فهرست مطالب

سرامیک ایران - سال هجدهم شماره 2 (پیاپی 70، تابستان 1401)

فصلنامه سرامیک ایران
سال هجدهم شماره 2 (پیاپی 70، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/02
  • تعداد عناوین: 11
|
  • اخبار و تازه ها
  • صفحات 8-13
  • ساناز چائی کازران*، محمد رضوانی صفحات 14-25

    از گذشته های دور ترمیم و بازسازی نقایص و شکستگی های بافت های سخت بدن، یک چالش بزرگ برای دانشمندان فعال در حوزه ترمیم استخوان بوده است. یکی از مهم ترین روش های درمان نقایص استخوانی، پیوند آلوتروپ استخوان با استفاده از سرامیک های زیستی نظیر ویتلاکیت می باشد. ویتلاکیت با فرمول شیمیایی (Ca18Mg2(HPO4)2(PO4)12) به عنوان دومین جزو معدنی فراوان موجود در بافت های سخت بدن، خواص شیمیایی، ساختاری و زیستی بسیار نزدیکی به استخوان طبیعی بدن دارد. به طوری که حدود 26 تا 58 درصد وزنی از بافت استخوان های بدن را به خود اختصاص می دهد. هدف از این تحقیق، بررسی ویژگی های زیستی نانوپودر بلوری سنتز شده ویتلاکیت خام و عملیات حرارتی شده در دمای °C917 و مقایسه خواص زیستی آنها می باشد. بدین منظور نانوپودر های ویتلاکیت به مدت 3، 7، 14 و 21 روز در داخل محلول شبیه سازی شدن بدن (SBF) قرارگرفته و تغییرات وزنی وpH نمونه ها  در حین غوطه وری در داخل محلول (SBF) مورد بررسی قرار گرفت. برای مشخصه یابی نمونه های قرار داده شده در داخل محلول شبیه سازی شده بدن (SBF) از آنالیز های XRD، FT-IR و ICP استفاده شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد، با انجام عملیات حرارتی بر روی نانوپودر سنتز شده ویتلاکیت، اندازه دانه ها تا nm25 ریزتر شده و واکنش پذیری آن در محلول شبیه سازی شده بدن افزایش یافت. پس از گذشت 21 روز از غوطه وری نانوپودر های ویتلاکیت در داخل محلول شبیه سازی شده بدن، بر روی سطح ویتلاکیت، فازهای بلوری کلسیم منیزیوم فسفات و ویتلاکیت تشکیل شد. که این امر نشان دهنده زیست فعالی و زیست سازگاری مناسب نانوپودرهای ویتلاکیت است. همچنین تغییرات pH هر دو نمونه نیز در محدوده pH زیستی طبیعی بدن انسان بود، که نشانگر زیست سازگاری مناسب نمونه ها است. با این وجود، میزان پایداری ویتلاکیت در محیط های اسیدی 5>pH>4 در بالاترین میزان است. علاوه بر آن می توان گفت، به دلیل رهایش پیوسته یون های (Mg2+)، Ca2+)) و (HPO42-) از نمونه های ویتلاکیت در داخل محلول شبیه سازی شده بدن(SBF)، استفاده از آن در ترمیم عیوب استخوانی باعث افزایش سرعت روند استخوان سازی می شود. همچنین نتایج حاصل از آنالیز ICP نمونه ویتلاکیت خام نشان داد، حدود ppm150 یون منیزیوم از ویتلاکیت در داخل محلول شبیه سازی شده بدن در طی 21 روز غوطه وری آزاد می شود، که می تواند بخشی از نیاز روزانه بدن را به منیزیوم تامین کند. همچنین با بررسی تغییرات وزنی نمونه ها در داخل محلول شبیه سازی شده بدن مشاهده می شود، میزان کاهش وزن نمونه ویتلاکیت خام حدود 11/32 درصد وزنی بیشتر از نمونه ویتلاکیت عملیات حرارتی شده است که نشانگر زیست تخریب پذیری بالاتر این نمونه است.

    کلیدواژگان: ویتلاکیت، زیست فعال، زیست تخریب پذیر، ترمیم استخوان، هیدروکسی آپاتیت، پیوند استخوان
  • هاجر احمدی مقدم*، شهرام میکائیل وند، گلرخ شهمرادزاده صفحات 26-33

    سیمان پرتلند به عنوان سومین ماده مهم در صنعت ساختمان سازی شناخته می شود. در این تحقیق، تاثیر بوراکس بر خواص سیمان پرتلند از جمله زمان گیرش، درصد هیدراتاسیون و استحکام فشاری مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، از بوراکس در مقادیر 2/0، 4/0، 6/0 و 1 درصد وزنی استفاده گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش مقدار بوراکس زمان گیرش سیمان پرتلند افزایش می یابد. افزودن 6/0 درصد وزنی بوراکس زمان گیرش سیمان پرتلند حدود 50 درصد افزایش یافت و گیرش اولیه از 120 دقیقه به 170 دقیقه رسید. حضور بوراکس در مقادیر کمتر از 6/0 درصد وزنی، منجر به افزایش درصد هیدراتاسیون و استحکام فشاری سیمان گردید. بیشترین مقادیر درجه هیدراتاسیون و استحکام فشاری برای نمونه حاوی 6/0 درصد وزنی بوراکس حاصل شد. استحکام فشاری 28 روزه به مقدار MPa 57 برای این نمونه حاصل شد که برای نمونه سیمان پرتلند خالص MPa 42 بود. افزایش استحکام به درصد هیدراتاسیون بالاتر و تخلخل کمتر نسبت داده می شود. با افزایش مقدار بوراکس به 1 درصد وزنی، افت چشمگیری در استحکام فشاری سیمان ایجاد شد که به درجه هیدراتاسیون کمتر و درصد تخلخل بالاتر مربوط می شود.

    کلیدواژگان: سیمان پرتلند، بوراکس، زمان گیرش، هیدراتاسیون، استحکام فشاری
  • سارا ملک*، سعید باغشاهی، علی نعمتی، رسول صراف ماموری صفحات 34-41

    در سلول های خورشیدی از اکسیدهای رسانای شفاف استفاده می شود. بنابراین در این کاربرد به فیلم های اکسید رسانای شفاف، ارزان و با کارایی بالا نیاز است که اخیرا در میان آن ها،  SnO2:F  بیش تر مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این تحقیق، نانوپودر SnO2:F به روش سل- ژل احتراقی سنتز شد. از کلرید قلع پنج آبه و فلورید آمونیوم به عنوان مواد اولیه تامین کننده قلع و فلویور و از اسید سیتریک نیز به عنوان سوخت استفاده شد. هیدروکسید آمونیوم برای تنظیم pH و آب دی یونیزه به عنوان حلال و عامل هیدرولیز انتخاب شدند. مقادیر pH و نسبت سوخت به ماده اولیه به عنوان متغیر انتخاب شدند. با استفاده از آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) مطالعات فازی پودرهای سنتز شده انجام گرفت. از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) برای بررسی ریزساختار پودرهای تهیه شده استفاده شد و برای بررسی حضور افزودنی در پودر بهینه از دستگاه طیف نگاری فوتوالکترون پرتوی ایکس  (XPS) استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش pH از 1 تا 6، اندازه ذرات از 125 تا 300 نانومتر افزایش یافت و سبب رشد ذرات و تغییر مورفولوژی ذرات از کروی به چند وجهی شد. و با کاهش نسبت مولی سوخت به مواد اولیه از 2 به 1، اندازه ذرات از 125 نانومتر به 50 نانومتر کاهش پیدا کرد. حضور افزودنی فلویور درون نمونه با اندازه ذره 50 نانومتر با روش XPS مشخص شد و این نمونه می تواند به عنوان کاندید مناسبی برای استفاده در هدف دستگاه کندوپاش باشد.

    کلیدواژگان: اکسید قلع آلاییده شده با فلوئور، سل-ژل احتراقی، اکسید رسانای شفاف
  • امین جمشیدی*، ارغوان کاظمی، روزبه سیاوش موءخر صفحات 42-49

    در این تحقیق، فرآیند رشد و مقدار بهینه طول نانومیله های اکسید روی به عنوان نیمه رسانای مورد استفاده در سلول های خورشیدی فتوالکتروشیمیایی به روش سل-ژل و هیدروترمال مورد بررسی قرار گرفته است. این نانو ساختارها با داشتن شکاف انرژی مناسب، حین دریافت نور خورشید سبب انجام فرآیند جدایش آب به عناصر سازنده آن، هیدروژن و اکسیژن می شوند.بیشترین مقدار رشد نانومیله ها با زیر لایه FTO و حلال آب دیونیزه، دمای رشد 95 درجه سانتیگراد و زمان رشد 3 ساعت محقق گردید که طول نانومیله های رشد یافته 1500 نانومتر بود و بیشترین نسبت طول به عرض L/W با مقدار 15 برابر در این شرایط به دست آمد. در مرحله نهایی نیز آزمون های فتوالکتروشیمیایی و تاثیر طول نانومیله ها بر فرآیند جدایش آب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون های فتوالکتروشیمیایی نشان می دهد که مقداری بهینه برای طول نانومیله ها وجود دارد. بهترین نتایج فتوالکتروشیمیایی با نسبت طول به عرض L/W با مقدار حداکثر 10 برابر و با طول نانو میله های حداکثر تا 1000 نانومتر که طی مدت 2 ساعت و دمای 95 درجه سانتیگراد رشد داده شد، به دست آمد.

    کلیدواژگان: نانومیله، اکسید روی، جدایش آب، سل-ژل، فتوالکتروشیمیایی، نیمه رسانا
  • مجید میرزائی*، اشکان ذوالریاستین صفحات 50-63

    تمرکز اصلی این مقاله مروری به روش های بررسی‏ غیرمخرب مورد استفاده برای ارزیابی پوشش های پاشش حرارتی مربوط می شود. این روش‏ها شامل جریان‏های گردابی، تصویربرداری مادون قرمز، فاز طیف‏سنجی انتشار حرارتی، روش‏های آکوستیک، فوتوآکوستیک، انعکاس مادون قرمز میانی، طیف‏سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، پیزوطیف‏سنجی فوتولومینسانس  و روش‏های تداخل‏سنجی است. این روش‏ها برای شناسایی عیوب سطوح و فصل مشترک بین لایه‏های سرامیکی و باند فلزی، شکل، اندازه و محل آن و اندازه‏گیری تخلخل و ضخامت استفاده شده است.

    کلیدواژگان: پوشش سد حرارتی، زیرکونیوم پایدار شده با ایتریا، آزمون های غیر مخرب
  • اعظم موسوی کاشی*، هورشاد مرتضایی سمنانی صفحات 64-70

    در این پژوهش ترکیب های ژیوپلیمری بر پایه متاکایولن و سیلیس آمورف به کمک هیدرروکسید پتاسیم تهیه شدند. پس از تعیین ترکیب بهینه با نسبت مولی سیلیس به آلومینا برابر 5 و مقدار آب برابر 9 مول، مقدار 1، 3، 5 و 7 درصد وزنی الیاف آلومینوسیلیکاتی به ترکیب ژیوپلیمر افزوده و استحکام مکانیکی و ریزساختار نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقدار استحکام خمشی و فشاری نمونه بهینه در دمای محیط به ترتیب برابر 87/5 و 05/19 مگاپاسکال است. با افزودن مقدار 5 درصد وزنی از الیاف آلومینوسیلیکاتی بیشترین مقدار استحکام خمشی و فشاری در دمای محیط به دست آمد. اما با حرارت دهی نمونه های کامپوزیتی در دمای oC 700 به مدت یک ساعت، مقدار استحکام خمشی و فشاری به ترتیب 34/10 و 86/17 مگاپاسکال شد. کاهش استحکام مکانیکی به تغییر در نحوه اتصال الیاف به زمینه ژیوپلیمری ربط داده شد.

    کلیدواژگان: ژئوپلیمر، کامپوزیت، الیاف آلومینوسیلیکاتی، استحکام مکانیکی
|
  • SANAZ Chaei Kazran*, Mohammad Rezvani Pages 14-25

    Treatment and repair of bone defects, has been a major challenge for bone regeneration activists for a long time. In treating bone defects, using a proper bone graft is essential. Among various kinds of bone grafts, bio ceramics alloplastic grafts are considered, owing to their excellent non-toxicity, non- allergenicity, anti-inflammatory, biocompatibility and bio-functionality. The bio-ceramics like Whitlockite (WH: Ca18Mg2(HPO4)2(PO4)12) possess same chemical, structural and biological properties with human bones, have been widely used as bone substitutes. It is the second most abundant mineral in living bone, which can contain 26-58 wt% of bone tissues. In this study, we investigated the biocompatibility, bioactivity and biodegradability of Whitlockite nano powders, by immersing samples in Simulated Body Fluid (SBF) for 3,7,14 and 21 days. The obtained samples were characterized using X-ray Diffraction (XRD), Fourier transform infared spectroscopy (FT-IR) and inductively coupled plasma -optical emission spectrometry (ICP-OES).  Results indicated that, WH nano powders had significantly biocompatibility and biodegradability due to formation of Ca3(PO4)2 , (Ca, Mg)3(PO4)2 and Whitlockite on surface of WH samples. Additionally, the WH nano powders exhibited excellent mineralization ability in vitro with continuously released Ca2+, Mg2+ and HPO42- when immersed in (SBF). Furthermore, the pH changes of both samples were in the range of natural biological pH of the human body, which indicates the appropriate biocompatibility of the samples. However, the stability of whitlockite in SBF is at the highest level in 4<ph<5.< span=""> The results of the ICP analysis of the raw Whitlockite sample showed that about 150 ppm of magnesium ions are released from Whitlockite inside the Simulated Body Fluid during 21 days of immersion, which can provide a part of the body's daily magnesium needs. Also, by examining the weight changes of the samples within the SBF, it will be seen that the weight loss rate of the raw whitlockite sample is concerning 32.11% quite the heat treated whitlockite sample, which indicates the upper biodegradability.</ph<5.<>

    Keywords: Whitlockite, nano particles, bioactive, biodegradable, bone regeneration, bone graft, Calcium Phosphate Bioceramics
  • Hajar Ahmadimoghadam*, Shahram Mikael Vand, Golrokh Shahmoradzadeh Pages 26-33

    Portland cement is known as the third most important material in the construction industry. In this research, the effect of borax on the properties of Portland cement including setting time, hydration percentage and compressive strength has been investigated. For this purpose, borax was used in amounts of 0.2, 0.4, 0.6 and 1 wt%. The obtained results showed that the setting time of Portland cement increases with increasing the amount of borax. The addition of 0.6 wt% of borax increased the setting time of Portland cement by about 50%, and the initial setting increased from 120 minutes to 170 minutes. The presence of borax in amounts less than 0.6 wt% led to an increase in the percentage of hydration and compressive strength of cement. The highest values of degree of hydration and compressive strength were obtained for the sample containing 0.6 wt% of borax. The 28-day compressive strength was 57 MPa for this sample, which was 42 MPa for the pure Portland cement sample. The increase in strength is attributed to the higher degree of hydration and lower porosity. By increasing the amount of borax to 1 wt%, there was a significant drop in the compressive strength of cement, which is related to the lower degree of hydration and a higher percentage of porosity.

    Keywords: Portland cement, Borax, Setting time, Hydration, Compressive strength
  • Sara Malek*, Saeid Baghshahi, Ali Nemati, Rasoul Sarraf-Mamoori Pages 34-41

    Transparent conductive oxides have recently been used in solar cells. Hence, transparent conductive oxide, especially SnO2:F (FTO) is considered promising by researchers for solar cell applications due to its inexpensive and efficiency. In the current research, a sol-gel combustion technique was used to prepare fluorine-doped tin dioxide (FTO) powder. Stannous chloride pentahydrate, ammonium fluoride, and citric acid as fuel were used with various ratios of fuel to salt and different pH values. The structure, morphology, and composition of the synthesized powders were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results revealed that the average particle size increased from 125 nm to 300 nm with morphological transformation as the pH value increased from 1 to 6, respectively and the average particle size decreased from 125 nm to 50 nm with round morphology as the fuel to salt ratio decreased from 2 to 1. The presence of fluorine additive in the optimal sample with 50 nm particle size was determined by XPS and it can be a suitable candidate for use in solar cells.

    Keywords: fluorine-doped tin dioxide (FTO), sol-gel combustion, transparent conductive oxide
  • Amin Jamshidi*, Arghavan Kazemi, Roozbeh Siavash Moakhar Pages 42-49

    In this research, the process of growth and the optimum length of ZnO nanorods has been studied as a subject of semiconductors, that are used in the photoelectrochemical solar cell made by Sol-Gel and Hydrothermal method.These Nano structures, having suitable gap, cause the decomposition of water into its constructing elements, hydrogen and oxygen.The most length of nanorods achieved by the FTO sublayer and deionized water solvent, at 95°C growth temperature, while 3 hours growing time, and on these conditions caused the length of nanorods to be 1500 nanometers, with the biggest length to width ratio 15.Also, at the final stage, photoelectrochemical experiments and the effects of nanorods length to the decompositionof water was studied. The results of photoelectrochemical experiments showed the optimum quantity for nanorods.The best result of photoelectrochemical has been reached to the maximum ratio of length to width 10, and the maximum length of nanorods 1000 nanometers that has been grown at the temperature of 95°C and during 2 hours.

    Keywords: ZnO Nanorods, Photoelectrochemical solar Cell, Sol-Gel, Semiconductors, Water Splitting
  • Majid Mirzaee*, Ashkan Zolriasatein Pages 50-63

    The main focus of this review article is related to non-destructive testing methods used to evaluate thermal spray nanocoatings. These techniques include eddy currents, infrared imaging, phase thermal emission spectroscopy, acoustic, photoacoustic, mid-infrared reflection, electrochemical impedance spectroscopy, photoluminescence piezospectroscopy, and interferometry techniques. These techniques have been used to identify surface defects and interface between ceramic layers and metal interface, its shape, size and location and to measure porosity and thickness.

    Keywords: Thermal barrier nanocoating, Zirconium stabilized yttria, Non-destructive tests
  • Azam Moosavi Kashi*, Hoorshad Mortezaei Semnani Pages 64-70

    In this research, metakaolin-based geopolymers reinforced with aluminosilicate fibers were investigated at room temperature and after exposure to 700 oC. Geopolymers were synthesized from metakaolin, micro silica and potassium hydroxide. The different molar ratios of silica to alumina and water content were studied. 1, 3, 5 and 7 weight percent of aluminosilicate fibers were added to the geopolymer composition. The mechanical strength and microstructure of the samples were studied. The results showed that the flexural and compressive strength values of the optimal sample at ambient temperature are equal to 5.87 and 19.05 MPa, respectively. By adding 5 wt% aluminosilicate fibers, the maximum of flexural and compressive strength values were obtained. However, by heating the composite samples at 700 oC, flexural and compressive strength values were 10.34 and 17.86 Mpa, respectively. Decrease in the mechanical strength at 700 oC is due to the strong chemical connection between aluminosilicate fibers and geopolymer binder during the heat treatment.

    Keywords: Geopolymer, Composites, Aluminosilicate fiber, Mechanical strength