فهرست مطالب

علم و مهندسی سرامیک - سال یکم شماره 1 (تابستان 1391)
  • سال یکم شماره 1 (تابستان 1391)
  • 84 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1391/09/20
  • تعداد عناوین: 7
|
  • ملیسا باقری نیا، حمیدرضا رضایی، جعفر جوادپور، حسین قصاعی، امیر قاسمی صفحه 1
    در این پژوهش پودر زیرکونیا با استفاده از نمک های اکسی کلراید زیرکونیوم و نیترات سریم بعنوان پایدارساز، در 2 نوع 0 و 10%وزنی نانو ذرات زیرکونیایی افزوده شده در حین سنتز، به روش هم رسوبی، تهیه گردید. دمای مناسب برای تبلور رسوب خشک شده و خواص فیزیکی پودرهای کلسینه شده با استفاده از روش های آنالیز حرارتی افتراقی(DTA)، پراش اشعه ایکس(XRD)، پراکنش نور لیزر(DLS) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مورد بررسی قرار گرفتند. نانو ذرات زیرکونیایی بعنوان مراکز جوانه زنی ناهمگن عمل نموند، لذا اندازه بلورک ها افزایش یافتند. همچنین مقایسه رفتار پرس پذیری پودرهای کلسینه شده نشان داد، نسبت شیب منحنی تغییر دانسیته خام بر حسب لگاریتم فشار پرس نمونه بدون ذرات افزوده شده زیرکونیا در ناحیه سوم به دوم (A3/A2=α)، از عدد کوچکتری برخوردار باشد، نمونه قابلیت پرس پذیری بیشتری دارد. لذا طبق مشاهدات بدست آمده افزایش دانسیته خام در نمونه ی 0%وزنی ذرات زیرکونیا نسبت به نمونه ی حاوی10% وزنی بیشتر بود.
    کلیدواژگان: پودر زیرکونیا، بلورک، ذره اولیه، آگلومره، منحنی پرس پذیری
  • تهمینه گیوه کی، ابراهیم قاسمی، فرهود نجفی، سعید باغشاهی، علی نعمتی صفحه 9
    در این تحقیق نانو ذرات اکسید آهن مگنتیت با استفاده از روش همرسوبی تهیه و پایداری کلوییدی آنها با استفاده از سه نوع ماده فعال سطح پلیمری شانه ای برپایه پلی آکریلیک اسید-پلی اتیلن گلیکول آکریلات در محیط آبی مورد بررسی قرار گرفت. تفاوت مواد فعال سطح شانه ای در سه نوع پلی اتیلن گلیکول با وزن ملکولی 1000، 2000 و 4000 بود که به بدنه هیدروفوب آکریلاتی متصل است. تاثیر پارامترهای دما و زمان واکنش بر اندازه ذرات تشکیل شده مطالعه شد. محدوده دمایی، بین 27 تا C90 و محدوده زمانی بین 10 تا 40 دقیقه انتخاب شد. برای بدست آوردن نانو ذرات مگنتیت، کلرید های آهن دو و سه ظرفیتی با تنظیم pH توسط آمونیاک رسوب داده شد. برای بررسی توزیع اندازه ذرات و بررسی پایداری از روش های تفرق دینامیک لیزری (DLS) وکدورت سنجی استفاده شد. اتصال سطحی مواد فعال سطح شانه ای بر روی نانو ذرات با استفاده از روش FTIRبررسی شد. نتایج حاصل نشان داد که بسته به نوع فعال سطح شانه ای استفاده شده در محیط آبی، اندازه ذرات متفاوت می باشد و فعال سطح با شانه های پلی اتیلن گلیکول با وزن ملکولی 2000 برای دستیابی به اندازه ذرات کوچک تر و پایداری بهتر، نسبت به دو نوع دیگر مناسب تر است. همچنین مشخص شد که مقدار 22 درصد وزنی از این فعال سطحی، دمای سنتز C70 و زمان واکنش 20 دقیقه، مناسب ترین مقادیر برای دستیابی به بیشترین پایداری است. در این شرایط، اندازه هیدرو دینامیکی ذرات nm80 به دست آمد.
    کلیدواژگان: فعال سطح پلیمری شانه ای، پایداری، نانو ذرات، اکسید آهن، فرو سیال
  • الهه خوش امید، رحیم نقی زاده، حمیدرضا رضایی، سعید باغشاهی صفحه 21
    نیترید و کربونیترید تیتانیوم دارای نقطه ذوب بالا، مقاومت شیمیایی خوب در برابر سرباره ها می‮باشند و کامپوزیت آنها با اکسیدها و غیراکسیدهای دیگر، پتانسیل خوبی برای کاربرد دارد. هدف از این تحقیق، بررسی سنتز کامپوزیت MgAl2O4-Ti(C،N) با استفاده از مواداولیه Al، MgO،TiO2 به روش احیای آلومینوترمیک در بستر کک است. مواد‮اولیه فوق بدون افزودنی و یا با افزودنی دوده کربن و شکر مخلوط شدند و پس از پرس، نمونه ها در بستر کک در دماهای Co 1600-1200 در کوره الکتریکی پخت گردیدند. نتایج الگوی اشعه X نشان داد که در کلیه نمونه ها در دمای Co 1300-1200 فازهای موجود شامل اسپینل (MgAl2O4)، تیتانات منیزیم (MgTi2O5) یا محلول‮جامد آن با تیتانات آلومینیوم، کوراندوم، روتایل و اکسیدهای فرعی آن و پری‮کلاز می‮باشد. با ادامه حرارت دادن در نمونه های بدون افزودنی و با افزودنی دوده‮کربن در دمای C o 1600 کامپوزیت MgAl2O4-Ti(C،N) به طور کامل تشکیل می‮گردد، ولی در نمونه های حاوی شکر تشکیل کامل این کامپوزیت در دمای Co 1400 رخ داد.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬
    کلیدواژگان: کامپوزیت (MgAl2O4، Ti(C، N، احیای آلومینوترمیک
  • عالیه افضل القوم، لیلا سمیعی، علی بیت اللهی، سید محمد میرکاظمی صفحه 31
    در این تحقیق سل های پایدار تیتانیای مزوساختار با استفاده از قالب گیرهای نرم مایسل های کوپلیمر بلوکی P123و به کارگیری هم زمان هیدرولیز کنترل شده پیش ماده تیتانیم ایزوپروپوکساید(TTIP) در محیط الکلی سنتز شدند. به منظور بررسی تاثیر افزودنی هگزان بر ویژگی های سلو تجمع های یونیمرهای P123، از دو نسبت مولی هگزان به P123 معادل 60 و 240 نیز در ترکیب سل استفاده گردید. اثر عوامل فرایندی مانند مرحله افزودن هگزان به سل و زمان پیرسازی آن در دمای 50 ̊C (در زمان های 1 روز و 14 روز)، علاوه بر نسبت مولی هگزانبر توزیع اندازه ذرات و خوشه های تشکیل شده به وسیله تکنیک پراکندگی نور دینامیک (DLS) مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی منحنی های DLS مربوط به اثر مرحله افزودن هگزان نشان داد کهبهترین نتایج از لحاظ بزرگ تر شدن اندازه خوشه های یونیمری پلیمر و پیوستن دوتایی ها به یکدیگر و تشکیل مایسل، با افزودن هگزان به محلول حاوی پیش ماده تیتانیمی در مقایسه با افزودن آن به محلول پلیمری P 123 یا پس از تکمیل هیدرولیز به دست می آید. مقایسه منحنی های حاصل از آنالیز سل بدون هگزان با سل های محتوی هگزان در هر دو نسبت مولی نشان داد که در حضور هگزان، توزیع اندازه خوشه های یونیمری ایجاد شده به اندازه های کوچک تر انتقال یافته است؛ به نحوی که افزودنی هگزان با نسبت مولی 240از اتصال و مجتمع شدن یونیمرها به شکل مایسل ممانعت نمود.اگرچه در نسبت مولی 60 در مقایسه با نسبت مولی 240، وضعیت متفاوتی به لحاظ تشکیل خوشه های یونیمری ایجاد شد و توزیع اندازه اجزا به اندازه مایسل ها رسید. همچنین بررسی منحنی های حاصل از آنالیزDLS نشان داد که زمان پیرسازی 14 روز در نسبت مولی 60 موجب تشکیل مایسل هایی با توزیع اندازه یکنواخت nm19گردیده است.
    کلیدواژگان: سل تیتانیا، یونیمر، مایسل، مزوتخلخل، عامل متورم کننده
  • امیرحسین حکمی والا، میترا اسدی عیدیوند، ارغوان فرزادی، مهران صولتی هشجین صفحه 45
    متداول ترین روش سنتز کلسیم فسفات های دوفازی برای کاربرد به عنوان بیومتریال، روش رسوب از محلول است. در این روش کنترل شرایط و عوامل واکنش از اهمیت بسیاری برخوردار است. برای پیش بینی شرایط چنین واکنشی می توان از روش های محاسباتی مانند شبکه های عصبی مصنوعی استفاده کرد. شبکه های عصبی مصنوعی نوعی مدل سازی با الهام از سیستم های عصبی موجودات زنده هستند که مسائل را به نحو ساده تری قابل درک و توصیف می کنند. سنتز پودرها با استفاده از محلول های حاوی کلسیم و فسفر با نسبت های مختلف Ca به P صورت پذیرفت. pH محیط واکنش با استفاده از نیتریک اسید و سدیم هیدروکسید تنظیم شد. رسوب های حاصل به مدت یک ساعت در دمای 1100 درجه سلسیوس حرارت داده شدند. ترکیب شیمیایی پودرهای سنتز شده و نسبتCa/P در نمونه ها با استفاده از دستگاه پلاسمای جفت شده القایی تعیین شد. فازها و گروه های عاملی موجود در نمونه ها به ترتیب با استفاده از روش پراش پرتو ایکس و روش انتقال فوریه فروسرخ مشخص شدند. چهار شبکه سه لایه با الگوریتم یادگیری پس انتشار خطا با ده نورون در لایه مخفی و تابع تحریک سیگموئید خطی و الگوریتم یادگیری لونبرگ-مارکوارت با استفاده از داده های به دست آمده از آزمایش در چهار شکل متفاوت طراحی شد. بهترین نتیجه مربوط به شبکه ای با 80 درصد از داده ها برای مرحله یادگیری، 15 درصد برای مرحله اعتبارسنجی و 5 درصد برای مرحله آزمون بود. برای اطمینان از عملکرد مطلوب شبکه ها، هر کدام از چهار شبکه با استفاده از چهار داده جدید مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که نتایج تخمین زده شده توسط شبکه با نتایج به دست آمده از آزمایش مطابقت دارد.
    کلیدواژگان: کلیسیم فسفات دوفازی، سنتز شیمیایی، شبکه عصبی مصنوعی
  • سیدمحمود ربیعی، علیرضا فتحی، میثاق عزیزیان، ایلیا محمدپور صفحه 57
    در این تحقیق به منظور بهبود خواص سطحی و زیستی فولاد زنگ نزن L316 از پوشش شیشه زیست فعال استفاده شده است. شیشه زیست فعال به روش سل- ژل تهیه شد و سپس به کمک آنالیز حرارتی افتراقی DTA ارزیابی گردید. فولاد زنگ نزن در محلول تهیه شده غوطه ور شده و سپس اثر عملیات حرارتی به وسیله تابش لیزر CO2 با توان های 5 و 10 وات وکوره الکتریکی مورد بررسی قرارگرفت. خواص ساختاری و توپوگرافی شیشه ها توسط آنالیزهای XRD، FTIR، SEM و AFM بررسی شدند. نتایج نشان می دهند که نمونه تولید شده به روش سل-ژل پس از عملیات حرارتی در کوره، به صورت جزئی کریستالیزه شده و فاز هیدروکسی آپاتیت شکل گرفته است. درحالیکه نمونه های پایدار سازی شده توسط لیزر همچنان به صورت آمورف باقی مانده اند.
    کلیدواژگان: شیشه زیست فعال، پوشش دهی، سل، ژل، لیزر CO2
  • لیلا سمیعی، فاطمه گودرزوند چگینی صفحه 65
    هدف از پژوهش حاضر، بررسی تاثیر زیر پایه های مختلف کربنی بر عملکرد الکتروشیمیایی پیل سوختی دما پایین پلیمری بوده است. در همین راستا نمونه های کربنی مزوپور CMK-3 تهیه شده به روش قالبگیری سخت توسط اکسید نیکل، کربن نانوتیوب و پلانین عامل دار گردیدند. سپس بررسی های ساختاری بر روی الکتروکاتالیستهای تهیه شده توسط تکنیکهای آنالیز پراش اشعه ایکس در یک بازه زاویه ای کوچک ((SAXRD، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و جذب و واجذب نیتروژن صورت گرفت. نتایج نشان می دهند که مزوساختار کربنی در اثر عامل دار شدن توسط NiO و CNT تخریب می شوند. همچنین مطالعات پراش اشعه ایکس در یک بازه زاویه ای پهن (WAXRD) پراش اشعه ایکس در یک بازه زاویه ای کوچک ثابت می کند که بلورکهای پلاتین کوچکتری در نمونه های مزوپور در مقایسه با نمونه کربن ولکان تشکیل می شود. نتایج منحنی های پلاریزاسیون نیز تائید می کنند که پایه کربنی کامپوزیتی تهیه شده از کربن مزوپور-کربن نانوتیوب دارای بهترین عملکرد الکتروشیمیایی در مقایسه با سایر نمونه های مورد مطالعه نظیر کربن تجاری می باشد.
    کلیدواژگان: پیلهای سوختی دما پائین، واکنش احیاء اکسیژن، الکتروکاتالیست، کربن مزوپور
|
  • Page 1
    In the current investigation، zirconia nanopowders with zirconia nanoparticles content of 0 and 10 %wt was synthesized via chemical co-precipitation method. Zirconium oxycloride and cerium nitrate salts were used as the precursors. Calcined nanopowder of zirconia was added through synthesis processing of the two types of 0 and 10%wt zirconia nanopowders. Appropriate calcined temperature of dried powders and physical properties of the resultant powders were studied by Differential Thermal Analysis (DTA)، X-ray diffraction (XRD)، specific surface area measurement by BET method، Dynamic Light Scattering (DLS) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Added zirconia nanoparticles act as heterogeneous sites، so crystallite size was enlarged. The compaction behavior of the calcined powders revealed that however less value in the slope of the raw density curve on the pressure logarithm (α=A3/A2)، caused in better compressibility of the specimen. Based on the results، raw density increasing in the sample without zirconia particle (%0 wt) was higher than the sample with zirconia particle content of 10% wt.
    Keywords: zirconia powder, crystallite, primary particle, agglomerate, compressibility curve
  • Page 9
    In this research، magnetite iron oxide nanoparticles were synthesized via coprecipitation method and their colloidal stability was investigated using 3 different comb polymeric surfactants based on polyacrylic acid-co-polyethylene glycol acrylate in water media. The difference of these surfactants is in tree type of polyethylene glycol with molecular weights of 1000، 2000 and 4000 which is connected to hydrophobic acrylate chain. The effects of synthesis temperature and time on particle sizes were studied. The temperature and time range was determined 27-90C and 10-40 min، respectively. To synthesis of magnetite nanoparticles، ferric and ferrous chlorides were precipitated with pH adjustment using ammonia (25 wt %) solution. The size distribution and stability of particles were studied via dynamic light scattering (DLS) and turbidimetry، respectively. The attachment of surfactants on nanoparticles was studied using fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Results showed that the particle sizes are different related to molecular weights of polyethylene glycol in comb polymeric surfactants. The com polymeric surfactant with polyethylene glycol Mw=2000 was lead to lower mean particle size and better stability relative to others. Moreover it was revealed that the best magnitude colloidal stability was with 22 wt % from comb polymeric surfactant having polyethylene glycol Mw=2000 at 70C for 20 min. The hydrodynamic size of particles was 80nm in this condition.
    Keywords: surfactant, stability, nanoparticles, iron oxide, ferrofluid
  • Page 21
    Titanium nitride and carbonitride have high melting point and good chemical resistance to slag. Composites of Ti (C،N) and TiN with oxides and non-oxide ceramic have potential application in structural and refractory industries. In this paper the synthesis of MgAl2O4-Ti (C،N) composites by aluminothermic reduction from MgO، Al and TiO2 mix in coke bed was investigated. The effect of carbon black and sugar to above mix was also determined. The bodies after pressing، were fired in coke bed in temperature range 1200-1600˚C in electrical furnace. MgTi2O5، Corundum، rutile and suboxides of titanium phases were present at 1200-1300˚C in the microstructure. By increasing the temperature to 1400 and 1600˚C for sugar and carbon black containing samples respectively، MgAl2O4 and Ti (C،N) phases were established as main phases.
    Keywords: MgAl2O4, Ti(C, N) composite, Aluminothrmic reduction
  • Page 31
    In this research، stable mesostructured titania sols were synthesized employing P123 block copolymer as soft template under controlled hydrolysis of titanium isopropoxide (TTIP) in alcoholic media. In order to study the effect of Hexane additive on the sol characteristics and aggregation of the P123 unimers، two molar ratios of Hexane to P123 (H/P) of 60 and 240 were used in the sol composition. The effect of addition stage of Hexane to the sol and aging time (at 50 ˚Cfor 1 and 14 days) on the size distribution of unimeric clusters were also investigated by dynamic light scattering (DLS) technique. It was shown that the stage of addition has a marked effect on the size distribution of the clusters formed. Comparison ofDLS plots for the prepared sols with and without Hexane revealed a shift towards smaller sizes for the former. Further، no signs of micelle formation could be detected for the sample containing the highest Hexane content، based on DLS results. However، for the sample with H/P molar ratio of 60 aged for 1 and 14 days،rising sizes of the clusters close to P123 micelle size was noticed. This reached to 19 nm for the sample with 60 H/Pmolar ratio aged for 14 days. Finally، micelle formation and micellar aggregation will be discussed for the system studied here.
    Keywords: Titania sol, unimer, micelle, mesoporous, swelling agent, DLS technique
  • Page 45
    Wet chemical methods are the most widely used routes for biphasic calcium phosphate bioceramics synthesis in which control of synthesis condition and reaction factors are very important. To predict and control the synthesis condition، mathematical models can be used. Artificial neural networks are computational tools inspired by the nervous systems of living organisms that help us to get better understanding about the complicated problems. Powders were synthesized using aqueous solution containing different calcium /phosphorus ratio. HNO3 and NH4OH were used to adjust the pH of the solution mixture during the process. The precipitation was calcined at 1100˚ C for one hour. The chemical composition and Ca/P ratio were determined by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy. Phase identification of powders and evaluation of the functional groups of specimens were carried out by X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy respectively. Four three-layered feed forward networks with ten neurons in the hidden layer، linear sigmoid stimulation and Levenberg-Marquardt learning algorithm were trained using data obtained from the experiments designed in four different patterns. The best result was obtained with the network consists of 80% training process، 15% validation process and 5% testing process samples by changing number of samples in each step. To ensure optimal performance of four networks، each network was studied using four new data. The predicted results show a good comparison with those obtained experimentally.
    Keywords: Biphasic Calcium Phosphate, Chemical Synthesis, Artificial Neural Network
  • Page 57
    In this study، bioactive glass coating was used for improvement of surface and bioactivity of stainless steel 316L. Bioactive glass was made by sol–gel technique and thermal properties of the prepared powder were studied using differential thermal analysis (DTA). Stainless steel was immersed in the solution and afterward، effect of heat treatment by CO2 laser with 5 and 10 w and an electrical furnace was investigated. The structural and topographical properties of the glasses were studied using، XRD، FTIR، SEM and AFM techniques. The results showed، the sample was prepared by sol-gel method after heat treatment in furnace has been partially crystallized to hydroxyapatite. Whereas، the samples were prepared by laser remained amorphous.
    Keywords: Bioactive, glass, Coating, Sol, gel, CO2 laser
  • Page 65
    In the work presented here، attempt is made to study the effect of different carbon supports on the electrochemical behavior of Pt/Carbon supports. In this respect، the carbon mesoporous samples (CMK-3) prepared by hard templating method were functionalized with Nickel oxide، Carbon nanotube and Platinum. Then all the materials have been characterized by XRD (Low&high)، N2 adsorption–desorption isotherms، transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution field emission scanning electron (FESEM). The results showed the mesostructural structure has been destroyed by functionalization of CMK3 with NiO and CNT. Furthermore، The WAXRD patterns revealed the formation of smaller Pt crystallites in relative to Vulcan supports. Finally، obtaining the polarization curves for the fabricated MEAs with Pt loading of 0. 5 mg cm-2 demonstrated that the CMK3-CNT-20Pt catalyst shows a considerably better performance than the other samples.
    Keywords: Proton exchange membrane fuel cell, Oxygen reduction reaction (ORR), Electrocatalyst, Carbon mesoporous, MWCNT