دانلود مقالات سرامیک

يكي از مشكلات و محدوديت هاي استفاده از نانو لوله هاي كربني در كامپوزيت ها و قطعات، ديسپرز شدن آنها مي باشد. دراين كار تحقيقاتي، ديسپرز شدن نانولوله هاي كربني در محيط هاي آبي با استفاده از سورفكتنت و روش شيميايي مورد بررسي قر ار گرفته شد. جهت ديسپرز شدن نانو لوله هاي كربني از محلول هاي اسيدي حاوي اسيد نيتريك، اسيد سولفوريك، اسيد كلريدريك و محلول حاوي سورفكتنت (Sodium Dodesyl Sulfate) SDS استفاده شد. جهت تشخيص ميزان ديسپرز شدن و تعيين درصد بهينه نانولوله كربن در هر دو روش از تكنيك اسپكتروفتومتر (UV-Vis) و جهت تشخيص عوامل موثر بر روي فرآيند ديسپرز شدن از طيف سنجي مادون قرمز (FTIR) استفاده شد مشاهده شد كه در روش شيميايي بهترين محلول اسيدي، محلول حاوي اسيد نيتريك / اسيد سولفوريك / اسيد كلريدريك مي باشد و مقدار بهينه نانولوله كربني در 100cc آب، 0.1 گرم نانولوله كربن است. در روش دوم مشخص شد كه درصد بهينه SDS،1.5  گرم و درصد بهينه نانولوله كربن، 0.1 گرم مي باشد.

در اين تحقيق ابتدا نانواليافت پلي اكريلو نيتريل (PAN) با استفاده از روش الكتروريسي سنتز شدند. سپس الياف حاصله در محيط خلا تحت كربونيزاسيون قرار گرفتند و نانو الياف كربني بدست آمد. نانوالياف بدست آمده در سوسپانسيون هاي خيلي رقيق تحت اعمال ميدان الكتريكي متناوب (AC) با دو فركانس متفاوت قرار گرفت. رسوب دهي بر روي پايه اي شيشه اي حاوي دو الكترود طلاي موازي با فاصله حدود 50 ميكرومتر انجام شد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) نشان مي دهند كه رسوب نانو الياف كربني در فضاي بين الكترودها صورت گرفته و نانوالياف بين دو الكترود پل زده اند. از اين خاصيت براي بررسي خواص الكتريكي نانوالياف مي توان بهره برد.

در پژوهش حاضر به بررسي نقش افزودني ها در بدنه هاي حاوي الياف سراميكي جهت استفاده به عنوان راهگاه مذاب پرداخته شده است. در اين راستا تغييرات خواص فيزيكي و مكانيكي نمونه ها با تغيير مقادير سيليس و نشاسته مورد بررسي قرار گرفت. نتايج مطالعات مربوط به فلوكولاسيون دوغاب نشان داد كه شرايط بهينه فلوكولاسيون زماني رخ مي دهد كه نسبت وزني سيليس به نشاسته در محدوده 3.1-3.6 باشد. دانسيته نمونه هاي خام و زينتر شده با افزايش درصد نشاسته، افزايش مي يابد. به دليل نقش موثر نشاسته به عنوان با يندر، استحكام خمشي نمونه هاي خام بيشتر از نمونه هاي زينتر شده است؛ ولي به طور كلي هم در نمونه هاي خام و هم در نمونه هاي زينتر شده، با افزايش درصد نشاسته، استحكام افزايش مي يابد. در نمونه بهينه از نقطه نظر فلوكولاسيون، توده هاي فلوكوله شده سيليس و نشاسته علاوه بر پوشش دهي سطح الياف، به طور يكنواختي در فضاي بين الياف نيز قرار گرفته اند.

در اين تحقيق با توجه به مطالعات مختلف ا نجام شده اقدام به طراحي و ساخت بلوك هاي سيليكون كاربيد شده است. بدين منظور به صورت آزمايشگاهي دانه بندي SiC، فشار پرس، درصد افزودني Si و شكل و اندازه آن و همچنين ميزان كربن لازم در تركيب مورد بررسي قرار گرفته است. پس از رسيدن به فرمولاسيون مناسب تعداد 50 عدد بلوك در مقياس صنعتي توليد و پس از تعيين كليه خواص آن، در دو ديگ الكتروليز شركت المهدي نصب گرديد. در حال حاضر بيش از يكسال است كه از كاركرد اين بلوكها مي گذرد و خوردگي محسوسي مشاهده نشده است.

در اين تحقيق ساخت ساگارهاي كورديريت - مولايت با خواص ويژه به عنوان ابزار كوره مورد بررسي قرار گرفت. اين طرح شامل دو مرحله است. يكي سنتز پودر كورديريت و ديگر ساخت نمونه هاي كورديريت - مولايت با استفاده از پودر كورديريت سنتز شده و بررسي خواص آنها. به اين منظور ابتدا اگريگيت كورديريت به وسيله مخلوطي از تالك، كائولن و آلومينا پس از شكل دهي به وسيله پرس با فشار20MPa  و حرارت دهي تا دماي 1325 درجه سانتيگراد تهيه شد. سپس اگريگيت تهيه شده با مقادير مشخصي آلومينا و كائولن (جهت تشكيل فاز مولايت) مخلوط شده، نمونه هاي اصلي تحت پرس با فشار50MPa  تهيه شد و در دماهاي مختلف جهت تعيين دماي بهينه پخت گرديد، آناليزهاي XRD، اندازه گيري استحكام فشاري و ميزان تخلخل بر روي نمونه ها انجام شد. بررسي هاي ريز ساختار بر روي نمونه به وسيله SEM صورت گرفت. همچنين به منظور تعيين مقاومت به شوك حرارتي نمونه ها، ضريب انبساط حرارتي آنها به وسيله دستگاه ديلاتومتر اندازه گيري شد.

با هدف دستيابي به خواص نوري فوق العاده، شيشه هايي بر پايه اكسيد اتم هاي سنگين چون سرب، بيسموت و گاليوم، طراحي و ساخته شدند. اين گونه شيشه ها، كاربردهاي گسترده اي در زمينه هاي: ساخت شيشه هاي اپتيكي و ابزار دقيق مخابراتي، لعاب هاي ويژه و غيره، دارند. زيرا، يون هاي سرب و بيسموث به آساني در برابر تابش امواج الكترومغناطيسي تغيير شكل داده و قطبي مي گردند. براي تهيه اين شيشه ها، ذوب مخلوط مواد اوليه، تحت شرايط يكسان و كنترل شده انجام گرفت. محدوده شيشه اي شدن در نمودار سه تايي؛ اكسيدهاي سرب، بيسموث و گاليم، مشخص گرديد. نمونه هاي آزمايشي در اشكال متفاوت مانند: منشور، ميله، تيغه هاي نازك و غيره، تهيه شدند. آزمايش هاي لازم، مانند: تعيين وزن مخصوص، خواص حرارتي، و ضريب شكست و ميزان تفرق نور همراه با خصوصيات طيفي شيشه ها، انجام گرفتند. شيشه هاي ساخته شده داراي دماي ذوب (فاز بلوري) نسبتا پايين (Tm~600^oC) بودند. پايداري يا دماي محدوده كاري (DT_c-g) نمونه ها، با افزايش اكسيد بيسموت در شيشه ها كاهش يافت. نتايج حاصله نشانگر خواص نوري فوق العاده و استثنايي مانند: ضريب شكست نوري بسيار بالا (nD=2.447) و تفرق نوري گسترده (Abbe No=10) در اين سامان ههاي شيشه ايي بودند

در اين تحقيق اثر افزايش Bi₂O₃ و BaO بر ريزساختار و خواص دي الكتريكي شيشه - سراميك هاي فروالكتريكيPbTiO₃(PT)  در سيستم PbO, BaO, TiO₂, SiO₂, B₂O مورد بررسي قرار گرفته است. اكسيد باريم با هدف بررسي اثر تغيير تركيب با مقادير 5، 10 و 15 درصد مولي و Bi₂O₃ با هدف بررسي اثر جوانه زايي با مقادير 0.5 و 1 درصد مولي به شيشه پايه افزوده شدند. نمونه هاي شيشه- سراميك تحت عمليات حرارتي كنترل شده ساخته شد و ريزساختار و خواص دي الكتريكي آنها مورد بررسي قرار گرفت. براي بررسي رفتار تبلور، ريزساختار و خواص دي الكتريكي از تكنيك هاي ICP، SEM، DTA،XRD  و LCRmeter استفاده شد. بهترين نمونه از نظر ريزساختار و اندازه گيري هاي دي الكتريكي، نمونه اي است كه به مدت سه ساعت در دماي جوانه زني 483 و يك ساعت در دماي رشد 575 عمليات حرارتي شده است. اين نمونه داراي ريزساختاري نسبتا يكنواخت از ذرات ريز (80-100نانومتر ) بوده و مقدار آن 392 مي باشد.

در تعداد زيادي از عمل هاي ارتوپدي از گرفت هاي استخواني استفاده مي شود. پيوندهاي اتوگرفت و آلوگرفت از شايع ترين نوع پيوند بافت استخوان محسوب مي شوند كه هر كدام محاسن و معايب خاص خود را دارند. اگر چه اين گرفت ها پرمصرف ترين نوع پيوند محسوب مي شود، اما مشكلات خاص خود را دارد. مواردي نظير امكان عفونت، صدمات شديد به عروق خوني و سلول هاي عصبي، درد، افزايش احتمال شكست در ناحيه استخوان برداشته شده و ... از مشكلات احتمالي اين نوع گرفتها مي باشد. بنابراين استفاده از جايگزين هاي گرفت استخواني مصنوعي در دستور كار قرار گرفته است. در اين تحقيق به ساخت و بررسي خواص گرفت سراميكي متخلخل جايگزين استخوان پرداخته شد و در نهايت پس ازكامپوزيت شدن با پروتئين مغز استخوان در مدل حيواني مورد ارزيابي زيستي قرار گرفت. خواص مهمي همچون اندازه و توزيع تخلخل ها، مورفولوژي، فاز نهايي، استحكام فشاري، مدول الاستسيته نمونه ها مورد بررسي كامل قرار گرفتند.همچنين تمايل به استخوانسازي كامپوزيت گرفت سراميكي با مغز استخوان (BM) مورد توجه بود كه جهت اين بررسي ها،در شرايط بيهوشي عمومي، گرفت ها در كنديل فمور خرگوش جاگذاري شدند و در دو دوره زماني 1 و 3 ماه مورد ارزيابي قرار گرفتند. نتايج به دست آمده نشان داد كه كامپوزيت ايمپلنت هاي ساخته شده از قابليت مناسبي جهت جايگزيني بافت استخوان برخوردارند.

لعاب ضد باكتري با احياي درجا و سنتز نانوذرات نقره از تركيبات نقره دار AgNO₃ و Ag₂O در هنگام پخت و در اتمسفر احيايي ساخته و مطالعه شد. تركيبات گوناگون نقره با درصدهاي وزني متفاوت بابچ لعاب مخلوط و همگن سازي، سپس بر روي بيسكويت كاشي اعمال و در اتمسفرهاي احيايي  H₂وCO  پخت شد. خواص ضد باكتري نمونه ها با استفاده ازرشد باكتري E.Coli نمونه برداري شده از سطح آنها پس از زمان 24 ساعت و مقايسه با لعاب مرجع اندازهگيري شد. نتايج نشان داد كه با افزايش درصد نقره، كاهش دماي پخت و استفاده از اتمسفر هيدروژن، خواص ضد باكتري نمونه ها افزايش مي يابد.

اخيرا توليد محصولات سراميكي با پوشش لعاب مات به عنوان محصولي با جلوه متفاوت و زيبا مدنظر صنايع سراميك بوده است. در صنايع چيني بهداشتي، با توجه به سيكل پخت طولاني، خام بودن لعاب و تك پخت بودن قطعات و نيز الزام بهداشتي بودن آن كه از اهميت و يژه اي برخوردار مي باشد، استفاده از ا ين نوع لعاب مشكل شده است. از طرف ديگر، استفاده از فريت در عين اينكه امكان ساخت لعاب مات را فراهم مي سازد، اما بالا بودن قيمت آن و كاهش دماي پخت لعاب، كارخانجات چيني بهداشتي را از ساخت لعاب مات با استفاده از فريت باز مي دارد. در اين تحقيق، با علم به اينكه با افزايش ميزان مشخصي CaO در فرمولاسيون لعاب مي توان از آن به عنوان عامل محرك رشد كريستال ها استفاده كرد، به طراح فرمولاسيون به نه و توليد صنعتي لعاب مات در دماي پخت پرسلان ها، و بررسي دماي مناسب براي پخت قطعات چيني بهداشتي، پرداخته شده است. همچنين كيفيت سطحي و ميكرو ساختار اين لعاب بوسيله ميكروسكوپ نوري هم كانون مورد بررسي قرار گرفته، و در نهايت آزمايشات استاندارد چيني بهداشتي براي اين لعاب انجام پذيرفته و مورد تاييد قرار گرفت. پس از قابل قبول بودن نتايج آزمايشگاهي، اين لعاب تست نيمه صنعتي گرديد و مشكلات حين فرايند توليد آن نيز بررسي شد و پس از طي مراحل علت يابي و ريشه يابي، محصولي بدون عيب و با كيفيت عالي، براي اولين بار در كشور توليد گرديد.

استفاده از لعاب و اعمال آن بر روي فلز كه امروزه به نام مينا معروف است از يافته هاي بشر حدود سه هزار سال قبل است. ميناكاري سطح فلز نه تنها آن را در مقابل عوامل مختلف فرسايش مانند خوردگي، زنگ زدن و غيره محافظت مي كند، بلكه سبب جلا، زيبايي و شفافيت خاص در سطح مي گردد. ميناكاري بر روي فلز مس بر خلاف برخي فلزات كه در دولايه اعمال مي شود به صورت تك لايه است. نكته قابل توجه پائين بودن دماي پخت اين مينا ها در مقايسه با ميناهاي ديگر مثل ميناي چدن و آهن است. در اين پژوهش اقدام به ساخت 5 ميناي مس گرديد كه از بين آنها 3 نمونه به عنوان ميناي بهينه بر اساس شكل ظاهري اعم از رنگ و سطح صاف و جلاي مناسب، عدم وجود ناپيوستگي ها در طول نمونه، چسبندگي مناسب به فلز مس پايه و حساسيت كم مينا در دماهاي پخت متفاوت انتخاب شدند. همچنين ميناي R&S كه يك ميناي آلماني است به عنوان معيار سنجش نمونه بهينه در كنار نمونه ها پخت شد. مشخص شد كه با پخت در محدوده دمايي 700 تا 875 درجه سلسيوس و زمان توقف 3 تا 9 دقيقه ميناهايي با جلا و ظاهر بهتري حاصل مي شود. همچنين خواصي چون مقاومت شيميايي و مقاومت به ضربه ميناهاي انتخابي اندازه گيري شدند.

نانو الياف كربني مانند ساير نانو ساختارهاي تك بعدي مانند نانوسيمها و نانولوله ها مورد توجه بسياري از محققان قرارگرفته است. از ميان ساير روشهاي توليد نانوالياف امروزه الكتروريسي به عنوان روشي آسان، كارآمد، سريع و ارزان براي توليد انواع نانوالياف پليمري و سراميكي معرفي شده است. در تحقيق حاضر نانوالياف پلي اكريلونيتريل توسط الكتروريسي تهيه شده، سپس توسط عمليات حرارتي به نانوالياف كربني تبديل مي شوند. تحولات ساختاري ايجاد شده در حين پيروليز الياف در دماهاي مختلف، توسط طيف سنجي FTIR بررسي گرديده و روند كلي واكنشهاي انجام شده تشريح و بر اساس آن مكانيزم تشكيل نانوالياف كربني پيشنهاد شد. در اين بررسي پارامتر (Extent Of Reaction) EOR به عنوان پارامتري ارزشمند جهت ارزيابي پيشرفت واكنشها در حين پايدار سازي الياف محاسبه گرديد. اين پارامتر نشان داد كه افزايش دماي پايدارسازي سبب افزايش پيشرفت واكنش مي شود.

در اين پژوهش، هدف اصلي تهيه پودرهاي نانوكريستالي تيتانات باريم - استرانسيم به روش سل - ژل الكوكسيدي بود كه براي تهيه آن از تترابوتاكسايد تيتانيم، كربنات باريم و استرانسيم، سيتريك اسيد و اتيلن گليكول به عنوان مواد اوليه استفاده شد. با استفاده از طيف مادون قرمز (FT-IR) و آناليز حرارتي (STA) رفتار زيروژل مورد بررسي قرار گرفت. با استفاده از XRD و روش شرر اندازه ذرات پودر كلسينه شده در 750^oC  در حدود 21 نانومتر محاسبه شد و توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) مورد تاييد قرار گرفت. در نتيجه در دماي بهينه كلسيناسيون نانوكريستال هاي تيتانات باريم- استرانسيم خالص با توزيع متناسب و با اندازه متوسط ذرات 20 نانومتر بدست آمد.

كامپوزيت هاي شيشه سراميكي كورديريتي تقويت شده با مقدارهاي گوناگون نانو لوله هاي كربن به روش پرس تك محوره ساخته و خواص مكانيكي كامپوزيت به دست آمده اندازه گيري شد. نتايج نشان داد كه استحكام خمشي و چقرمگي شيشه - سراميك كورديريتي تقويت شده با نانو لوله هاي كر بن با افزايش مقدار فاز تقويت كننده تا 2% حجمي به طور پيوسته افزايش مي يابد.

زئوليت ها آلومينوسيليكات هاي متخلخل حاوي عناصر قليايي و قليايي خاكي مي باشند. برخورداري از ذخاير عظيم اين ماده از مزاياي نسبي كشور در اين حوزه بوده و توجيه اقتصادي براي بكارگيري آن در كاربردهاي گوناگون از جمله زمين ههاي پزشكي و دارويي نظير ساخت كليه مصنوعي، زخم پوش، رهايش كنترل شده داروها و مهندسي بافت استخوان را به همراه دارند. در اين تحقيق به منظور محافظت از و يتامين E در محيط هاي اسيدي ابتداي دستگاه گوارش از زئوليت طبيعي استفاده شد، مقدار مشخصي از اين ويتامين پس از حل شدن در اتانول بر روي زئوليت قرار گرفته و در بازه هاي زماني مختلف استخراج گرديد. ميزان رهايش و يتامين E در شرايط مشابه معده با قرار دادن نمونه هاي زئوليت داراي ويتامين درون محلول ابي با pH اسيدي برابر 1.7 اندازه گيري شد. مقدار رهايش از اين ماده سراميكي 17% بيش از نمونه كنترل (نمونه داراي ويتامين فاقد زئوليت) مي باشد. آزمايش SEM براي بررسي مورفولوژي تخلخل ها، و اندازه گيري تغييرات درجه اسيدي براي بررسي خواص بافري اين ماده انجام شد. بر اساس يافته هاي اين تحقيق ويتامين E در شرايط اسيدي بسيار ناپايدار بوده و استفاده از زئوليت آن را بطور قابل توجهي محافظت مي نمايد. اين امر را ميتوان به ماهيت كنترل خودكار درجه اسيدي در محدوده قابل تحمل ويتامين نسبت داد (حفاظت شيميايي). اين نكته مهم نيز بايد اشاره شود كه وجود ساختار بشدت متخلخل زئوليت بر جذب اوليه و نيز رهايش با نرخ مطلوب ويتامين در چتري از حفاظت شيميايي مي تواند موثر باشد.