دانلود رایگان ترجمه مقاله فیلم های نانو کامپوزیت پلیمری با فسفر upconversion معدنی و مواد افزودنی الکترو نوری – الزویر ۲۰۱۷

elsevier

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

ورقه های نانوکامپوزیت پلیمری با فسفر upconversion غیرآلی و افزودنی های نوری الکتریکی که با ماتریس پرتوی سه گانه هم جریان کمک شده و ته نشست لیزری پالسی مستقیم ایجاد شده است

عنوان انگلیسی مقاله:

Polymer nano-composite films with inorganic upconversion phosphor and electro-optic additives made by concurrent triple-beam matrix assisted and direct pulsed laser deposition

 
 
 
 
 

 

مشخصات مقاله انگلیسی (PDF)
سال انتشار ۲۰۱۷
تعداد صفحات مقاله انگلیسی ۹ صفحه با فرمت pdf
رشته های مرتبط با این مقاله مهندسی مواد و پلیمر
گرایش های مرتبط با این مقاله نانو فناوری، مهندسی مواد مرکب، کامپوزیت، نانو مواد
چاپ شده در مجله (ژورنال) کامپوزیت ها بخش ب – Composites Part B
کلمات کلیدی ورقه های پلیمر نانوکامپوزیتی، ته نشست لیزری پالسی، تبخیر لیزر پالسی با کمک ماتریس، فسفر upconversion خاکی نادر، ته نشست لیزر پالسی با هدف چندگانه و پرتوی چندگانه
ارائه شده از دانشگاه گروه فیزیک، دانشگاه دیلارد، نیواورلئان، ایالات متحده آمریکا
رفرنس دارد  
کد محصول F1466
نشریه الزویر – Elsevier

 

مشخصات و وضعیت ترجمه فارسی این مقاله (Word)
وضعیت ترجمه انجام شده و آماده دانلود
تعداد صفحات ترجمه تایپ شده با فرمت ورد با قابلیت ویرایش  ۲۰ صفحه (۱ صفحه رفرنس انگلیسی) با فونت ۱۴ B Nazanin
ترجمه عناوین تصاویر و جداول ترجمه شده است ✓ 
ترجمه متون داخل تصاویر ترجمه نشده است  
ترجمه متون داخل جداول ترجمه نشده است 
درج تصاویر در فایل ترجمه درج شده است  
درج جداول در فایل ترجمه درج شده است  
درج فرمولها و محاسبات در فایل ترجمه  به صورت عکس درج شده است  
منابع داخل متن درج نشده است 
کیفیت ترجمه کیفیت ترجمه این مقاله متوسط میباشد 

 

فهرست مطالب

چکیده
۱-مقدمه
۲-روشها و مواد
۱-۲-سیستم MAPLE/PLD سه هدفی سه پرتویی با مورب سازی هدف با کنترل راه دور
۲-۲-هدف فسفر upconversion
۳-۲-هدف AZO
۲-۴-عملیات ته نشست
۳-نتایج و بحث
۱-۳-ساختار کریستالی مواد افزودنی غیرآلی در ورقه نانوکامپوزیت پلیمری
۲-۳-ساختار نانوکامپوزیت
۳-۳-فلورسانس
۴-نتیجه گیری ها

 

 

بخشی از ترجمه
 چکیده
در این مقاله تحقیقی روی ورقه های نانوکامپوزیتی پلیمری با دو ماده افزودنی غیرآلی یعنی فسفر فلورسنت upconversion ی NaYF4:Yb3þ, Er3þو ZnO اصلاح شده با آلومینیوم (AZO) انجام گرفته است. ورقه ها با استفاده از یک روش جدید تبخیر همزمان محلول یخ زده پلیمر پلی(متیل متاآکریلات) یا PMMA با استفاده از روش تبخیر لیزری پالسی به کمک ماتریس و ساییدگی فسفر و اهداف AZO با استفاده از ته نشست لیزری پالسی PLD ته نشست گردید. سه پرتوی لیزری، یک پرتوی مادون قرمز ۱۰۶۴-nm برای MAPLE و دو پرتوی ۵۳۲-nm برای اهداف PLD به طور همزمان در این عملیات استفاده گردید. یک نگهدارنده هدف با کنترل راه دور هدف مورب شده طراحی گردید تا همپوشانی زوائد را از سه هدف و ترکیب یکنواخت مواد افزودنی را در ورقه پلیمری فراهم سازد. ورقه های نانوکامپوزیت ساخته شده با استفاده از افتراق اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی پیمایشی SEM، و اندازه گیری کارایی کوانتومی QEی فلورسانس upconversion تعیین مشخصات گردید. ورقه ها ساختار کریستالی مواد افزودنی غیرآلی را حفظ کردند. اندازه نانوذرات در دامنه ۱۰ الی ۲۰۰ نانومتری متغیر بود. QEی upconversion ورقه ها ترتیب بزرگی کمتر از مال فسفر اصلی داشتند که می تواند با تعداد کمتر یونهای خاکی نادر در ذرات نانو در ورقه پلیمری نسبت به دانه های میکروی فسفر اصلی توضیح داده شود. افزودنی AZO باعث افزایش QE تا میزان ۱٫۶ برابر تا (۰٫۰۷۲ ± ۰٫۰۲۲)درصد گردید که به احتمال بیشتری به دلیل تقویت پلاسمونیک میدان پمپ مادون قرمز نوری موضعی (۹۸۰ nm) می باشد. روش MAPLE/PLD سه هدفی و سه پرتویی مطرح شده می تواند احیانا برای ساخت انواع وسیعی از ورقه های نانوکامپوزیتی استفاده شود.
 
۱- مقدمه
یک علاقه زیادی به تکنیک ته نشست به کمک لیزر ورقه های نانوکامپوزیتی پلیمری وجود دارد که از تخبیرلیزری پالسی به کمک ماتریس یا MAPLE از لحاظ میزبان پلیمری بهره می گیرد همانگونه که از مقالات بیشمار اخیر می توان نتیجه گرفت. در MAPLE، یک محلول یخ زده از یک پلیمر در یک حلال نسبتا فرّار به عنوان یک هدف لیرزی استفاده می شود. حلال و غلظت به نحوی انتخاب می شود که ابتدا پلیمر مورد نظر بتواند حل شود و تشکیل یک محلول آزاد خاص و رقیقی را بدهد و دوم اکثریت انرژی لیزری در اغاز کار با مولکولهای حلال جذب شده و نه با مولکولهای ماده حل شده، و سوم اینکه هیچ واکنش فتوشیمیایی بین حلال و ماده حل شده وجود ندارد. واکنش نور و ماده در MAPLE می تواند به شکل یک فرایند نوری حرارتی توصیف شود. انرژی فوتون جذب شده توسط حلال به انرژی حرارتی تبدیل می شود که باعث می شود پلیمر گرم شود ولیکن حلال تبخیر گردد. چون مولکولهای حلال سطحی به حالت فاز گازی تبخیر می شوند، مولکولهای پلیمری در معرض سطح مشترک ماتریس هدف گازی قرار می گیرد. مولکولهای پلیمری انرژی جنبشی کافی را از طریق تصادم جمعی با مولکولهای حلال تبخیرشده دریافت می کنند و به فاز گازی منتقل می شوند. با بهینه سازی دقیق شرایط ته نشست MAPLE (طول موج لیزری، میزان تکرار، نوع حلال، غلظت، درجه حرارت، گاز زمینه و فشار گاز)، این فرایند می تواند بدون هر گونه ته نشست پلیمری برجسته ای صورت گیرد. فرایند MAPLE لایه به لایه پیش رفته و هدف حلال و پلیمر را با غلظت یکسان با ماتریس شروع کننده تخلیه می سازد. وقتی یک سوبسترا به طور مستقیم در مسیر یک زائده قرار می گیرد، یک پوشش دهی شروع به تشکیل از مولکولهای پلیمری تبخیر شده می نماید، در حالیکه مولکولهای حلال فرّار با پمپ از اتاقک ته نشست تخلیه می شوند. در مورد ساخت نانوکامپوزیت های پلیمری، اهداف MAPLE معمولا به شکل نانوکلوئیدهای مواد افزودنی مورد نظر در محلولهای پلیمری اولیه تهیه می شوند.
مخلوط کردن اجزای با ماهیت مختلف پلیمرهای آلی و اصلاح کننده های غیرآلی در یک هدف یکسان در یک نسبت خاص و قراردادن آنها در معرض یک پرتوی لیزری یکسان الزاما ورقه های نانوکامپوزیت با کیفیت عالی به بار نمی آرود. انرژی پالس لیزر و طول موج آن نمی تواند برای هر مولفه به طور جداگانه بهینه سازی شود. همچنین، نسبت مخلوط کننده و ورقه کامپوزیت با نسبت اولیه هدف مشخص می شود و از اینرو نمی تواند در این فرایند تغییر کند. این محدودیت ها در روش اخیر مطرح شده درباره ته نشست چندهدفی و چند پرتویی (در نوع با پرتوی دوتایی و هدف دوتایی اش) با استفاده از یک هدف پلیمری MAPLE و یک هدف غیرآلی، که هر یک به طور همزمان در معرض پرتوهای لیزری با طول موجهای مختلف قرار گرفته اند، برطرف گردیده است. با استفاده از این روش، ورقه های نانوکامپوزیت پلیمر پلی (متیل متاکریلات) به نام PMMA که با یک ترکیبات فسفر upconversion غیرآلی یک عنصر خاکی نادر (RE) اصلاح شده بودند، تهیه گردید. همچنین یک ورقه نانوکامپوزیتی از ورقه حرارتی الکتریکی ZnO اصلاح شده با آلومینیوم غیرآلی به نام AZO با مواد پرکننده نانویی PMMA با هدف بهبود هدایت پذیری الکتریکی و عملکرد حرارتی الکتریکی اشباع گردید. هدف پلیمر یک محلول PMMA یخ زده (تا درجه حرارت نیتروژن مایع) در کلروبنزن در معرض یک پرتوی لیزری ۱۰۶۴-nm از یک لیزر پالس دار Nd:YAG سوییچ شده با Q بود. اهداف غیرآلی گلوله های ساخته شده از میکروپودرهای فشرده سازی شده از جنس NaYF4 اصلاح شده با RE و با کارایی عالی یا پودر الک شده AZO همزمان برداشته شده با فرایند ته نشست لیزری پالس دار معمولی PLD با استفاده از پرتوی فرکانس دوبرابر ۵۳۲-nm از همان لیزر بودند. نتیجه اصلی این بود که هم اجزای پلیمر و هم اجزای غیرآلی توانستند روی یک سوبسترا طی فرایند ترکیبی MAPLE/PLD به شکل یک ورقه نانوکامپوزیت مختلط یکنواخت که ساختار شیمیایی/کریستالی مولفه ها را دارد و با خصوصیات عملکردی جدید دلخواه (با صدور upconversion با کارایی عالی یا برداشت انرژی حرارتی الکتریکی بهبودیافته) می باشد. کار اولیه محدود به دو پرتوی لیزری و دو هدف (MAPLE پلیمر و PLD غیرآلی) می باشد. همچنین، هدف مورب شده (برای فراهم سازی همپوشانی زوائد از هر دو هدف روی سوبسترا) به طور دستی داخل اتاقک خلا باز قبل از فرایند ته نشست سازگار گردید. هر گونه تصحیح جهت های زوائد برای بهینه سازی همپوشانی نیاز به عملیات زمانبر باز کردن اتاقک دارد که بعد از آن خروج گاز و رسیدن به خلا بالا در کار است. این مقاله نتایج بهبودهای بیشتر روش مطرح شده را ارائه می دهد. تعداد پرتوهای لیزر و اهداف به سه تا افزایش می یابد: یک MAPLE پلیمر و دو هدف PLD غیرآلی. هدف MAPLE محلول یخ زده PMMA می باشد. اهداف غیرآلی از یک فسفر upconversion و اکسید روی اصلاح شده با آلومینیوم به شکل AZO تشکیل شده است. اهداف به شکل راه دور بدون باز شدن اتاقک به نحوی مورب می شوند که زائده همپوشانی کننده می تواند طی فرایند ته نشست بهینه سازی شود. کانون توجه روی حفظ ساختار شیمیایی و کریستالی اجزای ورقه های نانوکامپوزیت پلیمری نتیجه شده با دو افزودنی غیرآلی و کسب قابلیت های عملی مربوط به مواد افزودنی و تعامل آنها با میزبان پلیمری و با یکدیگر می باشد.

 

بخشی از مقاله انگلیسی

Abstract

The work was to investigate polymer nano-composite films with two inorganic additives: upconversion fluorescent phosphor NaYF4:Yb3+, Er3+ and aluminum doped ZnO (AZO). The films were deposited using a new method of concurrent evaporation of the frozen solution of polymer poly(methyl methacrylate) (PMMA) using the matrix assisted pulsed laser evaporation (MAPLE) and the ablation of the phosphor and AZO targets using the pulsed laser deposition (PLD). Three laser beams, an infrared 1064-nm beam for the MAPLE and two 532-nm beams for the PLD targets, were concurrently used in the process. A new target holder with remote control of the target tilt was designed to provide overlapping of the plumes from the three targets and uniform mixing of the additives in the polymer film. The fabricated nano-composite films were characterized using X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), and the measurement of the quantum efficiency (QE) of the upconversion fluorescence. The films retained the crystalline structure of the inorganic additives. The size of the nano-particles varied in the range 10–۲۰۰ nm. Upconversion QE of the films was an order of magnitude less than that of the bulk phosphor, which can be explained by lesser number of the rare-earth ions in the nano-particles in the polymer film than in the micro-grains of the bulk phosphor. The AZO additive increased QE by 1.6 times to (0.072 ± ۰٫۰۲۲) % more likely due to the plasmonic enhancement of the local optical infra-red pump (980 nm) field. The proposed triple-beam triple-target MAPLE/PLD method can be potentially used for making a wide variety of nano-composite films.

۱ Introduction

There has been an explosive interest in the technique of laser assisted deposition of polymer nano-composite films exploiting the matrix assisted pulsed laser evaporation (MAPLE) with regard to the polymer host as can be judged form the numerous recent publications [1e40]. In MAPLE, a frozen solution of a polymer in a relatively volatile solvent is used as a laser target. The solvent and concentration are selected so that first, the polymer of interest can dissolve to form a dilute, particulate free solution, second, the majority of the laser energy is initially absorbed by the solvent molecules and not by the solute molecules, and third, there is no photochemical reaction between the solvent and the solute. The light-material interaction in MAPLE can be described as a photothermal process. The photon energy absorbed by the solvent is converted to thermal energy that causes the polymer to be heated but the solvent to vaporize. As the surface solvent molecules are evaporated into the gas phase, polymer molecules are exposed at the gas-target matrix interface. The polymer molecules attain sufficient kinetic energy through collective collisions with the evaporating solvent molecules, to be transferred into the gas phase. By careful optimization of the MAPLE deposition conditions (laser wavelength, repetition rate, solvent type, concentration, temperature, and background gas and gas pressure), this process can occur without any significant polymer decomposition. The MAPLE process proceeds layer-by-layer, depleting the target of solvent and polymer in the same concentration as the starting matrix. When a substrate is positioned directly in the path of the plume, a coating starts to form from the evaporated polymer molecules, while the volatile solvent molecules are evacuated by the pump from the deposition chamber. In case of fabrication of polymer nanocomposites, MAPLE targets are usually prepared as nano-colloids of the additives of interest in the initial polymer solutions.

Mixing the components of different nature, organic polymers and inorganic dopants, in the same target at a certain proportion and exposing them to the same laser beam not necessarily brings good quality nano-composite films. The laser pulse energy and wavelength cannot be optimized for each component individually. Also, the mixing proportion in the composite film is dictated by the initial proportion of the target and thus cannot be changed in the process. These limitations were removed in the recently proposed method of multi-beam and multi-target deposition (in its doublebeam/dual-target variation) using a MAPLE polymer target and one inorganic target, each being concurrently exposed to laser beams of different wavelengths [41e50]. Using the method, nanocomposite films of polymer poly(methyl methacrylate) known as PMMA doped with a rare earth (RE) inorganic upconversion phosphor compounds were prepared. Also, a nano-composite film of thermoelectric film of inorganic aluminum-doped ZnO known as AZO was impregnated with PMMA nano-fillers with the purpose of improving electrical conductivity and thermoelectric performance [46,50]. The polymer target was a frozen (to a temperature of liquid nitrogen) PMMA solution in chlorobenzene exposed to a 1064-nm laser beam from a Q-switched Nd:YAG pulsed laser. The inorganic targets were the pellets made of the compressed micro-powders of highly efficient RE-doped NaYF4 or the sintered powder of AZO concurrently ablated with the conventional pulsed laser deposition (PLD) process using the 532-nm frequency doubled beam from the same laser. The major result was that both, the polymer and the inorganic components could be transferred on a substrate during the combined MAPLE/PLD process in the form of a uniformly mixed nano-composite film preserving the chemical/crystalline structure of the components and with the desired new functional properties (highly efficient upconversion emission or the improved thermoelectric energy harvesting). The early work was limited to two laser beams and two targets (polymer MAPLE and inorganic PLD). Also, the target tilt (in order to provide overlapping of the plumes from both targets on the substrate) was adjusted manually inside the open vacuum chamber before the deposition process. Any correction of the plume directions in order to optimize the overlapping required time consuming operations of opening the chamber followed by degassing and reaching high vacuum. This paper presents the results of the further improvements of the proposed method. The number of the laser beams and the targets is increased to three: one polymer MAPLE and two inorganic PLD targets. The MAPLE target is the frozen solution of PMMA. The inorganic targets are made of an upconversion phosphor and aluminum doped oxide ZnO known as AZO. The targets are tilted remotely without opening the chamber in such a way that the plum overlapping can be optimized during the deposition process. The focus is on preserving the chemical and crystalline structure of the components in the resulting polymer nano-composite films with two inorganic additives and gaining the functionalities attributed to the additives and their interaction with the polymer host and with each other.

 

 

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

ورقه های نانوکامپوزیت پلیمری با فسفر upconversion غیرآلی و افزودنی های نوری الکتریکی که با ماتریس پرتوی سه گانه هم جریان کمک شده و ته نشست لیزری پالسی مستقیم ایجاد شده است

عنوان انگلیسی مقاله:

Polymer nano-composite films with inorganic upconversion phosphor and electro-optic additives made by concurrent triple-beam matrix assisted and direct pulsed laser deposition

 
 
 
 
 

 

 

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *