فهرست مطالب

مجله مواد نوین
سال چهارم شماره 2 (پیاپی 14، زمستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/10/07
  • تعداد عناوین: 8
|
  • احمدرضا عارف پور احمدرضا عارف پور*، احمد منشی احمد منشی، حمیدرضا ربیعی حمیدرضا ربیعی صفحات 1-10
    هدف از انجام این پژوهش، بررسی اثر سیالیت پودرهای قالب ریخته گری مداوم فولاد با سرعت بالا در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از آنالیز میکروسکوپ حرارتی و تغییر در ترکیب شیمیایی آنها می باشد. بدین منظور از دستگاه میکروسکوپ حرارتی جهت مقایسه سیالیت پودرهای تولیدی با پودر قالب صنعتی استفاده گردید. نتایج آنالیز نشان داد که، یک نمونه مشابه سازی شده پودر قالب صنعتی با استفاده از فلورین و چهار نمونه کم فلورین با استفاده از ترکیب هایی نظیر اکسید آهن، اکسید روی، کربنات سدیم و اکسید تیتانیوم حاصل گردید که دارای سیالیت مشابهی با پودر قالب صنعتی بودند که این ترکیب ها می توانند جایگزین مناسبی برای پودر قالب مورد استفاده در صنعت ریخته گری مداوم فولاد با سرعت بالا باشند.
    کلیدواژگان: پودر قالب، سیالیت، میکروسکوپ حرارتی
  • افسانه امیری*، فروغ حافظی صفحات 11-30
    به دلیل نارسایی های پلیمرها و سرامیک ها به صورت تک جزیی در ترمیم و بازسازی عیوب استخوانی، توجه زیادی به توسعه ی کامپوزیت های دوجزیی پلیمر- سرامیک معطوف شده است، تا با ترکیب این دو دسته از مواد، تلفیقی از خواص هدایت استخوانی، قابلیت پیوند با استخوان، پایداری مکانیکی سرامیک ها به همراه انعطاف پذیری و خواص مکانیکی دینامیکی پلیمرها به دست آید. در این پژوهش شیشه بیو اکتیو حاوی منیزیم به روش سل- ژل ساخت و مشخصه یابی شده است. اکسید منیزیم در این نوع از شیشه بیواکتیو سنتز شده هیچ تاثیر مخربی بر مراحل آماده سازی و عملیات حرارتی نداشته، بلکه از پوکی استخوان در مکان های آسیب دیده جلوگیری می کند. آزمایش پراش اشعه الکترونی (XRD) و طیف سنجی مادون قرمز انتقال فوریه (FTIR) نشان می دهد که نانو بیوشیشه ی سنتز شده آمورف و دارای ترکیب شیمیایی استوکیومتری شیشه بیواکتیو است. تصاویر TEM و SEM نشان می دهد کهمیانگین اندازه ذرات شیشه ی بیواکتیو در 70-20 نانومتر است و نتایج نانو شیشه های زیست سازگار و زیست تخریب می تواند جایگزین بسیار مناسب کاشت و ترمیم استخوان باشد.
    کلیدواژگان: نانو شیشه، زیست تخریب پذیر، مهندسی بافت، استخوان
  • راضیه ثانی*، علی بیت اللهی صفحات 31-40
    در این پژوهش، تحولات فازی نانو ذرات فریت کبالت تهیه شده به روش فعال سازی مکانیکی محدود و عملیات حرارتی، در مقایسه با روش سنتی متالورژی پودر (روش مخلوط اکسیدها)، بررسی گردید. مواد اولیه پودرهای هماتیت و کبالت فلزی بودند که با نسبت مولی یک به یک مخلوط شدند و در هر دو روش ذکر شده، مورد استفاده قرار گرفتند. فعال سازی مکانیکی بر روی مخلوط پودری به وسیله آسیای پر انرژی Spex 8000 به مدت 1 ساعت صورت پذیرفت. نمونه های تهیه شده، به وسیله آنالیز اشعهX و آزمایشVSM، مورد بررسی قرار گرفتند. بررسی تحولات فازی نمونه های تهیه شده از روش مخلوط اکسیدها و نمونه های تهیه شده از روش آلیاژسازی مکانیکی که هر دو در دماهای یکسان عملیات حرارتی شده اند، بیانگر این نکته بود که تشکیل فاز فریت کبالت برای نمونه های کار مکانیکی شده از دماهای پایین تر و با منحنی های پراش قوی تر شروع شده است. هم چنین، افزایش دما، سبب تکمیل تشکیل فاز فریت کبالت گردیده است. بررسی خواص مغناطیسی نمونه های تهیه شده از هر دو روش که در دمای oC850 عملیات حرارتی شده اند، افزایش خواص مغناطیسی برای نمونه کار مکانیکی شده نسبت به نمونه ی تهیه شده به روش سنتی متالورژی پودر را نشان داد.
    کلیدواژگان: فعال سازی مکانیکی، فریت کبالت، مخلوط اکسیدها، تحولات فازی
  • فاطمه سادات تلاتری*، محمد جعفر هادیان فرد، رسول امینی، مرتضی علیزاده صفحات 41-54
    پیشرفت روزافزون صنعت میکروالکترونیک، نیازمند ارتقای مواد الکترونیکی پیشرفته از جمله سرامیک های دی الکتریک با ثابت دی الکتریک بالا برای کاربردهایی نظیر خازن ها می باشد. دی الکتریک های برپایه اکسید نیکل دسته ای از این مواد پیشرفته می باشند، که به علت داشتن ثابت دی الکتریک بسیار بالا در محدوده دمایی گسترده، در سال های اخیر مورد توجه محققان بوده اند. در این پژوهش، سرامیک دی الکتریک Li0.05Ni0.95O برای اولین بار به روش آلیاژسازی مکانیکی تولید شد. ساختار و ریزساختار پودرهای آسیاکاری شده در زمان های گوناگون آسیاکاری، با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی گردید و آنالیز کمی الگوی XRD بر مبنای روش رتویلد صورت گرفت. بررسی ها نشان دهنده تشکیل پودرهایی با ساختار نانوبلور و اندازه ذرات زیرمیکرونی در طی آسیاکاری بود که اندازه بلورها و ذرات پس از آسیاکاری به مدت 24 ساعت، به ترتیب به مقداری حدود 20 نانومتر و 200 نانومتر رسید. برای رسیدن به ترکیب دی الکتریک مطلوب، پودر Li0.05Ni0.95Oآسیاکاری شده به مدت 24 ساعت و اکسید آهن (Fe2O3)، با یکدیگر مخلوط شدند و پس از سینتر، مورفولوژی قطعهLi0.05Fe0.02Ni 0.93O با استفاده از SEM مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که اندازه دانه ها هم چنان در محدوده ی پایین زیرمیکرونی باقی مانده است. با اندازه گیری خواص دی الکتریک نمونه Li0.05Fe0.02Ni 0.93O، به وسیله دستگاه meter LCR در محدوده فرکانسی 120 هرتز تا 200 کیلوهرتز، ثابت دی الکتریک بالا (حدود 5000) و اتلاف مناسب و پایدار (حدود 9/0) در فرکانس 20 کیلوهرتز بدست آمد که تا فرکانس 200 کیلوهرتز تقریبا ثابت باقی ماند.
    کلیدواژگان: سرامیک دی الکتریک، اکسید نیکل، آلیاژسازی مکانیکی، نانوبلور، ثابت دی الکتریک
  • محمد دوازده امامی*، راحله معمارزاده، سیروس جوادپور صفحات 55-66
    در این مقاله، به بررسی اثر افزودن نانو ذرات اکسید قلع (SnO2) به پلی(3،4 اتیلن دی اکسی تیوفن) پلی(استیرن سولفونیت) (PEDOT:PSS) جهت تولید نانوکامپوزیت لایه نازک PEDOT:PSS/SnO2 به عنوان حسگر گاز مونواکسید کربن (CO) پرداخته شده است. تولید لایه نازک این کامپوزیت به وسیله دستگاه پوشش دهنده چرخشی انجام شده است. نانوکامپوزیت به دست آمده با استفاده از تکنیک های آزمایشگاهی FTIR، AFM و XPS مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور تعیین دمای کارکرد مناسب، مقدار حساسیت حسگر در دماهای متفاوت بررسی شد. در پایان آزمایش ها سعی شده است تا مقدار بهینه ی درصد جرمی نانوذرات SnO2 در نانوکامپوزیت ساخته شده جهت مناسب سازی حساسیت و به گزینی حسگر گاز CO به دست آید. هم چنین در این آزمایش ها به بررسی اثر رطوبت بر مقدار پاسخگویی حسگر نسبت به گاز CO پرداخته شده است. از خصوصیت های این حسگر می توان به پاسخگویی در دمای محیط، زمان پاسخگویی کوتاه و هم چنین ساخت آسان اشاره کرد.
    کلیدواژگان: حسگر گاز، مونواکسید کربن، PEDOT:PSS، اکسید قلع، نانوکامپوزیت
  • مهشید رشیدی*، محمد علی بوترابی صفحات 67-78
    در این پژوهش، اثر زمان آستنیته کردن بر تغییرات ریزساختاری در حین عملیات حرارتی دوفازی سازی در چدن های نشکن آلومینیوم دار بررسی گردیده است. بدین منظور نمونه های چدن نشکن تهیه شده پس از انجام عملیات آنیل فریتی، به مدت 10دقیقه در کوره اتمسفر هوا در دمایC° 600 پیشگرم و سریعا به محیط آلومینیوم با دو دمای C°920 و C°950 منتقل و از زمان 1 دقیقه تا 15 دقیقه آستنیته و سپس در روغن با دمای C°25 کوئنچ شدند. نتایج بررسی های میکروسکوپ نوری و الکترونی از نمونه های مزبور نشان داد که در زمان های آستنیته جزئی، فاز مارتنزیت بیش تر در مناطق بین سلولی و کمتر در اطراف گرافیت های کروی تشکیل شده است، که با افزایش زمان آستنیته جزئی مقدار فاز مارتنزیت تشکیل شده افزایش می یابد. هم چنین با افزایش دمای آستنیته جزئی در یک زمان آستنیته جزئی مشخص، مقدار مارتنزیت تشکیل شده بیش تر بوده و سرعت افزایش تشکیل فاز مارتنزیت در دمای C°950 بیش تر از دمای C°920 می باشد. در زمان 4 دقیقه در دمای C°950 فاز مارتنزیت تشکیل شده حداکثر تا 7/90% ساختار را تشکیل می دهد.
    کلیدواژگان: چدن نشکن آلومینیوم دار، چدن نشکن دوفازی، فریتی، مارتنزیتی، ریزساختار
  • نسیم بازوبندی*، سید مجتبی زبرجد، سیدعبدالکریم سجادی صفحات 79-92
    در این پژوهش، به منظور بررسی نقش نانوذرات کربنات کلسیم بر مقاومت خراش پلی اتیلن (PE)، آزمون خراش در شرایط گوناگون انجام پذیرفت. بدین منظور در ابتدا نمونه های نانوکامپوزیتی زمینه PE تقویت شده با درصدهای وزنی متفاوت از نانوذرات کربنات کلسیم (0، 5، 5/7 و10) تولید گردید. برای بررسی ریزساختار نمونه های پلی اتیلن و پلی اتیلن تقویت شده با %10 وزنی نانوذرات کربنات کلسیم، این نمونه ها در حلال تولوئن تبلور یافتند و بعد از اچ شدن با محلولی حاوی پتاسیم پرمنگنات، با استفاده از میکروسکوپ SEM مورد مشاهده قرار گرفتند. نمونه های نانوکامپوزیتی با استفاده از یک خراشنده ی مخروطی و در نیروهای عمودی 5، 15 و 25 نیوتن و سرعت خراش mm/s 1 مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای بیان مقاوت ماده در مقابل فرایند خراشیدن، سختی خراش هر نمونه بدست آورده شد. سطح تعدادی از نمونه های خراش یافته به وسیله میکروسکوپ الکترونی مورد ارزیابی قرار گرفت. تصاویر ریزساختار نمونه ها نشان می دهد که با افزودن نانوذرات کربنات کلسیم به پلی اتیلن، قطر اسفرولیت های نواری کاهش می یابد. نتایج آزمون خراش بیان می کند که افزودن نانوذرات کربنات کلسیم، به پلی اتیلن در تمام نیروهای عمودی و موجب افزایش مقاومت خراش نمونه ها می شود. البته این روند افزایش در نیروهای عمودی کوچک تر، محسوس تر می باشد. با مقایسه ی پلی اتیلن و نانوکامپوزیت حاوی 10% وزنی کربنات کلسیم، مکانیزم تغییرشکل در نیروی کم تر از 25 نیوتن، برای هر دو یکسان بوده و از نوع شخم زدن نرم است. در حالی که در نیروی 25 نیوتن، برای PE، آسیب پولک ماهی و برای کامپوزیت از نوع سیلان مومسان می باشد
    کلیدواژگان: پلی اتیلن، نانوذرات کربنات کلسیم، فیلم، تغییرشکل سطحی، خراش
  • وحید ضرغامی، محمدرضا محمدی* صفحات 93-102
    در این پژوهش، نانوساختارهای کادمیم سلنید به روش سلووترمال سنتز شدند. هدف از این پژوهش، بررسی اثر نوع حلال بر مورفولوژی و ساختار کریستالی نانوساختارهای کادمیم سلنید حاصل از فرایند سلووترمال می باشد. مورفولوژی با استفاده از تصاویر FE-SEM مورد مطالعه قرار گرفت. مورفولوژی های گوناگونی شامل گلبرگی مانند در حضور اتانول آمین، ترکیبی از نانو ذرات و نانو میله ها در حضور تری اتیلن تترا آمین و نانو میله هایی با طول متوسط یک میکرومتر در حضور اتیلن دی آمین حاصل گردید. نوع حلال اثری بر الگوی XRD گونه ها نداشته و در همه نمونه ها ساختار کریستالی به صورت ورتزیت می باشد. طیف FTIR، تشکیل نانو ساختارهای کادمیم سلنید را در همه حلال ها در محل پیک در حدود cm-11380، نشان داد.
    کلیدواژگان: کادمیم سلنید، سلووترمال، حلال، مورفولوژی، ساختار کریستالی
|
  • A. Arefpour*, A. Monshi, H. Rabie Pages 1-10
    The purpose of this research is evaluation of the effects of chemical compositions on the fluidity of steel continuous casting high speed mold powders in laboratory. Thermal microscope analysis was used to compare the fluidity of generated powders with that of the industrial mold powder. A sample purpose with low fluorine and other samples purposed from mixture of iron oxide، zinc oxide، sodium carbonate and titanium oxide showed similar fluidity to the industrial mold powder. These powders can be substituted for high speed casting powder in steel continuous casting processes.
    Keywords: Mold Powder, Fluidity, Hot Stage Microscope
  • A. Amiri*, F. Hafezi Pages 11-30
    Because of one phase polymers and ceramics due to their properties can not be used in bone defect repairs، attention has been focused to the development of double phase polymer and ceramics and their properties and ability to make bones. Mechanical stability and dynamical properties have been investigated. The nano bioglass which contains magnesium in sol-gel methods has been synthesized in this work. The magnesium oxide dose not have any destructive effects on preparation and specification and thermal processing but it preserves osteoporosis. FT-IR، XRD، TEM tests are under taken to observe the characteristics of synthesized Nano powder. FTIR tests were carried to evaluate the chemical links in scaffold composition. Also to observe bio-compatibility of nano-bioglass scaffold viability cell test was modeled. The results of FTIR test confirmed the chemical links in synthesized nano powders. XRD test indicated nano-bioglass powder is amorphous. TEM and SEM images showed the powder particles are 20-70 nm. The results show biodegradable and biocompatible nano–glass could be chosen as suitable substitute in bone implantation.
    Keywords: Nano, glass, Biodegradable, Tissue culture engineering, Bone
  • R. Sani*, A. Bitolahi Pages 31-40
    In this work، phase evolution of CoFe2O4 nanoparticles prepared by limited mechanical activation and heat treatment in comparison to conventional powder metallurgy route is reported (mixed oxides method). The starting raw materials for both methods were hematite and cobalt which were mixed together with the molar ratio of 1:1، (Co: Fe2O3=1:1). The mechanical activation was performed in a Spex 8000 high–energy vibratory mill for 1h. Various characterization techniques such as XRD and VSM were utilized to study the prepared samples. The study of phase evolution in samples produced by the mixed oxides method in comparison with those prepared by the mechanical alloying method، with heat treatment at the same temperature، suggests that formation of CoFe2O4 in samples produced by the latter method was started at a lower temperature and revealed stronger characteristic peaks of CoFe2O4. Furthermore، increased formation of CoFe2O4 phase was observed by increasing the heat treatment temperature. The study of magnetic properties of samples produced by the mentioned methods which were heat treated at 850 °C، suggests that samples produced by the mechanical activation method show considerably higher magnetic properties with respect to the samples made by the conventional method.
    Keywords: Mechanical activation, CoFe2O4, Oxide mixture, Phase transformation
  • F. Talatori*, M.J. Hadiyan Fard, R. Amini, M. Alizadeh Pages 41-54
    Recently، due microelectronic technology developments، it is important to improve the electronic properties ceramic dielectrics، for some applications e. g. capacitors. Accordingly، one of these advanced materials that has attracted much attention in recent research is NiO-based ceramics which shows an extraordinarily a range of high dielectric constant. In the present work، for the first time Li0. 05Ni0. 95O ceramic dielectrics were prepared by mechanical alloying. The structure and microstructure of the milled powders were characterized by X-Ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) at different milling times. The quantitative analyses of the XRD results were done by the Rietveld refinement. According to the results، by milling operation، nanocrystallization and particles refinement were developed in which the crystallite and particles size of the powders reached to values of about 20 nm to 200 nm، after 24h of milling. In order to improve the dielectric properties، the 24h milled Li0. 05Ni0. 95O powders were mixed with iron oxide (Fe2O3) and after sintering process، the morphology of the Li0. 05Fe0. 02Ni0. 93O sample studied by SEM. It revealed that the grains sizes remained in the submicron range. By measuring the dielectric properties of the Li0. 05Fe0. 02Ni0. 93O sample using LCR meter at 120 Hz-200 kHz frequency range، high dielectric constant (about 5000) and relatively low loss (about 0. 9) were obtained at 20 kHz which remained constant up to 200 kHz.
    Keywords: Ceramic Dielectric, Nickel Oxide. Mechanical Alloying, Dielectric Constant, Nanocrystal
  • M. Davazdaemami*, R. Memarzadeh, S. Javadpour Pages 55-66
    The research has been focused on the effects of adding tin oxide nanoparticles (SnO2) into poly (3، 4-ethylene-dioxythiophene) poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) to produce a nanocomposite thin film of PEDOT: PSS/SnO2 as a carbon monoxide (CO) gas sensor. The composite thin film was produced by a spin coater. The produced nanocomposites were studied by analytical techniques، such as FTIR، AFM، and XPS. In order to determine the appropriate operating temperature، the sensitivity of the sensor was studied at different temperatures. The optimized weight percent of the SnO2 nanoparticles was determined to the highest sensitivity and selectivity of CO gas sensors. Also، the effect of humidity on the sensor response to CO gas was studied. The advantage of this sensor is short response time، easy fabrication، and operation at room temperature.
    Keywords: Gas sensor, Carbon monoxide, PEDOT:PSS, Tin Oxide, Nanocomposite
  • M. Rashidi*, M.A. Butorabi Pages 67-78
    The effects of the heat treatment parameters on the microstructure of dual matrix structure (DMS) Aluminium Ductile Irons has been investigated in this research. The samples were cast and full annealing heat treatment was carried out in order to produce ferritic structure. The samples preheated at 600 °C for 10 minutes، followed by austenitising at 2 temperatures (920 °C، 950 °C) in motlen aluminium for various times (1 minutes to 15 minutes)، followed by oil-quenching. Scaning Electron Microscopy (SEM) and Optical Microscopy (OM) were used to evaluate the distribution of martensite in matrix. The results revealed that martensite is created in the intercellular regions at shorter partial austenitizing times، nevertheless، it is also formed around spherical graphites by increasing the partial austenitizing time. Moreover، it is seen that raising the temperature at a constant partial austenitizing time will increase the volume fraction of the martensite and totally، the rate of creating of the martensite in 950 °C is more than that in 920 °C. In addition، the volume fraction of the martensite at 950 °C and 4 minutes was obtained to maximum of 90. 7%.
    Keywords: Aluminium Cast Iron, Dual Matrix Structure, Ferritic, Martensitic, Micros¬tru¬ct¬ur¬e
  • N. Bazobandi*, S.M. Zebarjad, S.A. Sajadi Pages 79-92
    In this study، scratch test was performed at different conditions to examine the effects of calcium carbonate on scratch resistance of polyethylene (PE). To do this، PE reinforced with different content of nano-sized calcium carbonate (0، 5، 7. 5 and 10 wt. %) were produced. The samples of PE and PE-10%CaCO3 recrystallized in toluene solvent to study their microstructures using potassium permanganate solution as etchant. Nanocomposite samples were scratched by a conical indenter at the normal loads of 5، 15، and 25 N and scratch speed of 1 mm/s. In order to represent the materials resistance to scratch deformation، the scratch hardness of each sample was calculated. The scratch groove of some samples was examined by scanning electron microscopy (SEM). The microstructures illustrate that the reinforcement of polyethylene with calcium carbonate causes the decrease the average diameter of spherulites. The results of scratch test indicate that the scratch hardness is increased by increasing CaCO3% for all normal loads; although for small normal loads، this positive effect is much higher than that of big loads. The deformation mechanism of PE and PE-CaCO3% is ductile ploughing and this is similar at the loads which are smaller than 25N. However، it is fish-scale for PE and plastic drawing for PE-10%CaCO3 at the load of 25N.
    Keywords: Polyethylene, Nano, sized calcium carbonate, Film swface deformation, Scratch
  • V. Zarghami, M. Mohamadi* Pages 93-102
    In this study، cadmium selenide nanostructures were synthesized using solvothermal process. To Study the effects of solvent type on the morphology and crystal structure of cadmium selenide nanostructures obtained by hydrothermal process is the purpose of this work. Morphology was studies by FE-SEM images. Various morphologies include: Petal-like morphology in the presence of ethanolamine، a mixture of nanoparticles and nano-rods in the presence of three ethylene tetra-amine and nano-rods with average length of one micrometer in the presence of ethylene-diamine were obtained. The crystal structure of cadmium selenide is not effected by solvent type and in all cases was wurtzite. The FTIR spectrum showed cadmium selenide nanostructures formed in all solvents at the site of the peak about 1380 cm-1.
    Keywords: Cadmium selenide, Solvothermal, Solvent, Morphology, Crystal structure