربید و گوگرد و سولفید آهن و همچنین اکسید کلسیم در واکنش کاربید و اکسید روی حل شده و فقط پیک های مربوط به کربن در الگوی پراش مشخص شدند. تصاویر میکروسکوپی الکترونی نشان دهنده ی تخلخل های نانومتری با تعداد زیاد بودند. طبق نتایج Raman کربن های به دست آمده با درجه گرافیت بالابودند و همچنین نتایج FTIR تشکیل پیوندهای کربن را تایید کرد. همچنین طبق نتایج درجه گرافیتی شدن در واکنش با گوگرد بیشترین و سولفید آهن کمترین بود. به همین ترتیب بیشترین بی نظمی مربوط به CDC سنتز شده از کاربید کلسیم و گوگرد و کمترین مربوط به واکنش کاربید کلسیم و سولفید آهن بود.

    کلیدواژگان: سنتز، کربن مشتق از کاربید، کاربید کلسیم، واکنش مکانوشیمیایی
|
  • Mohammad Javad Khanzadi, Somayeh Noghani*, Akbar Sharifinia Pages 1-21

    Sirvan historical site is located in Sarāb Kalān village in northern area of Ilam province and according to experts and remains belongs to Sasanian and Early-Islamic periods. The purpose of this research, for the first time, was to investigate the chemical structure of 10 glass fragments (mainly including parts of the body of the vessel) obtained from geoarchaeological studies of this area, using XRF analytical method. The results of analysis show that these samples have been classified in the group of alkaline glass (silica - soda - lime) and according to the ratio of their alkaline elements, vegetable ash (probably local plants) has been used to prepare the glass load. The average weight percentage of silicon oxide is 60.97 with a variance of 15.100 and due to the amounts of aluminum and iron oxides, different sources of silica with low purity have been used in the production of these glasses. Observing variation in amounts of elements in glass lattice and lack of correlation between elements, strengthens the hypothesis of diversity and alteration in primary sources. Also, a comparative study between these samples with the analytical results of glass artifacts belonging to the closest historical sites to Sirvan (Goryeh and Jahangir Dome), indicates that probably the samples of Sirvan are older than these two sites, and trial and error has been played a main role in their production.

    Keywords: Sirvan Historical Site, Historical Glass, Soda-Lime Glasses, Elemental Analysis
  • Hamdollah Salehi*, N Mousavinezhad, Peyman Amiri Pages 22-36

    In this research, the electronic and optical properties of the (001) surface of SbNSr3 with SbSr and NSr2 terminations and surface passivation impact on electronic properties were investigated. The calculations were done within density functional theory and using pseudo-potential method. HSE hybrid functional was used for exchange correlation potential. The surface calculations were performed taking into account tetragonal supercell, periodic boundary conditions, sufficient vacuum and minimum force on atoms. Results of the electronic calculations show that despite the semiconducting nature of the SbNSr3 bulk, the electron states were observed near the Fermi level. The active surface bonding was saturated through adsorbing hydrogen atoms on the surface. Due to this, the electron states were removed and opened the band gap in both terminations. The calculated band gap of the SbSr and NSr2 terminations were calculated 0.808 and 1.029 eV, respectively. The optical properties of the SbNSr3 surface were investigated without and with the surface passivation. The results showed that in both terminations, the surface passivation which causes the elimination of surface electron states, leads to an increase in the optical gap. The calculated optical gap in both bare and passivated surfaces for the polarized incident light in the direction perpendicular to the surface was obtained greater than in the direction parallel to the surface. The optical gap of the SbSr termination was calculated to be less than that of the NSr2 termination in agreement with the results of the electronic calculations. It was also observed that the static dielectric constant at both terminations decreases with surface passivation and the static dielectric constant in the z-direction is less than in the x- direction.

    Keywords: : DFT, SbNSr3, Surface structure, Surface passivation, Electronic properties, Optical properties
  • Danial Ghafoori*, Kambiz Shoghi Pages 37-47

    Low pressure injection molding (LPIM) method in this paper is investigated as a method of forming alumina parts. This is one of the methods of making engineering ceramics with complex shapes and high dimensional accuracy. In this method, a binder system (paraffin wax + carnuba wax) was used as a plastic agent for easy formation of alumina particles. Different parameters such as feedstock temperature, injection pressure, injection time, mold temperature, etc. are effective in shaping ceramic parts by LPIM. The study of these parameters and the selection of their optimal value are discussed in this article. The optimum injection temperature was in the range of 90-90 ° C, the optimum pressure was in the range of 4-6 bar, the injection time was in the range of 10-15 seconds for a cylindrical shape with dimensions of 20×125 mm (D × H).

    Keywords: Low Pressure Injection Molding, Alumina, Paraffin Wax, Debinding, Feedstock
  • Mehri Mashhadi*, Mohamad Hosein Bakhshi Pages 48-65

    In this research, the aim is to achieve strong and ablation-resistant composite parts C / Cf-ZrB2-ZrC-SiC and C / Cf-ZrB2-SiC by non-pressure sintering method. C / Cf-ZrB2-SiC samples were prepared using synthesized ZrB2 and SiC powders between layers of resin-impregnated carbon fabric. After pressing with pressure 5 times at 1600 وC and heat treatment for 2 hours in a controlled atmosphere furnace under Ar atmosphere. In the next step, C / Cf-ZrB2-ZrC-SiC composite parts were prepared to investigate the effect of ZrC addition and compare it with C / Cf-ZrB2-SiC samples. This was done by synthesizing ZrB2-ZrC-SiC ceramic powder between layers of carbon fabrics using zircon (ZrSiO4), B4C, activated carbon, with or without Si, along with shredded carbon fibers. For this purpose, the prepared powders after wetting and drying along with resin were sprayed between carbon fabrics and the resulting samples were pressed 5 times by cold pressing after 20 layers. After pressing and finding the raw strength, the samples were transferred to a control atmosphere furnace under Ar atmosphere and subjected to heat treatment for 2 hours at 1600 .C. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray analysis (XRD) were used to investigate the microstructural and fuzzy properties of the samples, and the three-point flexural strength test and oxytocin flame were used to investigate the mechanical properties and oxidation resistance of composites. The linear erosion rates of C / Cf-ZrB2-SiC and C / Cf-ZrB2-SiC-ZrC samples in the oxytocin flame abrasion test were 2.16 and 1.74 μm / s, respectively, and the average erosion rates were 3.28. And 2.41 (4-10 g / s *) were measured. Also, the mean density values ​​for C / Cf-ZrB2-SiC and C / Cf-ZrB2-SiC-ZrC samples were 4.67 and 05.03 gr / cm3, respectively, and the flexural strength was 303 and 245 MPa, respectively. .

    Keywords: C, Cf-ZrB2-ZrC-SiC, ablation-resistant, Cf-ZrB2-SiC, pressureless sintering, UHTCs
  • Nargess Yousefi Limaee*, Niaz Mohammad Mahmoodi, Mehdi Ghahari, Amirmasoud Arabi Pages 66-85

    In this work, the photocatalytic degradation of organic dyes was studied employing zinc oxide based nanocomposites. In this purpose, ZnO based nanocomposites were synthesized using three different procedures including co-precipitation, hydrothermal and combustion methods. The samples were characterized by SEM, XRD, IR and UV-Vis spectrophotometer. Afterwards, the prepared samples were utilized for the photocatalytic degradation of Direct Red 23 (DR23). The effect of operational parameters containing photocatalyst amount, time, pH and dye concentration were investigated as effective factors on photocatalytic degradation process. The results represented that the particles synthesized by combustion method was the appropriate one for the decolorization of DR23. In this regards, the decolorization percentage of 97.5% was attained using 0.08 g photocatalyst and dye concentration of 20 mg L-1 after 120 min.

    Keywords: Photocatalyst, ZnO, Nanocomposite, Direct Red 23, Combustion method
  • Nasim Nayebpashaee*, Seyyed Mohammad Mehdi Hadavi Pages 86-105

    In the present study, the effect of nano Al2O3 and nano graphene ceramic additives in optimizing performance and improving thermophysical properties of aircraft anti-icing/de-icing fluids was investigated. Nanoparticles were characterized by TEM, SEM and XRD methods. The thermal conductivity, surface tension and dynamic viscosity of the hybrid nanofluids were experimentally assessed for temperatures between 253 and 303K and results were compared with some existing theoretical models. Results revealed that the thermal conductivity properties and thus the efficiency of aircraft anti-icing/de-icing fluids are improved by the addition of nanoparticles. Considering the performance of the aircraft anti-icing/de-icing fluids, increasing the surface tension of the fluid helps to improve its performance in covering the aircraft surfaces against the precipitation of super cooled raindrops and snow, resulting in better performance of aircraft anti-ice/de-ice fluid. Based on the results of measuring the dynamic viscosity of graphene-Al2O3/ aircraft anti-icing/de-icing -water hybrid nanofluid, the addition of nanoparticles in the volume fraction ranges from 0 to 0.5%, in addition to increasing the viscosity, show non-newtonian behavior Shear-thinning nanofluid the base, which is the main requirement for the performance of the aircraft anti-icing/de-icing fluid. However, at higher concentrations, the hybrid nanofluid shows a tendency to non-Newtonian shear-thickening behavior. Therefore, the addition of these two types of nanoparticles in volume fractions below 0.5% helps to enhance the performance of aircraft anti-icing/de-icing fluid.

    Keywords: Aircraft anti-icing, de-icing fluid, Hybrid nanofluid, Al2O3 nanoparticle, Graphene nanoplate
  • Mahsa Rasouli Samar, Samad Ghasemi*, Akbar Heidarpour Pages 106-119

    In the present work, we report a novel design and preparation for the mechanochemical synthesis of calcium carbide-derived carbon (CaC2-CDC) at ambient temperature. Thermodynamic calculations confirmed the possibility of calcium carbide-derived carbon formation by the reaction of calcium carbide with sulfur, iron sulfide and zinc oxide at ambient temperature. The CDCs were synthesized by the ball-milling of calcium carbide and reactants with stoichiometric ratio, and explore the effect of milling time on CDC formation for 1, 3, 5, 7 and 10 hours for the reaction of calcium carbide and sulfur. Then, the as-synthesized powders were dissolved in 5% hydrochloric acid to remove by-products, and the CDCs was obtained by repeated washing with distilled water and filtration. The as-prepared CDCs and raw materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, FTIR and SEM. The XRD patterns reveals merely the reaction between calcium carbide and sulfur at 10 h. SEM images proved the formation of the numerous nanometer porosities. According to Raman results, CDCs had high graphitization degree, and also FTIR results confirmed the formation of carbon bonds. Moreover, CDCs obtained by the reaction with sulfur had the highest graphitization degree and lowest disorder.

    Keywords: Synthesis, Carbide–Derived Carbon, Calcium Carbide, Mechanochemical Reaction