فهرست مطالب

بسپارش - سال سیزدهم شماره 4 (پیاپی 49، زمستان 1402)

فصلنامه بسپارش
سال سیزدهم شماره 4 (پیاپی 49، زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • حسن عربی*، زهرا عیسی آبادی، مجید کریمی، رقیه جم جاه صفحات 3-14
    کوپلیمرشدن کنترل شده مونومرهای قطبی با کاتالیزگرهای کوئوردیناسیونی از مهم ترین چالش های دانشگاه و صنعت است. مونومرهای قطبی دارای دو حالت کوئوردیناسیونی مختلف σ و π هستند. در صورتی که کمپلکس کوئوردیناسیونی σ تشکیل شود، مرکز فعال بسته (یا مسموم) می شود. برای جای گذاری صحیح، ابتدا باید مونومر در حالت π به مرکز فلزی متصل شود. نحوه ورود کومونومر قطبی به زنجیر پلیمر در حال رشد از مهم ترین عوامل اثرگذار بر رفتار کاتالیزگر است. در مواردی برهم کنش گروه قطبی و مرکز فلزی به مسمومیت برگشت ناپذیر کاتالیزگر منجر می شود. در سایر موارد اگرچه وجود کومونومر قطبی سبب کاهش فعالیت کاتالیزگر می شود، اما موجب توقف پلیمرشدن نمی شود و فرایند با سرعت کم ادامه می یابد. یکی دیگر از مسائل مهم در کوپلیمرشدن کوئوردیناسیونی، درصد کم ورود کومونومر به زنجیر است. درواقع ممکن است مونومرهای قطبی نسبت به غیرقطبی تمایل کمتری برای شرکت در واکنش داشته باشند و بیشتر هوموپلیمر تشکیل شود. طی فرایند پلیمرشدن ممکن است مجموعه ای از واکنش های جانبی رخ دهد که به تولید محصولات خنثی از نظر کاتالیزی و کاهش فعالیت کاتالیزگر استفاده شده منجر شود. در این میان کومونومرهای قطبی می توانند با انجام واکنش های جانبی موجب غیرفعال شدن برگشت ناپذیر کاتالیزگر شوند. یکی دیگر از مشکلاتی که هنگام کوپلیمرشدن اولفین های غیرقطبی با مونومر قطبی باید مراقب آن بود، انجام پلیمرشدن به روشی غیر از روش کوئوردیناسیونی است که سبب تولید محصولات کاملا متفاوتی می شود. در این مقاله، چند راهبرد مهم به منظور غلبه بر مشکلات موجود در کوپلیمرشدن کوئوردیناسیونی بررسی شده است.
    کلیدواژگان: پلیمرشدن کوئوردیناسیونی، کوپلیمرشدن، اولفین، مونومر قطبی، مسمومیت کاتالیزگر
  • سیده پانته آ حسینی لرگانی، حامد سلیمی کناری*، سید رضا نبوی، احمدعلی ربیع نتاج درزی صفحات 15-28

    مواد تغییر فاز به دلیل گرمای نهان بسیار زیاد، قابلیت ذخیره و آزادسازی مقدار زیادی انرژی گرمایی حین تغییر فاز را دارند. در این میان، مواد تغییر فاز نانوامولسیونی، به دلیل خواص انتقال گرمای مناسب و ظرفیت ذخیره گرمایی زیاد بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این مواد، افزون بر ظرفیت گرمایی محسوس سیال حامل با استفاده از ظرفیت گرمایی نهان مواد تغییر فاز به شکل فاز پراکنده نیز قابلیت ذخیره سازی انرژی گرمایی را دارند. همچنین به سبب نسبت زیاد سطح به حجم فاز پراکنده در ابعاد بسیار ریز، انتقال گرما در این سامانه نانوامولسیونی شتاب بیشتری می یابد. در کار حاضر، مطالعه جامعی درباره فرمول بندی، خواص گرمافیزیکی و رئولوژیکی مواد تغییر فاز نانو امولسیونی، با هدف ایجاد بینشی از مزایا و چالش های به کارگیری این مواد ارائه شده است. افزون بر این به پژوهش های انجام شده درباره پایداری این مواد در طول زمان ذخیره سازی، چرخه های گرمایی و مکانیکی نیز پرداخته شده است. اثر اندازه قطره ها، نوع پایدارکننده و غلظت فاز پراکنده بر ابرسرمایش و سایر خواص رئولوژیکی و گرمافیزیکی نانوامولسیون ها مانند رسانندگی گرمایی و چگالی نیز بررسی شده اند که به ترتیب تعیین کننده سرعت سرمایش-گرمایش و حجم لازم برای ذخیره سازی انرژی هستند. در نهایت، قابلیت بالقوه مواد تغییر فاز نانوامولسیونی در مدیریت موثر انرژی گرمایی و بهبود روش های استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در زمینه های مختلف مرور شده است.

    کلیدواژگان: ماده تغییر فاز، نانوامولسیون، خواص گرمافیزیکی، ابرسرمایش، پایداری
  • مهدی توحیدیان، سیف الله جمال پور*، سحر عنایتی، مبینا توحیدیان صفحات 29-41

    در سال های اخیر، پژوهش و توسعه درباره الکترولیت های پلیمری با سرعت زیادی در حال پیشرفت است، زیرا این مواد می توانند به عنوان جایگزین مناسبی برای الکترولیت های مایع در کاربردهای مختلف درنظرگرفته شوند. استفاده از الکترولیت های پلیمری مشکلات نشت حلال، رشد دارینه (نظیر دارینه لیتیم در باتری های یون لیتیم)، اتصال کوتاه داخلی، استفاده از حلال خورنده و تولید گازهای مضر را برطرف می سازد. طی سه دهه گذشته، معرفی غشاهای الکترولیتی پلیمری به پیشرفت های چشمگیر در گسترش و بهبود عملکرد وسایل الکتروشیمیایی مانند باتری ها، پیل های سوختی، ابرخازن ها، حسگرها، سلول های خورشیدی و غیره منجر شده است. به طور کلی، الکترولیت های پلیمری ساختارهای دوپه شده با یون هستند که قابلیت انتقال و تبادل یون را از طریق مواضع رسانا دارند. غشاهای الکترولیتی پلیمری باید در کاربردهای مختلف از خواصی چون انعطاف پذیری و قابلیت فیلم شدن مناسب، ایمنی زیاد، رسانندگی یونی مناسب برای کاربردهای عملی، رسانندگی الکتریکی کم، استحکام مکانیکی خوب، پایداری گرمایی و الکتروشیمیایی مطلوب برخوردار باشند. در این مقاله، برای ایجاد درک کافی از غشاهای الکترولیتی پلیمری، ساختار شیمیایی مشخص، سازوکارهای انتقال یون، روش های بهبود خواص و همچنین کاربردهای الکترولیت های پلیمری (در کاربرد هایی نظیر پیل های سوختی، باتری ها، خازن ها و غیره) مرور شده است.

    کلیدواژگان: الکترولیت پلیمری، رسانندگی یونی، باتری یون لیتیم، پیل سوختی، ابرخازن
  • محمدحسین کرمی، مجید عبدوس*، محمدرضا کلائی، امید مرادی صفحات 42-53

    کیتوسان (CS) به عنوان پلیمری طبیعی به دلیل خواص مفید آن شامل عدم سمیت، خواص زیستی عالی، زیست تخریب پذیری و پیشبرد رسوب کلاژن در زمینه التیام زخم بسیار مطالعه شده است. با این حال، استحکام مکانیکی ضعیف و خواص ضدباکتری متوسط از معایبی هستند که کاربرد بالینی بیشتر آن را محدود می کند. کیتوسان کوپلیمری با زنجیر خطی از دی گلوکوزآمین و N- استیل بتادی گلوکوزامین است که با استیل زدایی کیتین تولید می شود. استیل زدایی به تشکیل گروه های آمین کاتیونی منجر می شود که در واقع پیش نیازی برای عملکرد ضدباکتری کیتوسان است. بسیاری از پژوهشگران استفاده از نانوفناوری به ویژه نانوذرات فلزی (MNPs) را به منظور بهبود استحکام مکانیکی و خواص ضدباکتری خاص کامپوزیت های کیتوسان با نتایج امیدبخش اتخاذ کرده اند. افزون بر این، کیتوسان به طور طبیعی به عنوان عامل کاهش دهنده برای نانوذرات فلزی عمل می کند که می تواند سمیت سلولی را نیز کاهش دهد. بنابراین کیتوسان در ترکیب با نانوذرات فلزی، فعالیت ضدباکتری، استحکام مکانیکی عالی و خواص ضدالتهابی نشان می دهد و قابلیت بالقوه زیادی برای شتاب دهی به فرایند التیام زخم دارد. شایان ذکر است، سازوکار عمل نانوذرات فلزی به دز وابسته است و غلظت بیش از حد می تواند سمیت سلولی درخور توجهی ایجاد کند. بازده بارگذاری و سرعت آزادسازی نانوذرات فلزی با توجه به فرایند ساخت تغییر می کند. از این رو، بررسی بیشتر دزبندی و روش های آماده سازی، پیش شرط ضروری برای کاربردهای بالینی است.

    کلیدواژگان: کیتوسان، نانوذرات فلزی، سمیت سلولی، باکتری ایستان، التیام زخم
  • فضه آریانسب* صفحات 54-69

    تابش خورشیدی منبع امیدوارکننده ای برای تبدیل و ذخیره پایدار انرژی در بسیاری از زمینه های علمی و فناوری است. در سال های اخیر، استفاده از جاذب های نورگرمایی واقع در فصل مشترک آب و هوا برای تولید بخار، توجه زیادی را جلب کرده است، زیرا تمرکز گرما موجب کاهش اتلاف آن به توده آب و در نهایت بهبود بازده تولید بخار خورشیدی می شود. ساختار جاذب ها و مقاومت به نمک، دو پارامتر اساسی برای پایداری انتقال آب و نمک زدایی هستند. مکسین (MXene) به عنوان عضو جدیدی از مواد دو بعدی، مزایایی از جمله رسانندگی فلزی، انعطاف پذیری و شیمی سطح متنوع و خواص نوری و مکانیکی مطلوب دارد. این ویژگی های منحصربه فرد توجه زیادی را جلب کرده و پژوهش های زیادی درباره مکسین انجام شده است. همچنین، برنامه های کاربردی نوآورانه در زمینه های مختلف گزارش شده است. به طور هم زمان، نانوکامپوزیت های مکسین-پلیمر توسعه یافته و ویژگی های شگفت انگیز بسیاری برای آن ها گزارش شده است. در این مقاله، مطالعات انجام شده در زمینه تهیه نانوکامپوزیت های مکسین-پلیمر و استفاده از آن ها در نمک زدایی آب با استفاده از انرژی خورشیدی مرور می شود. یادآور می شود، سال های اخیر مطالعات محدودی در این زمینه انجام گرفته است و قابلیت بالقوه زیادی برای پژوهش های بیشتر در این باره وجود دارد.

    کلیدواژگان: مکسین، نانوکامپوزیت های مکسین- پلیمر، غشاهای بر پایه پلیمر، انرژی خورشیدی، شیرین سازی آب
  • عباس کبریت چی*، حسین کریمی شهماروندی، میلاد قانع صفحات 70-79

    امروزه مواد پلیمری به دلیل برخورداری از خواص متنوع، هزینه بری کم و تولید انبوه و آسان، کاربردهای گسترده و متعددی یافته اند. کوپلیمر دست ه ای پلی تتراهیدروفوران پلی اتیلن گلیکول (TPEG) جزء پیش پلیمرها و پیش ساز های پلی یورتان ها هستند. پیونده این کوپلیمر با خاصیت انعطاف پذیری باعث افزایش انعطاف پذیری، افزایش ازدیاد طول و در نتیجه ارتقای خواص پلی یورتان می شود. در کار حاضر، سنتز پلی اتر به روش واپلیمرشدن شیمیایی از مواد اولیه پلیمری مرور شده است. TPEG پلی اتری پایان یافته با هیدروکسیل است که از مواد اولیه پلی تتراهیدروفوران(PTHF)  و پلی اتیلن گلیکول (PEG) در مجاورت کاتالیزگر اسیدی (سولفوریک اسید) با واکنش واپلیمرشدن شیمیایی سنتز می شود. سنتز دارای دو مرحله هم زمان واپلیمرشدن پلی تتراهیدروفوران با کاتالیزگر اسیدی و سپس جفت شدن محصول واپلیمرشدن با پلی اتیلن گلیکول است. عواملی مانند زمان و دمای واکنش، وزن مولکولی و نسبت مولی واکنش دهنده ها و غلظت کاتالیزگر اسیدی بر وزن مولکولی و بازده محصول اثرگذار است. در این کوپلیمر دست ه ای تتراهیدوفوران قطعه نرم کوپلیمر و دسته های اتیلن اکسید قطعه سخت کوپلیمر را تشکیل می دهند. نسبت قطعه نرم به قطعه سخت این پلیمر نقش مهمی در تعیین خواصی همانند گران روی، چگالی و دمای انتقال شیشه ای (Tg) دارد. شناسایی این پلیمر با استفاده از آزمون های مختلف از جمله طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR)، تجزیه گرماوزن سنجی (TGA)، گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC)، طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای کربن (13C NMR) و پروتون (1H NMR) انجام می شود. پژوهش ها نشان می دهد، کوپلیمر حاصل از نوع دسته ای تصادفی است. دمای انتقال شیشه ای  و ذوب TPEG به ترتیب برابر 73/5- و °C 8/74 است.

    کلیدواژگان: واپلیمرشدن، واپلیمرشدن شیمیایی، کوپلیمر بلوکی، پلی اتر خاتمه یافته با هیدروکسیل، TPEG
  • همکاران تحریریه صفحات 80-87
|
  • Hassan Arabi *, Zahra Zahra Issaabadi, Majid Karimi, Roghieh Jamjah Pages 3-14
    In some cases, the interaction between the polar group and the metal center leads to irreversible poisoning of the catalyst. In other cases, although the presence of a polar comonomer reduces the activity of the catalyst, it does not stop the polymerization and the process continues at a low speed. Also, one of the most critical issues in coordination copolymerization is the low percentage of comonomer insertion in the chain. Polar monomers may be less inclined to participate in the reaction than non-polar monomers. During the polymerization process, a series of side reactions may occur that lead to the production of neutral products and reduce the activity of the catalyst. Meanwhile, polar comonomer can cause irreversible deactivation of the catalyst by performing side reactions. Another problem that must be taken care of during the copolymerization of non-polar olefins with polar monomers is to perform polymerization in a way other than the coordination method, which will lead to the production of different products. In this article, in order to overcome the problems in coordination copolymerization, several important strategies have been reviewed.
    Keywords: coordination polymerization, copolymerization, olefin, polar monomer, Catalyst poisoning
  • Seyedeh Pantea Hosseini Largani, Hamed Salimi-Kenari *, Sayed Reza Nabavi, AhmadAli Rabinatj Darzi Pages 15-28

    Due to their high latent heat, phase change materials have can store and release a large amount of thermal energy during phase change. Meanwhile, phase change material nanoemulsions have received much attention due to their suitable heat transfer properties and high heat storage capacity. In addition to the sensible heat capacity of the carrier fluid, these materials also have the ability to store thermal energy by using the latent heat capacity of phase change materials in the form of a dispersed phase. Also, due to the large surface to volume ratio of the dispersed phase on very small scales, heat transfer accelerates in this nanoemulsion system. In the present work, a comprehensive study on the formulation, thermophysical and rheological properties of nanoemulsion phase change materials is presented, in order to provide an insight into the advantages and challenges of using these materials. In addition to the experimental investigations on emulsions stability during storage time, and under thermal cycles and shear mechanical stresses have also been discussed. The effect of droplet size, stabilizer type and dispersed phase concentration on supercooling and other rheological and thermophysical properties of nanoemulsions such as thermal conductivity and density have also been investigated in order to determine the cooling-heating rate and volume required for energy storage, respectively. Finally, the potential of phase change material nanoemulsions for the effective management of thermal energy and promoting the methods of using renewable energy in different fields has been reviewed.

    Keywords: Phase change material, nanoemulsion, Thermophysical properties, Supercooling, Stability
  • Mahdi Tohidian, Seifollah Jamalpour *, Sahar Enayati, Mobina Tohidian Pages 29-41

    In recent years, research on polymer electrolytes (PEs) has been developed, because these materials can be considered as a suitable alternative to liquid electrolytes in various applications. Using polymer electrolytes solve the problems of solvent leakage, dendrite growth (lithium dendrite in lithium ion batteries), internal short circuit, use of corrosive solvent and production of harmful gases. During the last three decades, the introduction of polymer electrolyte membranes has led to significant progress in expanding and improving the performance of electrochemical devices such as batteries, fuel cells, supercapacitors, sensors, solar cells, etc. In general, PEs are ion-doped structures that have the ability to transfer and exchange ions via ion conducting sites. In various applications, polymer electrolyte membranes should provide properties, such as flexibility and proper filmability, high safety, suitable ionic conductivity for practical applications, low electrical conductivity, good mechanical strength, and thermal and electrochemical stability. In this article, in order to develop a sufficient knowledge of polymer electrolyte membranes, their specific chemical structure, ion transport mechanisms, methods of improving properties, as well as the applications of polymer electrolytes (such as fuel cells, batteries, capacitors, etc.) has been reviewed

    Keywords: polymer electrolyte, ionic conductivity, Lithium battery, Fuel cell, Supercapacitor
  • MohammadHossein Karami, Majid Abdouss *, Mohammadreza Kalaee, Omid Moradi Pages 42-53

    Chitosan (CS) as a natural polymer has been widely studied in the field of wound healing due to its useful properties including non-toxicity, excellent biological properties, biodegradability and promotion of collagen deposition. However, low mechanical strength and moderate antibacterial properties are disadvantages that limit its further clinical application. Chitosan is a copolymer with a linear chain of diglucosamine and N-acetyl beta-glucosamine, which is produced by deacetylation of chitin. The deacetylation leads to the formation of cationic amine groups, which is actually a prerequisite for the antibacterial function of chitosan. Many researchers have adopted the use of nanotechnology, especially metal nanoparticles (MNPs), in order to improve the mechanical strength and specific antibacterial properties of chitosan composites with promising results. In addition, chitosan naturally acts as a reducing agent for metal nanoparticles, which can also reduce cytotoxicity. Therefore, chitosan in combination with metal nanoparticles exhibits antibacterial activity, excellent mechanical strength and anti-inflammatory properties and has great potential to accelerate the wound healing process. It is worth mentioning that the mechanism of action of metal nanoparticles is dose-dependent and excessive concentration can cause significant cytotoxicity. The loading efficiency and release rate of metal nanoparticles changes according to the manufacturing process. Hence, further investigation of dosage and preparation methods is a necessary prerequisite for clinical applications.

    Keywords: Chitosan, Metal nanoparticles, Cytotoxicity, Bacteriostatic, Wound healing
  • Fezzeh Aryanasab * Pages 54-69

    Solar radiation is a promising source for sustainable energy conversion and storage in many scientific and technological fields. Recently, the use of photothermal absorbers located at the water-air interface to generate steam has attracted a lot of attention, because the heat loss into the bulk water reduces by the localized heat, resulted in an improved solar steam efficiency. The structure of absorbers and salt resistance are two crucial parameters for water transport and desalination stability. As a new member of promising 2D materials, MXene has advantages including metallic conductivity, flexibility, diverse surface chemistry, and favorable optical and mechanical properties. These unique properties have attracted a lot of attention, and research on MXene has been intensively conducted and innovative applications have been reported in various fields. At the same time, various MXene/polymer nanocomposites have been developed and many wonderful results have been reported. In this article, the studies conducted in the field of MXene-polymer nanocomposite synthesis and their application in solar water desalination are reviewed. It should be noted that in recent years, limited studies have been done in this field, and there is a very high potential for further research.

    Keywords: Mxene, MXene-polymer nanocomposite, polymer-based membrane, solar energy, Water Desalination
  • Abbas Kebritchi *, Hossein Karimi Shahmarvandi, Milad Qane Pages 70-79

    Today, polymer materials are widely used due to their diverse properties, low cost, and easy mass production. Polytetrahydrofuran polyethylene glycol (TPEG) block copolymer is one of the prepolymers and precursors of polyurethanes. Polytetrahydrofuran polyethylene glycol block copolymer binder with its flexibility property increases flexibility and elongation, and as a result improves polyurethane properties. In the present work, the synthesis of polyether by chemical depolymerization method from polymer raw materials has been reviewed. TPEG is a hydroxyl-terminated polyether that is synthesized from the raw materials of polytetrahydrofuran (PTHF) and polyethylene glycol (PEG) in the presence of an acid catalyst (sulfuric acid) by chemical polymerization reaction. The synthesis has two simultaneous stages: polymerization of polytetrahydrofuran with an acid catalyst and then coupling the obtained product with polyethylene glycol. Factors such as reaction time and temperature, molecular weight and molar ratio of the reactants and acid catalyst concentration affect the molecular weight and the yield of production. In this copolymer, tetrahydofuran blocks form the soft segment and ethylene oxide blocks form the hard segment of the copolymer. The ratio of the soft segment to the hard segment of this polymer plays an important role in determining properties such as viscosity, density, and glass transition temperature (Tg). Characterization of this polymer is done using various tests including Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), carbon and proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C NMR and 1H NMR). Researches show that the resulting copolymer is a random block copolymer. The glass transition temperature and melting point of TPEG are -73.5 ℃ and 8.74 ℃, respectively.

    Keywords: Depolymerization, Chemical Depolymerization, block copolymer, Hydroxyl Terminated polyether, TPEG
  • Editor Staffs Pages 80-87