فهرست مطالب

نشریه تحقیقات در علوم مهندسی سطح و نانو مواد
سال دوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بهزاد یثربی، محدثه سیفی، زهرا سلیمان زاده، عاطفه بدر* صفحات 1-14

    بیماری های قلبی عروقی، از جمله بیماری ایسکمیک قلبی و سکته مغزی، مسیول 25 درصد از کل مرگ و میرها در سراسر جهان هستند. در سطح جهانی، علیرغم پیشرفت های عظیم در تشخیص و درمان بیماری های قلبی عروقی، شیوع آنها همچنان در حال افزایش است. برای اهداف درمانی و احیا کننده، استفاده از نانوبیومواد راه حل هایی را ارایه می دهد که نسبت به سایر مواد مصنوعی مزایای زیادی دارد. علاوه بر این، دسترسی آسان به عنوان فرمول های نانو، کاربرد بیومواد را به عنوان حامل دارو یا نانوپوسته های محافظ توصیه می کند که زیست سازگاری عوامل تصویربرداری را بهبود می بخشد. به طور مثال در مقایسه با روش های سنتی دارورسانی، تحویل نانودارو، لیگاندهای مختلفی را با توجه به مکانیسم های پاتولوژیک و استراتژی های درمانی مختلف به نانوحامل های مربوطه وارد می کند تا مستقیما محل ضایعه را هدف قرار دهد. این استراتژی به طور موثرتری ناحیه پلاک آترواسکلروتیک را هدف قرار می دهد و غلظت دارو را برای بهبود جریان خون میوکارد افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: نانو بیومواد، حامل دارو، زیست سازگاری، بیماری ایسکمیک قلبی، جریان خون میوکارد
  • محمد ولایت زاده* صفحات 15-25

    نانوتکنولوژی به تولید و استفاده از موادی با ابعاد نانو مقیاس در زمینه های مختلف علم می پردازد. نانومواد به دلیل ابعاد نانومقیاس دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که در مقایسه با جزء ماکرو آ ن ها خواص بسیار منحصر به فرد و خاصی به آ ن ها می دهد. نانوتکنولوژی بر چندین جنبه از صنایع غذایی، از نحوه رشد مواد غذایی گرفته تا نحوه بسته بندی آن، تاثیر می گذارد. شرکت ها در حال توسعه نانو موادی هستند که در طعم و ایمنی غذا و فواید سلامتی و نوع بسته بندی و ماندگاری تفاوت ایجاد می کند. محصولات نانو برای بسته بندی مواد غذایی در حال حاضر در حال توسعه هستند. نانوحسگرها در بسته بندی های پلاستیکی می توانند گازهای خارج شده از مواد غذایی را در هنگام فاسد شدن و تغییر رنگ بسته بندی تشخیص دهند تا به شما هشدار دهد که غذا خراب شده است. فیلم های پلاستیکی در حال ساخت هستند که به مواد غذایی اجازه می دهد مدت بیشتری تازه تر بمانند. بسته بندی بخش مهمی از محصول است و یک ماده بسته بندی کامل باید استحکام، مانع و ویژگی های عملکردی مطلوبی داشته باشد. بسته بندی مبتنی بر نانو مزایای متعددی نسبت به روش های بسته بندی مرسوم دارد و مواد بسته بندی بهتری را با استحکام و مانع بهتر ارایه می دهد. فناوری نانو فرصت های فوق العاده ای را برای پیشرفت های نوآورانه در بسته بندی مواد غذایی ارایه می دهد. استفاده از فناوری نانو مزایای بهبود عملکرد را از نظر موانع، خواص مکانیکی و فیزیکی-شیمیایی بسته بندی به همراه دارد که منجر به حمل ایمن مواد غذایی و افزایش عمر مفید می شود. با این حال، تحقیقات بیشتری باید در این زمینه انجام شود زیرا بسیاری از کاربردها در مرحله نوپایی هستند. علاوه بر این، مطالعات سم شناسی و مهاجرت نیز باید به طور گسترده برای اطمینان از ایمنی مواد غذایی انجام شود.

    کلیدواژگان: بسته بندی های نوین، بسته بندی هوشمند، فناوری نانو، مواد غذایی
  • علی سعدی، اشکان غفوری* صفحات 26-40

    در این پژوهش اثر افزودن نانوسیال اکسیدروی به اتیلن گلیکول در ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری و آشفته در یک مبدل دو لوله‏ ای مورد آزمایش قرار گرفته است. بیشتر سیال‏ ها ضریب هدایت حرارتی پایینی نسبت به جامدات دارند لذا افزودن ذرات جامد با ضریب هدایت حرارتی بالا می‏ تواند باعث افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی آنها شود. نانوذرات به‏ دلیل داشتن نسبت سطح به حجم بالا، دارای خصوصیات متفاوتی نسبت به حالت معمولی خود هستند و ضریب هدایت حرارتی متفاوتی دارند. در این پژوهش نانوذره ی  اکسیدروی با قطر 30-10 نانومتر تهیه و با استفاده از  تغییر اسیدیته، همزن دور بالا و آلتراسونیک در اتیلن گلیکول به‏ صورت پایدار در آمده است. نانوسیال با غلظت‏ های مختلف 0/5، 0/7 و 1 درصد کسر حجمی  برای بررسی تاثیر غلظت نانوذرات بر ضریب انتقال حرارت جابجایی آماده گردید. برای انجام آزمایش‏ها یک مبدل دولوله ای ساخته شد و نانوسیال در لوله‏ ی داخلی مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش ‏ها در محدوده‏ ی عدد رینولدز 6000 تا 15000 انجام گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد انتقال حرارت جابه جایی هر سه نانو سیال بیشتر از سیال پایه بوده  که با افزایش غلظت نانوسیال اکسیدروی در اتیلن گلیکول و افزایش عدد رینولدز، عدد ناسلت افزایش پیدا می کند. ماکزیمم بازده ی عملکرد مربوط به غلظت حجمی یک درصد در حدود  1/32 و همچنین جهت غلظت  0/5 درصد بین  1/03 تا 1/20 می باشد. در نتیجه ماکزیمم ناسلت در غلظت حجمی 0/7 درصد در رینولدز 6300 در حدود  19/8 درصد می باشد و همچنین ماکزیمم افزایش انتقال حرارت در غلظت حجمی یک درصد در حدود 33/2 درصد در رینولدز 7200 است.

    کلیدواژگان: نانوذرات اکسیدروی، عملکرد حرارتی، عدد ناسلت، هدایت حرارتی، جریان مغشوش، انتقال حرارت جابه جایی
  • مظفر کاظم ربیع، آزاده اعظمی* صفحات 41-47

    در این مقاله خواص ساختاری و الکترونی ترکیبات MoS2  و  MoS2 آلایش یافته با Co در دو حالت غیر مغناطیسی و مغناطیسی در چارچوب نظریه تابعی چگالی با کد محاسباتی کوانتوم اسپرسو در دو تقریب تبادلی همبستگی شیب تعمیم یافته بررسی شد. همچنین چگالی موضعی از نوع بار پایسته مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه ثابت های شبکه، محاسبه شده با سایر نتایج گزارش شده همخوانی داشته است. نتایج حاصل از ساختار نواری و چگالی حالت ها برای ترکیب  MoS2 خاصیت نیم رسانایی را نشان داده است. ساختار نواری و چگالی حالت ها برای ترکیب  MoS2 آلایش یافته با Co در حالت غیر مغناطیسی خاصیت فلزی و در حالت مغناطیسی خاصیت فرو مغناطیس ضعیف و ماهیت فلزی را نشان داده است. چگالی حالت های جزیی برای ترکیب MoS2 نقش اربیتال d اتم مولیبدن و اربیتال  pاتم گوگرد را نشان می دهد و برای MoS2 آلایش یافته با Co نقش اربیتال d اتم کبالت و  اربیتال d اتم مولیبدن و اربیتال p اتم گوگرد را نشان داده است. برای مقایسه خواص ساختاری، ساختار ترکیب MoS2 بعد از آلایش با Co از ساختار هگزاگونال به ساختار تتر اگونال تبدیل می شود. نتایج با کارهای پیشین سازگار بوده است.

    کلیدواژگان: کوانتوم اسپرسور MoS2، Co، چگالی حالات کلی و جزئ، ساختار نواری
  • بهروز آرین نژاد*، مهران فاضلی صفحات 48-59

    لوله های با قطر در ابعاد میکرو و نانو با  طول زیاد ضمن اینکه از تکنولوژی ساخت خاصی برخوردار هستند، کاربرد های وسیعی در زمینه حسگرهای زیستی، میکروسکوپ های اتمی، محرک ها، مخازن جهت انتقال سیال در دارو رسانی و... دارند. علت کاربرد فراوان میکرو لوله ها، هندسه تو خالی و خواص مکانیکی بسیار خوب آنهاست. در این تحقیق ضمن مقایسه و بهره گیری تیوری کلاسیک مکانیک محیط پیوسته و تیوری غیرکلاسیک گرادیان کرنشی بر اساس مدل کلاسیک تیر اولربرنولی و هندسه غیرخطی وون-کارمن، معادلات ریاضی بر حسب سه پارامتر طولی بیان، آنگاه به بررسی ارتعاشات میکرو لوله تحت تاثیر میدان سرعت و دما پرداخته می شود. برای این منظور با حل انتگرالی معادلات دیفرانسیلی حاکم به روش درون یابی نقطه ای میدان جابجایی، فرکانس ها و دامنه ارتعاشی محاسبه شد و تاثیر دما و قطر بر رفتارهای خطی و غیرخطی در میکرو لوله مورد مطالعه قرارگرفته است. یافته های تحقیق ضمن نشان دادن کارآیی روش عددی بدون المان درو ن یابی نقطه ای با توابع پایه توسعه یافت جهت تحلیل یاد شده، بیان می دارند که با کاهش قطر میکرولوله، فرکانس طبیعی و سرعت بحرانی افزایش و افزایش دما، موجب کاهش فرکانس پایه و افزایش دامنه و رفتار غیرخطی میکرو لوله ها می شود.

    کلیدواژگان: ارتعاش در میکرولوله، تئوری غیر کلاسیک گرادیان کرنش، روش عددی بدون المان درونیابی نقطه ای، میدان سرعت و دما، رفتار های خطی و غیر خطی میکرو لوله
  • پژمان تقی پور بیرگانی* صفحات 60-70

    اندازه گیری و حذف تنش های پسماند با استفاده از روش آلتراسونیک در حال توسعه است. در این مقاله، قابلیت روش آلتراسونیک با استفاده از موج طولی با زاویه شکست بحرانی یا موج LCR، در اندازه گیری و حذف تنش پسماند ناشی از جوشکاری مورد بررسی قرار گرفته است. دو ورق از جنس آلیاژ2024-T351 به یکدیگر جوش داده شده اند. برای اندازه گیری میدان تنش پسماند آن ها از خاصیت آکوستوالاستیک استفاده می شود و تغییرات سرعت انتشار امواج کشسان فراصوت هنگام عبور از میدان تنش های پسماند بررسی می شوند. سپس روابط ضریب شدت تنش موثر و نرخ رشد ترک خستگی را در حالتی که قطعات به هم جوش داده شده دارای تنش پسماند می باشند و تحت بارگذاری سیکلی قرار گرفته اند، بدست آورده شده اند. در نهایت جهت حذف تنش پسماند کششی مجددا از مجموعه ای از امواج آلتراسونیک بهره گرفته شده است و روابط اصلاح شده ضریب شدت تنش و نرخ رشد ترک خستگی در این راستا معرفی شده است.

    کلیدواژگان: موج آلتراسونیک طولی، تنش پسماند، ضریب شدت تنش، نرخ رشد ترک خستگی
|
  • Behzad Yasrebi, Mohadeseh Seyfi, Zahra Soleimanzadeh, Atefeh Badr Pages 1-14

    Cardiovascular diseases, including ischemic heart disease and stroke, are responsible for nearly 25% of all deaths worldwide. Globally, their prevalence continues to increase, despite enormous progress in cardiovascular diagnostics and therapy. For therapeutic and regenerative purposes, biomaterials promise solutions with multiple advantages over synthetic materials. Furthermore, their easy availability as nanoformulations recommends their application as drug carriers or protective nanoshells improving the biocompatibility of imaging agents. For example, compared to traditional drug delivery methods, nano-drug delivery introduces different ligands into corresponding nanocarriers according to pathological mechanisms and different therapeutic strategies to directly target the lesion site. This strategy more effectively targets the atherosclerotic plaque area and increases drug concentration to improve myocardial blood flow.

    Keywords: nanobiomaterials, drug carrier, biocompatibility, ischemic heart disease, myocardialblood flow
  • Mohammad Velayatzade* Pages 15-25

    Nanotechnology deals with the production and use of materials with nanoscale dimensions in various fields of science. Due to their nanoscale dimensions, nanomaterials have a high surface-to-volume ratio, which gives them very unique and special properties compared to their macro components. Nanotechnology affects several aspects of the food industry, from how food is grown to how it is packaged. Companies are developing nanomaterials that make a difference in food taste and safety, health benefits, and packaging type and shelf life. Nano products for food packaging are currently being developed. Nanosensors in plastic packaging can detect gases released from food as it spoils and change the color of the packaging to warn you that the food has spoiled. Plastic films are being developed that allow food to stay fresher for longer. Packaging is an important part of the product, and a perfect packaging material must have good strength, barrier and performance characteristics. Nano-based packaging has several advantages over conventional packaging methods and offers better packaging materials with better strength and barrier. Nanotechnology offers tremendous opportunities for innovative developments in food packaging. The use of nanotechnology brings the benefits of improved performance in terms of barriers, mechanical and physicochemical properties of packaging, which leads to safe transportation of food and increased shelf life. However, more research needs to be done in this area as many applications are in their infancy. In addition, toxicology and migration studies should also be conducted extensively to ensure food safety.

    Keywords: New packaging, smart packaging, nanotechnology, food
  • Ali Saadi, Ashkan Ghafouri * Pages 26-40

    An experimental study was carried out in order to find out the effects of ZnO Nano fluid with a mean diameter of 30nm on heat transfer, pressure drop and termal performance of a double tube heat exchanger, where the volume fraction of nanoparticles in the base fluid is less than 1% (low concentration). Ethylene glycol and Nano fluid with particle volume fraction of 0.5%, 0.7% and 1% are used as working fluid. The experiments are carried out in the fully developed turbulent regime. The results indicate that addition of low value of nanoparticles to the base fluid motivates the heat transfer to increase remarkably. The Nano fluid also show that the pressure drop of Nano fluid is slightly higher than that of the base fluid and does not increase with increasing the nanoparticles volume fraction. In this paper, experimental results have been compared with the existing correlations for Nano fluid convective heat transfer coefficient in turbulent regime. Also Nusselt number and friction factor were considered in definition of thermal performance factor for all cases are greater than unity which indicate that this Nano fluid enhances the heat transfer without huge penalty in pumping power. Thermal performance factor maximum is obtained 1.32% by 1% volume fraction and between 1.03%~1.20% by 0.5% volume fraction. Also, for Reynolds about 6300, nusselt number have increased by 0.7% volume fraction, about 19.8 percent. Hence, applying the methods studied here could be considered as a good choice in particle application.

    Keywords: Zno nanoparticles, thermal performance, Nusselt number, thermal conductivity, turbulent flow, convective heat transfer
  • Muthafer Kazem Rabie, Azadeh Aezami * Pages 41-47

    In this paper, the structural and electronic properties of MoS2 and MoS2 compounds doped with cobalt in two nonmagnetic and magnetic states are investigated in the framework of the density functional theory with the Espresso quantum computing code in two exchange approximations of the generalized slope correlation and the local density of the constant charge type. The lattice constants were calculated and compared and were consistent with the results. The band structure and density of states for the MoS2 compound showed semiconducting properties. The band structure and density of states for the cobalt-doped MoS2 compound in the non-magnetic state showed metallic properties. The band structure and density of states for the cobalt-doped MoS2 composite in the magnetic state with cobalt showed weak ferromagnetism and metallic nature. The density of partial states for the composition of MoS2 shows the role of d orbital of molybdenum atom and p orbital of sulfur atom, and for MoS2 doped with cobalt, it shows the role of d orbital of cobalt atom, d orbital of molybdenum atom and p orbital of sulfur atom, which is consistent with the results of others. To compare the structural properties of the two structures, the MoS2 compound changes from the hexagonal structure to the tetragonal structure after doping with cobalt. The results are consistent with previous works.

    Keywords: Quantum Espresso, Co, MoS2, Density of state, Band structure
  • Behrooz Ariannezhad *, Mehran Fazeli Pages 48-59

    Tubes with diameters in micro and nano dimensions with long length, while having a special manufacturing technology, have wide applications in the field of biosensors, atomic microscopes, actuators, tanks for fluid transfer in drug delivery, etc. The reason for the wide application of micropipes is their hollow geometry and very good mechanical properties. In this research, while comparing and using the classical theory of continuous medium mechanics and the non-classical theory of strain gradient based on the classical Euler-Bernoulli beam model and von-Carman nonlinear geometry, the mathematical equations are expressed in terms of three longitudinal parameters, then to investigate the vibrations of the micropipe under the influence Velocity and temperature fields are discussed. For this purpose, the frequencies and vibration amplitudes have been calculated by the integral solution of the governing differential equations using the point interpolation numerical meshless method of the displacement field, and the effect of temperature and diameter on the linear and non-linear behaviors in the micropipe has been studied. The findings of the research, while showing the effectiveness of the point interpolation numerical meshless method with base functions developed for the mentioned analysis, state that; by reducing the diameter of the micropipe, the natural frequency and critical speed increase and whit the temperature increases, resulting in a decrease in the basic frequency and an increase in the amplitude and becomes the nonlinear behavior of micropipe.

    Keywords: Vibration in micropipe, non-classical theory ofstrain gradient, point interpolation numerical meshlessmethod, velocity, temperature field, linear, nonlinear behavior of microtube
  • Pezhman Taghipour Birgani Pages 60-70

    The measurement and removal of residual stresses using the ultrasonic method is being developed. In this paper, the capability of ultrasonic method using longitudinal wave with critical refraction angle or LCR wave in measuring and removing residual stress caused by welding has been investigated. Two plates of 2024-T351 alloy are welded together. To measure their residual stress field, the acoustoelastic property is used, and the changes in the speed of propagation of ultrasonic elastic waves when passing through the residual stress field are investigated. Then, the relationships of the effective stress intensity factor and the fatigue crack growth rate in the case where the welded parts have residual stress and are subjected to cyclic loading have been obtained. Finally, in order to eliminate tensile residual stress, a package of ultrasonic waves has been used again, and the modified relationships of stress intensity factor and fatigue crack growth rate have been introduced in this regard.

    Keywords: Longitudinal Ultrasonic Wave, ResidualStresse, Stress Intensity Factor, The Fatigue Crack GrowthRate