فهرست مطالب

سرامیک ایران - سال هجدهم شماره 3 (پیاپی 71، پاییز 1401)

فصلنامه سرامیک ایران
سال هجدهم شماره 3 (پیاپی 71، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/08/10
  • تعداد عناوین: 12
|
  • اخبار و تازه ها
  • صفحات 10-15
  • صفحات 16-18
  • راضیه حیاتی*، حسین رهسپار، سیروس جوادپور صفحات 19-30

    در سال های اخیر مواد پیزوالکتریک به دلیل کاربرد های وسیعی که در مبدل ها، محرک ها وحسگر ها دارند، به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. در این میان، مواد پیزوالکتریک بر پایه سرب به دلیل خواص الکتریکی عالی، به موفق ترین مواد پیزوالکتریک در کاربرد های عملی تبدیل شده اند، اما به علت سمیت سرب و مضرات آن برای سلامتی انسان و محیط زیست استفاده از آن ها با محدودیت هایی همراه است. از میان ترکیبات پیزوالکتریک عاری از سرب، ترکیب نایوبات پتاسیم- سدیم (KNN) خواص دی الکتریک، فروالکتریک و پیزوالکتریک امیدوار کننده ای را از خود نشان داده است. ترکیب سرامیکی KNN-ZnO با چگالی بالا (ρth=%95)، ریز ساختاری مطلوب، خواص دی الکتریک و پیزوالکتریک مناسب (K=875.12, d33=125pC/N, D=0.01) به عنوان فاز سرامیکی برای کامپوزیت سازی انتخاب شد. از طرفی پلیمر پلی وینیلیدین فلوراید- هگزافلویورو پروپیلن  (PVDF-HFP)با خواص پیزوالکتریک و مکانیکی مطلوب، به عنوان فاز پلیمری انتخاب شد. به منظور دستیابی به خواص ویژه ای از ترکیب، ساخت کامپوزیت های سرامیک- پلیمر انجام شد و رفتار الکتریکی این کامپوزیت ها مورد ارزیابی قرار گرفت. در این پژوهش از فرآیند تف جوشی سرد برای ساخت کامپوزیت های KNN-ZnO/PVDF-HFP استفاده شد و اثر افزودن مقادیر مختلف SnO2 بر خواص نهایی کامپوزیت ها بررسی شد. طبق نتایج به دست آمده، افزودن مقادیر کم SnO2 به کامپوزیت حاوی 80 درصد وزنی KNN-ZnO باعث افزایش چگالی و ثابت دی الکتریک کامپوزیت شده اما تغییرات خاصی در خواص پیزوالکتریک کامپوزیت ایجاد نشد. از میان نمونه های کامپوزیتی نمونه دارای 1% وزنی نانو اکسید قلع دارای بالاترین مقادیرضریب ولتاژ و فاکتور شایستگی بود.

    کلیدواژگان: پیزوالکتریک، کامپوزیت، تف جوشی سرد، KNN، PVDF-HFP، اکسید قلع، خواص الکتریکی
  • منصور سیف الله طرقی، مهدی خوئینی*، حسین رستگار صفحات 31-41

    در دو دهه ی اخیر بسیاری از تحقیقات علمی در زمینه ی تکنولوژی دیرگدازها روی افزایش استفاده از دیرگدازهای مونولیتیک متمرکز شده است. بسیاری از کشورها بیش از نیمی از تولیداتشان را روی دیرگدازهای بی شکل متمرکز کرده اند که به دلیل مزایای این دیرگدازها از جمله عدم نیاز به فرآیند شکل دهی و پخت در حین ساخت و خواص مشابه با دیرگدازهای شکل دار می باشد. از طرفی با ورود به عرصه نانوفناوری و با توجه به خواص ویژه نانومواد، بررسی کاربرد این مواد در دیرگدازها نیز از جمله موضوعاتی است که می تواند نتایج قابل قبولی را در پی داشته باشد. در تحقیق حاضر پس از تخلیص رس به روش های مکانیکی و دست یافتن به نانوسیلیکاتهای لایه ای، مورفولوژی این مواد به کمک روش های XRD ، SEM و TEM و بدست آوردن اندازه ذرات نانورس حاصله با تکنیک LPSA مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت نانوسیلیکاتهای تهیه شده به نوعی جرم ریختنی خیلی کم سیمان آلومینا-گرافیتی اضافه گردیده و خواص ریولوژیکی جرم مذکور قبل و بعد از فرآیند پخت در دماهای °C1000، °C 1250 و °C 1500 مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. جهت انجام بررسیهای فازی جرم ریختنی بدست آمده از تکنیک XRD استفاده شد. نتایج حاصله در این تحقیق نشان میدهد که فاصله بین لایه ای نانوسیلیکاتهای مصرفی 2/1 نانومتر بوده و ریولوژی جرم ریختنی خیلی کم سیمان به مقدار قابل توجهی بهبود یافته است، به صورتی که جریان پذیری آن به مقدار 5 درصد افزایش داشته و این بدان معنی است که حضور برخی مواد از قبیل میکروسیلیس و آلومینای اکتیو شده نیز به مقدار قابل توجهی کاهش یافته است. در پایان بررسی نتایج XRD نمونه ها پس از فرآیند پخت نشان می دهد که فاز مطلوب مولایت نیز در این نمونه ها تشکیل شده است.

    کلیدواژگان: نانوسیلیکات های لایه ای، جرم های ریختنی خیلی کم سیمان، رئولوژی، فاز مولایت
  • ابوالحسن نجفی* صفحات 42-50

    در این پژوهش نانو ذرات کاربید زیرکونیوم به روش سل- ژل با استفاده از پارامترهای pH و دما و کنترل آن درحین فرایند، سنتز شدند. زیرکونیوم پروپوکساید و رزین فنولیک به ترتیب به عنوان مواد اولیه Zr وکربن مورد استفاده قرار گرفتند. اثر پارامترهای pH و دما در فرایند سنتز این نانو پودرها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج در مورد سل نشان داد که با کنترل pH در محدوده 5، ذرات پیش سازنده حاوی Zr را در اندازه های زیر 10 نانومتر می توان سنتز کرد. در داده های FTIR، پیوندهای Zr-O و Zr-C به ترتیب در محدوده 560 و cm-1 1505 شناسایی شدند. نتایج XRD نشان داد در دمایºC 700 ذرات کاربید زیرکونیوم تشکیل نشده است و هنوز ترکیبات اولیه حاوی کربن و زیرکونیا هیچ واکنش شیمیایی انجام نداده اند. در دمای ºC 1320جوانه های اولیه کاربید زیرکونیوم شروع به تشکیل کرده اند. با افزایش دما تا ºC 1420، از طریق واکنش های کربوترمال، مواد اولیه به کاربید زیرکونیوم تبدیل می شوند. در دمای ºC1420 اندازه کریستالیت های حاصل در حدود nm 5 است. در مشخصه یابی طیف رامان دو باند نسبتا قوی در محدوده های cm-1 600 و 530 دیده می شوند که مربوط به باندهای Zr-C ذرات ZrC هستند. در حین عملیات هیدرولیز آلکوکسید زیرکونیوم در حضور فاز کربن و چگالش در دمای ºC60 ژل با پیوندهای Zr-O-C تشکیل شد. این شرایط امکان دست یابی به محصول ZrC را در دماهای پایین فراهم ساخت که آنالیز DTA موید این موضوع بود. آنالیز DTA/TG نشان داد که جوانه های اولیه ذرات ZrC در محدوده دمایی ºC 1320 تشکیل شده است که الگوی پراش اشعه ایکس این موضوع را تایید می کند. تصاویر ریزساختاری SEM نشان داد که ذرات کاربید زیرکونیوم در محدوده ابعاد زیر 100 نانومتر تشکیل شده است و توزیع اندازه ذرات در محدوده باریک و یکنواخت صورت گرفته است.

    کلیدواژگان: نانو پودر، سنتز، سل-ژل، کاربید زیرکونیوم، فرایند شیمیایی
  • آرمان صدقی*، سهند کاوند، سعید باغشاهی صفحات 51-59

    در میان مواد کربنی،  اکسید گرافن  و نقاط کوانتومی گرافن به علت داران بودن خاصیت نورتابی  مورد توجه پژوهشگران زیادی قرار گرفته اند. نقاط کوانتومی گرافن، صفحات گرافنی کوچک تر از 100 نانومتر هستند که به دلیل اثر محدودیت کوانتومی و اثرات لبه، خواص نوری و الکترونیکی منحصر به فردی را از خود نشان می دهند. کربنی سازی مواد کربنی  یکی از روش های تهیه نقاط کوانتومی است که منجر به کنترل اندازه ذرات می شود. در این پژوهش نقاط کوانتومی گرافن به روش کربنی سازی سیتریک اسید تهیه شد و تاثیر pH بر روی خاصیت نورتابی و اندازه ذرات بررسی شد. بررسی خواص نمونه های سنتز شده نشان داد که وقتی pH  تغییر می کند، با وارد شدن گروه های OH اندازه نقاط کوانتومی گرافن افزایش می یابد و شیمی سطح نسبت به pH  حدود 8  کمی تغییر کرده و در pH حدود 10 و 12 طول موج تابشی و به تبع آن اندازه ذره بیشتر می شود.

    کلیدواژگان: نقاط کوانتومی گرافن، نورتابی، سیتریک اسید، نانو ذرات کربنی
  • مریم احمدی*، ابراهیم شریفی، لیلا قائدی صفحات 60-67

    نانوذرات اکسید منگنز استرانسیم لانتانیم (LSMO) که خواص مغناطیسی مطلوبی از خود نشان داده اند، اخیرا به عنوان یک نوع جدید از نانوذرات مغناطیسی در کاربرد هایپرترمی معرفی شده اند. هدف از این مطالعه بررسی رفتار نانوبلورLa0.7Sr0.3MnO3 (LSMO) سنتز شده با روش محلول احتراق در دماهای مختلف است. در این پژوهش از گلایسین، که به عنوان سوخت و کمپلکس کننده عمل می کند، استفاده شده است. نانوبلورهای LSMO در دماهای مختلف 600-1000 درجه سانتیگراد کلسینه شدند. نانوبلورهای LSMO تولید شده از نظر ویژگی های ساختاری و مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفتند. بر اساس مطالعه پراش اشعه ایکس (XRD)، اندازه کریستال نانوبلورهای LSMO در دماهای 600، 700، 800، 900 و 1000 درجه سانتیگراد به ترتیب 16.6، 9.2، 18.4، 13.2 و 33 خواهد بود. منحنی (M-H) ویژگی های مغناطیسی نانوبلورهای LSMO را در دماهای مختلف نشان داد که مقدار مغناطش اشباع در دماهای 700 و 900 درجه سانتی گراد کمتر از دمای 600 و 800 درجه سانتی گراد است که احتمالا با کاهش اندازه نانوبلورها قابل توضیح است. پیوند موثر نانوبلورهای LSMO با استفاده از طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) مورد بررسی قرار گرفت. میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM) برای بررسی شکل و اندازه توزیع نانوبلورها استفاده شد. تصاویر نشان داد که محدوده اندازه ذرات 20-60 نانومتر است.

    کلیدواژگان: محلول احتراقی، LSMO، نانوذرات
  • فاطمه حسن آقائی*، محمدمسعود محبی صفحات 68-80

    در میان اشکال مختلف مزوسیلیس که شامل نانو ذرات، پوشش ها و لایه های نازک، ساختارهای هسته-پوسته، الیاف ها و قطعات یک پارچه است، لایه های نازک مزوسیلیس دارای اهمیت و کاربرد زیادی در حوزه های مختلف نوری، الکترونیکی، انواع حسگرهای الکتروشیمیایی و سایر موارد هستند. به منظور بررسی فرآیند ساخت و تاثیر آن بر خواص پوشش، در این مطالعه، پوشش تک لایه مزوسیلیس به روش خودآرایی القاشده با تبخیر و با استفاده از هگزا دسیل تری آمونیوم برماید به عنوان عامل فعال سطحی ساخته شد. پس از آماده سازی محلول پایدار و پیرسازی آن به مدت زمان 7 روز، لایه نشانی انجام و به منظور خروج عامل فعال سطحی، نمونه به مدت 4 ساعت در دمای 450 درجه سانتی گراد کلسینه شد. برای بررسی درستی شرایط ساخت، پایداری سل و فرآیند خروج عامل فعال سطحی مطالعه شد و پوشش ساخته شده  به کمک آزمون های پراش اشعه ایکس کوچک-زاویه و میکروسکوپ الکترونی مورد مشخصه یابی قرار گرفت. نتایج آزمون ها حاکی از ایجاد یک پوشش پیوسته و بسیار صاف با ضخامت 500 نانومتر و دارای یک ساختار منظم با اندازه تخلخل حدود 3 نانومتر بود.

    کلیدواژگان: پوشش، مزوسیلیس، تخلخل، خودآرایی
|
  • Raziye Hayati*, Hossein Rahsepar, Sirus Javadpour Pages 19-30

    In recent years, piezoelectric materials have received great attention due to their wide applications in transducers, actuators, and sensors. In the meantime, lead-based piezoelectric materials have become the most successful piezoelectric materials in practical applications due to their excellent electrical properties, but due to the toxicity of lead and its harms to human health and the environment, their use has been limited. Among lead-free piezoelectric compounds, potassium-sodium niobate compound (KNN) has shown promising dielectric, ferroelectric and piezoelectric properties. KNN-ZnO ceramic compound with high density (ρth=95%), favorable microstructure, suitable dielectric and piezoelectric properties (K=875.12, d33=125pC/N, D=0.01) was chosen as the ceramic phase for composite fabrication. On the other hand, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVDF-HFP) polymer with favorable piezoelectric and mechanical properties was selected as the polymer phase. To achieve special properties of the composition, ceramic-polymer composites were made, and the electrical behavior of these composites was evaluated. In this research, the cold sintering process was used to make KNN-ZnO/PVDF-HFP composites and the effect of adding different amounts of nano SnO2 on the final properties of the composites was investigated. According to the results, adding small amounts of SnO2 to the composite containing 80% by weight of KNN-ZnO increased the density and dielectric constant of the composite, but there were no specific changes in the piezoelectric properties of the composite. Among the composite samples, the sample with 1wt% of nano tin oxide had the highest values ​​of voltage coefficient and figure of merit

    Keywords: Piezoelectric, Composite, Cold sintering, KNN, PVDF-HFP, SnO2, Electrical properties
  • Mansour Seyfollah Toroghi, Mahdi Khoeini*, Hossein Rastegar Pages 31-41

    In the last two decades, many scientific researches in the field of refractories technology have focused on increasing the use of monolithic refractories. Many countries have focused more than half of their production on amorphous refractories, which is due to the advantages of these refractories, such as no need for forming and baking processes during manufacturing, and similar properties to shaped refractories. The advantages of monolithic refractories are the main driving force for increasing researchers in this area which have shown great progress. From other hand the application of nano materials in refractories researchers have recently started which might end in unexpected results. After clay purification by mechanical methods and obtaining layer nano-silicate, the characterizations were conducted by using XRD (X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscope) and LPSA (Laser Particle Size Analyzer). Then, the produced nano-silicate particle was added to the ultra-low cement Alumina castable and rheological and mechanical properties of castable were studied before and after firing in 1000°C, 1250°C and 1500°C. Also for phase investigation XRD was used.
    The results showed that d-spacing between nano-silicate layers was about 1.2 nm. Flow ability of the castable showed an increase of 5%. Which meant that filler materials such as micro silica and reactive Alumina where decreased. Finally XRD results of fired samples indicated that existence of mullite as a desired phase in the system.

    Keywords: Layered Nano-Silicate, Ultra Low Cement Castable, Rheology, Mullite
  • Abolhassan Najafi* Pages 42-50

    In this research, zirconium carbide nanoparticles were synthesized by sol-gel method using pH and temperature parameters and controlling it during the process. Zirconium propoxide and phenolic resin were used as Zr and carbon raw materials, respectively. The effect of pH and temperature parameters in the synthesis process of these nano powders was investigated. The results in the case of tuberculosis showed that by controlling the pH in the range of 5, Zr-containing precursor particles can be synthesized in sizes below 10 nm. In FTIR data, Zr-O and Zr-C bonds were detected in the range of 560 and 1505 cm-1, respectively. The XRD results showed that no zirconium carbide particles were formed at the temperature of 700ºC and the initial compounds containing carbon and zirconia did not perform any chemical reaction yet. At the temperature of 1320 ºC, the initial buds of zirconium carbide have started to form. By increasing the temperature up to 1420 ºC, through carbothermal reactions, raw materials are converted into zirconium carbide. At a temperature of 1420 ºC, the size of the resulting crystallites is about 5 nm. In the characterization of the Raman spectrum, two relatively strong bands are seen in the ranges of 600 and 530 cm-1, which are related to the Zr-C bands of ZrC particles. During the hydrolysis of zirconium alkoxide in the presence of carbon phase and condensation at 60 ºC, a gel with Zr-O-C bonds was formed. These conditions made it possible to obtain the ZrC product at low temperatures, which was confirmed by DTA analysis. DTA/TG analysis showed that the initial buds of ZrC particles were formed in the temperature range of 1320 ºC, which is confirmed by the X-ray diffraction pattern. SEM microstructure images showed that zirconium carbide particles were formed in the range of dimensions below 100 nm and the particle size distribution was in a narrow and uniform range.

    Keywords: Nano powder, Synthesis, Sol-gel, Zirconium carbide, Chemical process
  • Arman Sedqi*, Sahand Kavand, Saeed Baghshahi Pages 51-59

    Among the carbon materials, graphene oxide and graphene quantum dots have attracted many researchers’ attention due to their luminescent properties. Graphene quantum dots are graphene sheets smaller than 100 nm that exhibit unique optical and electronic properties due to quantum confinement and edge effects. Carbonization of carbon materials is one of the methods of preparing quantum dots, which leads to the control of particle size. In this research, graphene quantum dots were prepared by the citric acid carbonization method, and pH’s effect on photoluminescence and particle size was investigated. Examining the properties of the synthesized samples showed that when the pH changes, the size of the graphene quantum dots increases with the introduction of OH groups, and the surface chemistry changes a little compared to pH 8, and at pH 10 and 12, the radiation wavelength and, accordingly, the particle size increase.

    Keywords: Graphene Quantum Dots, Luminescence, Citric Acid, Carbon Nanoparticles
  • Maryam Ahmadi*, Ibrahim Sharifi, Lila Ghaedi Pages 60-67

    Lanthanum strontium manganese oxide (LSMO) nanoparticles, which have shown favorable magnetic properties, have recently been introduced as a new class of magnetic nanoparticles in the hyperthermia application. The purpose of this study is to look into the behavior of nanocrystalline La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO) synthesized by the combustion solution method at various temperatures. Glycine, which acts as a fuel and complexing agent, has been used in this synthesis. LSMO nanocrystals were calcined at different temperatures of 600-1000 °C. The produced LSMO nanocrystals were examined in terms of structural and magnetic characteristics. Based on X-ray diffraction (XRD) study, the crystallite size of LSMO nanocrystals at temperatures of 600, 700, 800, 900, and 1000 degrees Celsius will be 16.6, 9.2, 18.4, 13.8, and 33.2, respectively. The (M-H) curve investigated the magnetic characteristics of LSMO nanocrystals at various temperatures, revealing that the saturation magnetization value at 700 and 900°C temperatures is lower than at 600 and 800°C temperatures, possibly explaining the reduction in nanocrystal size. The effective bonding of LSMO nanocrystals were examined using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). A field emission electron microscope (FESEM) was used to examine the shape and size distribution of nanocrystals. The micrographs suggested that the particle size range was 20-60 nm.

    Keywords: combustion solution, LSMO, nanoparticles
  • Fateme Hassan-Aghaei*, Mohamad-Masoud Mohebi Pages 68-80

    Among various forms of mesoporous silica materials, mesoporous coatings are one of the most favorable in various applications such as optics, electronics, different types of sensors, corrosion protection coatings, etc. To investigate the fabrication of process and its effect on coating properties, in this study, single-layer mesoporous silica coating fabricated by Evaporation Induced Self-Assembly method and Cetrimonium bromide was used as the structure-directing agent. After preparing the stable solution and aging it for 7 days, the deposition was performed by the spin coating method and in order to remove the template, the sample was calcined for 4 hours at 450 ° C. To evaluate the fabrication conditions, the stability of the sol and surfactant removal process were studied. The sample was exhaustively characterized by low-angle X-ray diffraction and electron microscopy. The results of the tests showed a continuous and very smooth coating with a thickness of 500 nm and had an ordered structure with a pore size of 3 nm.

    Keywords: Coating, Mesoporous silica, Porosity, Self-Assembly