نانوکامپوزیت های رسانا بر پایه پلیمر با غلظت های بالای نانوپلاکت های گرافن

Conductive nanocomposites based on polymer with high concentrations of graphene nanoplatelets

چکیده

چکیده تصویری

مقدمه

تجربی

مواد

روش ها

تعیین مشخصات

نتایج و بحث

نتیجه گیری

منابع

چکیده

     در سال های اخیر چگالی توان ابزارهای الکترونیکی به تدریج افزایش پیدا کرده است، از این رو نیاز ضروری برای سیستم های رسانای الکتریکی کارامد بیشتر شده است. از یک منظر، یک استراتژی امیدوار کننده برای افزایش رسانایی الکتریکی کامپوزیت های پلیمری، ساخت و ایجاد شبکه¬ های بهم پیوسته سه بعدی از نانو صفحات گرافن است. به سبب تنوع تجاری نانوصفحات گرافن، برخی پژوهشگران نیاز به غلظت های بیشتر از این نانوصفحات را گزارش کرده اند. هدف از این پژوهش توسعه نانوکامپوزیت هایی با قابلیت رسانایی الکتریکی مبتنی بر غلظت های بالا نانوصفحات گرافن(به عنوان مثال 12.5 و 25 درصد وزنی) و پلیمرهای متداول(به عنوان مثال پلی استایرن(PS) و آکریلونیتریل بوتادین استایرن(ABS)) است. علاوه بر این، اثرات غلظت های بالا نانوصفحات گرافن بر روی خصوصیات مکانیکی، رئولوژیکی و مورفولوژیکی نانوکامپوزیت ها بررسی شده است. نتایج نشان دادند که نانوصفحات گرافن به طور مستقیم در ویسکوزیته مختلط و همچنین در خصوصیات مکانیکی-دینامیکی ماتریس های پلیمری اثرگذار هستند. با افزودن نانوصفحات گرافن، افزایش قابل توجهی در رسانایی الکتریکی حجمی هر دو ماتریس پلیمری ذکر شده مشاهده و اثبات شد. با وجود این که ماتریس های پلیمری به عنوان مواد عایق عمل می ¬کنند، نانوکامپوزیت هایی که شامل 25 درصد وزنی از نانوصفحات گرافن باشند برای هر دو ماتریس پلیمری(PS و ABS) به عنوان نیمه رسانا عمل می کنند. با این حال، خصوصیات مکانیکی مقاومت کششی و مقاومت ضربه، به دلیل افزایش سفتی نانوکامپوزیت ها به شدت کاهش پیدا می کند. این نتایج حاکی از قابلیت بالقوه استفاده از نانوکامپوزیت ها با میزان بالایی از نانوصفحات گرافن، احتمالا به عنوان جایگزینی برای مواد نیمه رسانای متداول در صنعت الکترونیک است، البته به شرط این که خصوصیات مکانیکی مورد نیاز عملکرد پایینی داشته باشند.

تجربی
مواد
     در این پژوهش، از پلیمرهای PS(polystyrene, grade N1921, Innova, Brazil ) و ABS(acrylonitrile butadiene styrene, grade GP-22, Ineos Styrolution, Germany) استفاده شد. نانو صفحات گرافن(NPG) با ضخامت 6 تا 8 نانومتر، عرض 5 میکرومتر، مساحت سطح 120 m2g-1 و تعداد لایه های بین 20 تا 40 از شرکت Strem Chemicals(آمریکا) تامین شد. میزان کربن، اکسیژن و اسید باقی مانده عرضه شده توسط سازنده به ترتیب 99.5%، 1% و 0.5% بود.

روش ها
     به منظور توسعه کامپوزیت ها، 40 گرم پلیمر(PS یا ABS) در دمای 180 درجه سانتی گراد و میزان گشتاور 100 دور بر دقیقه(rpm) تا ذوب کامل مواد به یک رئومتر گشتاوری اضافه شد. با ذوب شدن پلیمر، NPG با غلظتی مشخص و دمای 180 درجه سانتی گراد و میزان گشتاور 100rpm به مخلوط اضافه شد و این فرایند تا همگن شدن کامل مخلوط ادامه پیدا کرد( میانگین زمان اختلاط 30 دقیقه می باشد). کامپوزیت ها در یک آسیاب چاقویی(Knife mill)( Marconi Equipment, Algodoal, Brazil ) آسیاب شدند. کامپوزیت های آسیاب شده در قالب هایی فلزی(به ابعاد mm379 × 165 × 3) قرار گرفته و سپس در دستگاه ترموپرس(Schulz, Brazil) به مدت 2 دقیقه در دمای 180 درجه سانتی گراد و نیرویی 10 تنی شکل گرفتند.

     سپس قالب های فلزی به دستگاه cooling press() منتقل شده و به مدت 2 دقیقه تحت نیرویی 8 تنی قرار گرفتند. در ادامه صفحات ایجاد شده بر اساس ابعاد نمونه های مناسب برای آنالیز تقسیم شدند. نمونه های پلیمری خالص به منظور اهداف مقایسه ای، تحت فرایندی مشابه قرار گرفتند.

     نامگذاری مناسب برای تشخیص نمونه های ترکیب شده با پلیمرهای مورد استفاده و NPG اتخاذ شد. به عنوان مثال، ABS/NPG25 به کامپوزتی شامل ترکیب 75 درصد وزنی(m/m) از پلیمر ABS به همراه 25 درصد وزنی(m/m) از NPG اطلاق می شود.

نانوکامپوزیت های پلیمری جدید شامل سیلیکای کاربردی با گروه تری آزول برای استفاده های دندانی

Novel Polymer Nanocomposites Comprising Triazole Functional Silica for Dental Application

چکیده
1- مقدمه
2- بخش تجربی
2-1- مواد
2-2- آماده سازی نمونه
3- مشخصه یابی
4- نتایج و بحث
4-1- FT-IR
4-2- مورفولوژی کامپوزیت های شکسته شده
4-3- آنالیز توزین حرارتی
4-4- جذب و انحلال پذیری الکترولیت های کامپوزیت
4-5- آنالیز مکانیکی
4-6- تست سمیت سلولی
5- نتیجه گیری
منابع

چکیده

در این پژوهش، سنتز رزین های پلیمری نانوکامپوزیتی جدید حاوی گروه های عاملی تری آزول تحقق یافت. نانوذرات سیلیکا با استفاده از روش سل-ژل موسوم به فرآیند استوبر تولید شدند. سپس سطح ذرات با H1-1,2,4-تری آزول اصلاح شد تا نانوذرات سیلکای عامل دار تشکیل گردد. با قرار دادن نانوذرات عامل دار در کسر وزنی های مختلف Bis-GMA/TEGDMA ، نانوکامپوزیت های دندانی تولید شد. سیستم آغازگر شامل CQ/EDMAB با نسبت درصد وزنی 4/0 : 1/0 بود؛ سپس فتوپلیمریزاسیون توسط نور LED با طول موج 500-450 نانومتر و دانسیته توان mW/cm2 1000 انجام شد. از آنالیز FT-IR برای تایید ساختارهای نهایی نانوذرات عامل دار و همچنین نانوکامپوزیت ها استفاده شد. مورفولوژی سطح مواد توسط SEM و خواص حرارتی آن ها به وسیله TGA مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. به منظور ارزیابی زیست پذیری سلولی و خواص مکانیکی مواد به ترتیب از تست سمیت سلولی و آزمون مکانیکی استفاده شد. آزمون های جذب و انحلال پذیری روی فرمولاسیون های مختلف انجام شد تا مقادیر متوسط جذب و انحلال پذیری مواد به دست آید. نتایج تست ها حاکی از آن بود که ترکیب رزین های نانوکامپوزیتی تاثیر قابل ملاحظه ای روی خواص آن ها دارد.

5- نتیجه گیری

در این پژوهش، رزین های نانوکامپوزیتی پلیمری حاوی مقادیر مختلف نانوذرات سیلیکای اصلاح شده با 1H-1,2,4-تری آزول مورد بررسی قرار گرفت. سیلیکای عامل دار تولید شد و سپس به طور همگن در ماتریس رزین پلیمری توزیع شد (همانطور که آنالیز SEM ثابت کرد). نتایج آنالیز توزین حرارتی (TGA) پایداری حرارتی مناسب نانوکامپوزیت ها تا حداقل دمای 100 درجه سانتیگراد را نشان داد. مقادیر متوسط جذب و انحلال پذیری با افزایش مقدار فیلر افزایش یافت؛ یعنی برای نمونه A1-A6 به ترتیب برابر mg/mm3 3760/-072/0 و mg/mm3 257/0-052/0 بود. تست سمیت سلولی نشان داد که A1 ، A2 و A3 سمیت متوسطی دارند درحالیکه نمونه های A4 ، A5 و A6 در مقایسه با نمونه های کنترل بسیار سمی هستند. اندازه گیری های مکانیکی، بیشترین و کمترین مقادیر استحکام فشاری (MPa 3/33±241 و MPa 14/14±67) و مدول الاستیک (GPa 30/0±92333/2 و GPa 36/1±00/4) را مشخص کرد. نتایج نشان داد با افزایش مقدار فیلر، استحکام فشاری و مدول الاستیک کاهش می یابد. همچنین نشان داده شد که رزین های نانوکامپوزیتی A1-A3 گزینه های نویدبخشی بوده و می توانند برای کاربرد دندانی پیشنهاد شوند.

Abstract

In the present work, the synthesis of novel nanocomposite polymer resins with silica bearing triazole functional groups was realized. Silica nanoparticles were produced by sol-gel method known as stöber process. Then the surface was modified with 1H-1,2,4- triazole to form functional silica nanoparticles. Dental nanocomposites were produced by insertion of functional nanoparticles into the Bis-GMA/TEGDMA different weight fractions. The initiator system was CQ/EDMAB:0.1:0.4 wt%, and then photopolymerization was carried out by means of LED light having wavelength of 450 nm–500 nm and power density of 1000 mW/cm2 . FT-IR used to confirm the final structures of the functional nanoparticles as well as nanocomposites. The surface morphology of the materials was analyzed by SEM and thermal properties were studied by TGA. Cytotoxicity test and mechanical test were carried out to evaluate cell viability and mechanical properties of the materials, respectively. Sorption and solubility were conducted on the different formulations to obtain the mean sorption and solubility values of the materials. The test results demonstrated that the composition of the nanocomposite resins significantly changed their properties compared to control samples.

5- Conclusions

In the present work, polymer nanocomposite resins comprising various fractions of 1H-1,2,4-triazole modified nanosilica particles were investigated. Functional silica was produced and then homogeneously dispersed in the polymer resin matrix as confirmed by SEM analysis. Thermogravimetric (TGA) results showed an adequate thermal stability of nanocomposite up to at least 100 °C. Water sorption and solubility mean values were increased with the filler amount, i.e., for A1-A6 0.072–0.376 mg/ mm3 and 0.052–0.257 mg/mm3 , respectively. Cytotoxicity analysis showed that A1, A2, and A3 are moderately toxic, whereas, A4, A5, and A6 are very toxic compared to the Teflon-made controls. The mechanical measurements yielded maximum and minimum values for compression strength (241 ± 33.3 and 67 ± 14.14 MPa), elastic modulus (2.92333 ± 0.30 and 4.00 ± 1.36 GPa). The results indicated that there is a decrease in the compression strength and elastic modulus, with increasing the filler content. It was demonstrated that the nanocomposite resins so-called A1-A3 are promising candidates and could be suggested for dental application.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

نانوکامپوزیت های پلیمری جدید شامل سیلیکای کاربردی با گروه تری آزول برای استفاده های دندانی

Novel Polymer Nanocomposites Comprising Triazole Functional Silica for Dental Application

رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت های آلومینیوم تقویت شده با گرافن

Mechanical Behaviour of Graphene Reinforced Aluminum Nano

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

پنجمین کنفرانس بین المللی پردازش و شناسایی مواد

5th International Conference of Materials Processing and Characterization

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت آلومینیومی تقویت شده گرافن

Mechanical Behaviour of Graphene Reinforced Aluminum Nano

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

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

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

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 10–200 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 ± 0.022) % 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.

1 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.

سنتز در محل و خارج از محل پلی (وینیل الکل) – Fe3O4 نانوکامپوزیتی پیشگیرنده شعله

In situ and ex situ synthesis of poly(vinyl alcohol)–Fe3O4 nanocomposite flame retardants

چکیده

مقدمه

تجربی

مواد و ابزار

سنتز نانوذرات Fe3O4

سنتز خارج از مکان نانوذره Fe3O4

سنتز در جا نانو کامپوزیت PVA- Fe3O4

نتایج و بحث

نتیجه گیری

چکیده

استفاده از پیش گیرنده های شعله به علت الزامات زیست محیطی محدود می باشد. این مقاله نانوذرات مغناطیسی معمولی را به عنوان یک کلاس جدید غیر سمی و پیش گیرنده شعله معرفی می کند. نانو ذره Fe3O4 هر دو خصوصیت مقاومت حرارتی و پیش گیرندگی در مقابله شعله ماتریس پلی (وینیل الکل) را افزایش می دهد. نانو ذرات از طریق یک واکنش رسوب دهنده بدون استفاده از هیچ گونه گاز بی اثر در دمای اتاق سنتز می شوند. اثر پیش ماده های متفاوت و آکریل آمید  بر روی فورمولوژی محصولات مورد بررسی قرار می گیرد. نانوذرات یک رفتار فری‌مغناطیس را در دمای اتاق از خود نشان دادند. برای تهیه نانوکامپوزیت مغناطیسی، نانوذرات Fe3O4 به پلی (وینیل الکل) اضافه شد. در حضور شعله، نانوذرات مغناطیسی در کنار یکدیگر باقی ماندند. نانوذرات پراکنده نقش یک لایه مانع مغناطیسی را بازی می کردند که سرعت تبخیر مواد را کم می کرد و مانعی جلوی شعله های آتش بود و از رسیدن اکسیژن به نمونه در طول تجزیه پلیمر جلوگیری می کرد.

مقدمه

در سال های اخیر استفاده از نانومواد مغناطیسی در کارهای مختلف مانند جذب اشعه مایکروویو، تشخیص های بالینی، جداسازی مواد معدنی، مواد مغناطیسی نوری، تجهیزات ذخیره سازی، و فیلترهای مایکروویو مورد توجه بوده است. مگنتیت (Fe3O4) به علت انقال الکترون بین Fe2+ و Fe3+ خاصیت مغناطیسی و الکتریکی منحصر به فردی را در یک مدل هشت وجهی نشان می دهد. به علت سازگاری آنها با محیط زیست، سمیت پایین، قابلیت تنظیم خاصیت مغناطیسی، Fe3O4 در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب نموده است و در کاربردهایی همچون هدف قرار دادن دارو، درمان سرطان، جدایی سلول های مغناطیسی، تجزیه آنزیم ساکن، سیستم های تبرید مغناطیسی، و کاربردهای انتقال حرارت به کار گرفته میشوند. به علت اینکه خصوصیات نانو کریستال ها وابسته به ترکیب، شکل، اندازه، ساختار و فاز آنها است نانوساختارها به شدت در مطالعات امروزی مورد بررسی قرار می گیرند. واکنش و انتخاب نانوذرات می تواند با کنترل مورفولوژی تنظیم شود زیرا سطح در معرض ذرات دارای سطوح بلورشناختی مجزا و وابسته به شکل هستند.

نتیجه گیری

نانوذرات Fe3O4 از طریق یک واکنش رسوب زا در دمای اتاق بدون استفاده از هوای بی اثر سنتز شدند. نانوذرات با استفاده از تکنیک های XRD، SEM، TEM، EDS و AFM مشخص شدند. اثر پارامترهای مختلف مانند پیش ماده و کاهش عامل بر مورفولوژی محصولات مورد بررسی قرار گرفت. نانوذرات Fe3O4 از خود رفتار فری مغناطیسی با اشباع مغناطیسی 4/48 و وادارندگی 2/50 را در دمای نشان دادند. نتایج نشان می دهد که این نانوفیلترهای غیرسمی ثبات حرارتی و بازدارندگی در مقابل شعله PVA را بهبود می بخشند. 

Abstract

Application of flame retardants is limited because of environmental requirements. This work introduces conventional magnetic nanoparticles as a new class of nontoxic and effective flame retardant. Fe3O4 enhanced both the thermal stability and flame retardant properties of a poly(vinyl alcohol) matrix. Nanoparticles were synthesized via a simple precipitation reaction without using an inert atmosphere at room temperature. The effects of different precursors and acrylamide on the morphology of the products were investigated. Nanoparticles exhibited a ferrimagnetic behavior at room temperature. To prepare the magnetic nanocomposite, Fe3O4 nanoparticles were added to the poly(vinyl alcohol). In the presence of a flame, the magnetic nanoparticles remained together, showed resistance to dripping and protected the polymer matrix. Dispersed nanoparticles play a role of a magnetic barrier layer, which slows product volatilization and prevents flames and oxygen from reaching the sample during decomposition of the polymer.

Introduction

Magnetic nanomaterials have attracted attention in various applications such as the absorption of microwave radiation, clinical diagnosis, mineral separation, magneto-optic materials, magnetic storage devices, and microwave filters. Magnetite (Fe3O4) exhibits unique electric and magnetic properties because of the transfer of electrons between Fe2+ and Fe3+ in the octahedral sites. Because of their biocompatibility, low toxicity, and adjustable magnetic properties, Fe3O4 have received considerable attention in various areas such as drug targeting, cancer therapy, magnetic cell separation, enzyme immobilization catalysis, magnetic refrigeration systems, and heat transfer applications (Ghanbari, Salavati-Niasari, & Ghasemi-Kooch, 2014; Gholamian, Salavati-Niasari, Ghanbari, & Sabet, 2013). Nanostructures have been intensively studied in a wide range of applications because the properties of nanocrystals depend on their composition, shape, size, structure, phase, and size distribution. The reactivity and selectivity of nanoparticles can be adjusted by controlling the morphology because the exposed surfaces of the particles have distinct crystallographic planes depending on the shape (Ghanbari, Salavati-Niasari, & Sabet, 2012; Kuljanin, Comor, ˇ Djokovic, ´ & Nedeljkovic, ´ 2006; Morgan & Wilkie, 2007; Sun & Xiang, 2008; Wang, Liu, & Wang, 2010).

Conclusions

Fe3O4 nanoparticles were synthesized via a precipitation reaction at roomtemperature without using an inert atmosphere. Fe3O4 Nanoparticles were characterized using XRD, SEM, TEM, EDS, and AFM techniques. The effects of different parameters such as precursor and reducing agent on the morphology of the products were investigated. The Fe3O4 nanoparticles exhibit ferrimagnetic behavior with a saturation magnetization of 48.4 emu/g and a coercivity of 50.2 Oe at room temperature. Coercivity was increased by the formation of the nanocomposite and distribution of the Fe3O4 into PVA. The results show that these nontoxic nanofillers improve the thermal stability and flame retardancy of the PVA matrix.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سنتز در محل و خارج از محل پلی (وینیل الکل) – Fe3O4 نانوکامپوزیتی پیشگیرنده شعله

In situ and ex situ synthesis of poly(vinyl alcohol)–Fe3O4 nanocomposite flame retardants

پوشش های نانوکامپوزیتی پلی آنیلین / گرافن بر روی مس: الکتروپلیمریزاسیون ، خصوصیات و ارزیابی عملکرد محافظت در برابر خوردگی

Polyaniline/Graphene nanocomposite coatings on copper: Electropolymerization, characterization, and evaluation of corrosion protection performance

چکیده

1. مقدمه

2. بخش تجربی

2. 1. مواد

2. 2. ابزارهای مورد استفاده

2. 3. فرایند الکتروپلیمریزاسیون و تست‌های خوردگی

3. نتایج و بحث

3. 1. الکتروسنتز نانوکامپوزیت PANI/G

3. 2. مشخصه‌یابی پوشش نانوکامپوزیتی

3. 3. آزمون‌های خوردگی

3. 4. مشخصه‌یابی SEM

4. نتیجه‌گیری

چکیده

فیلم نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- گرافن به صورت الکتروشیمیایی به وسیله ولتامتری سیکلی بر روی الکترود مسی لایه‌نشانی شده است. مقاومت خوردگی زیرلایه‌های مسی پوشیده از نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- گرافن با استفاده از روش‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی و اسپکتروسکوپی آمپدانس الکتروشیمیایی در ppm 5000 از محلول آبی NaCl در دمای اتاق برآورد شده است. نتایج پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی نشان می‌دهند که پتانسیل‌های خوردگی در حضور نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- گرافن در مقایسه با محلول بلانک به سمت نواحی آندی انتقال می‌یابد. اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی نیز حاکی از آن می‌باشند که بازدهی بازدارندگی برای نانوکامپوزیت پلی‌آنیلین- گرافن برابر %98 می‌باشد.

1. مقدمه

مس به دلیل هدایت الکتریکی و گرمایی بالا، کارپذیری یا کارایی مکانیکی و خواص نسبتاً ممتاز خود، یکی از مواد حائز اهمیت در صنعت به شمار می‌آید. این ماده در زمینه‌های متعددی همچون صنایع الکترونیک و ارتباطات به عنوان رسانا به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ همچون در خطوط انتقال برق، خطوط لوله مورد استفاده در کاربردهای صنعتی آب و فاضلاب، رساناهای حرارتی و مبدل‌های حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بنابراین خوردگی مس و بهبود مقاومت خوردگی این فلز در محیط‌های مختلف، توجه محققان را بخود معطوف داشته است [1- 5].

4. نتیجه‌گیری

هدف این تحقیق، ایجاد پوشش‌های نانوکامپوزیتی PANI/G به عنوان ابزاری برای حفاظت خوردکی مس می‌باشد. پوشش‌های نانوکامپوزیتی PANI/G با موفقیت با استفاده از روش ولتامتری سیکلی در محیط اسید سولفوریک بر روی مس الکترولایه‌نشانی شده و سپس به وسیله FTIR، UV-vis، XRD و TGA مشخصه‌یابی گشته‌اند. اثربخشی پوشش‌ها در مقابل خوردگی به وسیله مطالعات پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی و EIS مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نشان داده شده است که پوشش‌های نانوکامپوزیتی PANI/G توانایی افزایش قابل ملاحظه حفاظت در مقایل فرایند خوردگی مس که در ppm 5000 از محلول NaCl انجام شده است را دارا بوده و نرخ تخریب آن ماهش یافته است. 

Abstract

Polyaniline–graphene nanocomposite film was electrochemically deposited by cyclic voltammetry on copper electrode. The corrosion resistance of polyaniline–graphene nanocomposite covered copper substrates was estimated using potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy techniques in 5000 ppm NaCl aqueous solution at room temperature. Potentiodynamic Polarization results show that corrosion potentials shift to anodic regions in the presence of polyaniline–graphene nanocomposite compared to the blank solution. The electrochemical measurements, also, indicated that the inhibition efficiency for polyaniline-graphene nanocomposite is 98%.

1. Introduction

Copper has been one of the important materials in the industry owing to its high electrical and thermal conductivity, mechanical workability, and its relatively noble properties. It is widely used in many applications of electronic industries and communications as a conductor; also, it is used in electrical power lines, pipelines for domestic and industrial water utilities, heat conductors, and heat exchangers. Thus, corrosion of copper and improving the corrosion resistance of this metal in a wide variety of media has attracted the attention of researchers [1–5]. 

4. Conclusion

Our study focused on the formation of PANI/G nanocomposite coatings as a means of corrosion protection of Cu. PANI/G nanocomposite coatings were successfully electrodeposited on Cu by cyclic voltammetry technique in a sulfuric acid medium and were then characterized by FTIR, UV–vis, XRD, and TGA. The coatings effectiveness against corrosion was tested by potentiodynamic polarization and EIS studies. PANI/G nanocomposite coatings were found to be capable of suggesting a noticeable enhancement of protection against Cu corrosion process carried out in 5000 ppm NaCl and the degradation rate decreased.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پوشش های نانوکامپوزیتی پلی آنیلین / گرافن بر روی مس: الکتروپلیمریزاسیون ، خصوصیات و ارزیابی عملکرد محافظت در برابر خوردگی

Polyaniline/Graphene nanocomposite coatings on copper: Electropolymerization, characterization, and evaluation of corrosion protection performance

پیش بینی مورفولوژی نانوکامپوزیتهای پلیمری – رس

Prediction of the morphology of polymer-clay nanocomposites

چکیده

1- مقدمه

2- پیش زمینه نظری

3- مواد و روش ها

3-1 مواد

3-2 اماده سازی

3- 3- مشخصات

4- نتایج و بحث

4- 1- محاسبه نسبت ویسکوزیته

4-2 اعتبار سنجی مدل

5- نتیجه گیری ها

چکیده

نانوکامپوزیت های پلیمری به طور مستمر علاقه فزاینده ای را در دهه گذشته، با توجه به پیشرفت های قابل توجهی که آنها می توانند در مقایسه با ماتریس پلیمری مرتب ارائه دهند، به خود جذب نموده اند. با این حال، مورفولوژی نهایی یک نانوکامپوزیت، که توسط چندین متغیر تعیین می شود، می تواند به طور قابل توجهی خواص ماکروسکوپی محصول نهایی را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین، مطالعه فعل و انفعالاتات بین فرآوری، مورفولوژی، ساختار و خواص رئولوژیکی، و مناسب بودن مدل های موجود به منظور پیش بینی رفتار سیستم با تغییر متغیرهای فرآوری اصلی آن مهم است.

در این کار، قابلیت کاربرد یک نظریه پیش بینی بر اساس مدل Wu فرموله شده است و به منظور پیش بینی مورفولوژی سیستم های نانوکامپوزیت پیشنهاد شده است. این نظریه، توصیف یک ماتریس پلیمری – سیستم پرکننده لایه لایه را میسر می سازد، به شرطی که فعل و انفعالات بین دو جزء و فرآوری شناخته شده باشد. به طور خاص، یک پرکننده لایه لایه به عنوان یک جزء ثانویه قابل دگردیسی از یک ترکیب در نظر گرفته می شود که رفتار آن وابسته به فرآوری و فعل و انفعالات با ماتریس پلیمر است. این مقاله، با توجه به قطبش های مختلف این ماتریس، به تجزیه و تحلیل رفتارهای مختلف سیستم ها پرداخته است که با توجه به قطبش ای مختلف ماتریس آنها، می تواند به یک طبقه بندی از نانوکامپوزیت های پلیمری در دو یا چند خانواده منجر شود.

4-2 اعتبار سنجی مدل
در نتیجه مدل بالا توضیح داده شده با مقایسه پیش بینی های آن با نتایج تجربی به دست آمده با تغییر محتوای پرکننده مورد تایید قرار گرفت. به طور خاص، حضور احتمالی یک حد قابلیت کاربرد مدل، به دلیل پدیده در نظر گرفته نشده توسط مدل Wu گرفته نشده (مانند، به عنوان مثال، انعقاد) مورد بررسی قرار گرفت. این حد ممکن است، به عنوان مثال، حد بالایی از غلظت باشد، یعنی زمانی که درصد پرکننده بیش از حد بالا است، فرضیه نسبی استقلال ذرات فاز پراکنده شده با توجه به انعقاد، دیگر معتبر نیست.
محتوای اولیه پرکننده به واسطه وزن، 2 درصد در نظر گرفته شد.
این سیستم ها با استفاده از همان روش ها 1٪ برای پرکننده آماده شد، و ابعاد ذرات پرکننده از طریق تجزیه و تحلیل SEM مانند قبل مورد بررسی قرار گرفتند. اینها با آنهایی که به طوری نظری با استفاده از مدل Wu برآورد شده بودند، مقایسه شد. نتایج تجربی به دست آمده با نتایج نظری به طور رضایت بخشی مطابقت دارند، بنابراین می توان نتیجه گرفت که این مدل، یک پیش بینی رضایت بخش از داده های تجربی واقعی را ارائه می دهد.

Abstract

Polymer nanocomposites have continually attracted increasing interest over the last decade, due to significant improvements they can offer compared to neat polymer matrices. However, the final morphology of a nanocomposite, determined by several variables, can significantly influence the macroscopic properties of the final product. Therefore, it is important to study the interactions between processing, morphology, structure and rheological properties, and the suitability of existing models in order to predict the system’s behaviour with change of the main processing variables.

In this work, the applicability of a predictive theory based on the Wu model was formulated and proposed in order to predict the morphology of nanocomposite systems. This theory allows description of a polymer matrix – lamellar filler system, provided that the interactions between the two components and the processing are known. In particular, a lamellar filler has been considered as a deformable second component of a blend, with its behaviour depending on the processing and on the interactions with the polymer matrix. This allowed analyzing different behaviour for the systems, due to the different polarity of the matrix, which may lead to a classification of polymer nanocomposites in two or more families, according to their different matrix polarities.

4-2 Validation of the model

The above described model was thus validated by comparing its predictions with the experimental results obtained with changing the filler content. In particular, the possible presence of an applicability limit of the model, due to phenomena not taken into account by the Wu model (such as, for instance, coalescence) was investigated. This limit might be, for instance, an upper limit of concentration, i.e. when the filler percent is too high, the relative hypothesis of independence of the particles of dispersed phase is not valid anymore, due to coalescence. The first filler content to be taken into account was 2 % by weight.

These systems were prepared using the same methods as for 1% filler, and filler particle dimensions were evaluated through SEM analysis as before. These were compared with the theoretical ones estimated by using the Wu model. The obtained experimental results match the theoretical ones quite satisfactorily, thus it can be concluded that the model gives a satisfactory prediction of the real experimental data.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پیش بینی مورفولوژی نانوکامپوزیتهای پلیمری – رس

Prediction of the morphology of polymer-clay nanocomposites

ویژگی های جذبی مادون قرمز حرارتی و مایکروویو نانوکامپوزیت های SrTiO3 / SrFe12O19 / پلی آنیلین

Thermal infrared and microwave absorbing properties of SrTiO3/ SrFe12O19/polyaniline nanocomposites

چکیده

1. مقدمه

2. بخش تجربی

2. 1. مواد

2. 2. آماده سازی پلی‌متیل متاکریلات (PMMA)

2. 3. آماده‌سازی نانوذرات SrTiO3

2. 4. سنتز نانوذرات SrTiO3/SrFe12O19 (با درصد وزنی %50/50)

2. 5. سنتز نانوکامپوزیت‌های SrTiO3/SrFe12O19/PANI

2. 6. مشخصه‌یابی

3. نتایج و بحث

3. 1. داده‌های XRD

3. 2. اسپکتروسکوپی FTIR

3. 3. آنالیز TEM

3. 4. تصاویر SEM

3. 5. مغناطیس‌سنج نمونه مرتعش (VSM)

3. 6. رسانایی

3. 7. بررسی جذب مادون قرمز گرمایی

3. 8. مطالعه جذب مایکروویو

4. نتیجه‌گیری

چکیده

پلی‌آنیلین (PANI)، پلیمر منحصر به فردی است که دارای خاصیت جذب الکترومغناطیسی بوده و به عنوان زیرلایه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این تحقیق، SrTiO3 به عنوان جاذب نور مادون قرمز و هسته و سپس با روش هم‌رسوبی، SrFe12O19 به عنوان جاذب مایکروویو به عنوان پوسته ماده نخست بر روی آن SrTiO3 سنتز می‌شود. در گام بعدی، PANI از طریق پلیمریزاسیون در جا با ساختارهای هسته- پوسته چندگانه بر نانوذرات SrTiO3/ SrFe12O19 پوشش داده می‌شود. اندازه نانومتری و ساختار این نمونه‌ها با استفاده از TEM، XRD و FTIR مورد بررسی قرار می‌گیرند. مورفولوژی نانوکامپوزیت توسط تصاویر SEM نشان داده شده است. خواص مغناطیسی و الکتریکی نیز با روش‌های VSM و چهار پروبه انجام شده است. جذب مادون قرمز (IR) گرمایی و اتلاف بازتاب مایکروویو در μm 40 -10 و GHz 12 -8 به ترتیب مربوط به بسامدهای مادون قرمز و مایکروویو مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان داده‌اند که نانوکامپوزیت‌های SrTiO3/ SrFe12O19/PANI دارای خواص الکتریکی و مغناطیسی بسیار سازگاری بوده و بنابراین جذب‌پذیری مایکروویو، خواص پهن‌باند بسیار عریضی را نشان می‌دهد. آزمون تصویر گرمایی مادون قرمز، تابع تصویربرداری گرمایی مادون قرمز را نشان داده است که با افزایش SrTiO3/ SrFe12O19 به عنوان هسته بهینه‌سازی شده و وابسته به افزایش PANI به عنوان پوسته نهایی می‌باشد.

1. مقدمه

تابش مادون قرمز گرمایی به عنوان متداول‌ترین منبع گرمای تابشی شناخته شده است. ناحیه مادون قرمز گرمایی، محدوده طول‌موج طیف الکترومغناطیسی است که از مشخصه‌های تابش گرمایی یا حرارتی از سطح و جو زمین می‌باشد. در تعادل گرمایی، قانون پلانک بر گسیل تابش در محدوده مادون قرمز حاکم می‌باشد که توزیع طیفی انرژی منتشر شده از اجسام ”سیاه“ (یعنی اجسامی که در تمامی طول‌موج‌ها دارای تابندگی یا گسیل‌پذیری واحد می‌باشند) به صورت تابعی از دما را توصیف می‌نماید. هم سطح و هم اتمسفر زمین در محدوده مادون قرمز ”گرمایی“ از خود تابش منتشر می‌نمایند که دارای توزیع‌های طیفی هستند که به وسیله تابع پلانک متناظر با دمای موضعی (یعنی دمای سطح زمین و دما به صورت تابعی از ارتفاع از سطح زمین) توصیف می‌شوند. 

4. نتیجه‌گیری

نانوکامپوزیت‌های SrTiO3/SrFe12O19/PANI دارای شکل و اندازه تعریف شده بسیار خوبی بوده و هدایت الکتریکی خوبی را از خود نشان می‌دهند. تعداد دفعات بازتابش نور نمونه‌های روی بدن انسان از دیسک‌های فلزی بالاتر می‌باشد. بنابراین این نانوکامپوزیت‌ها برای جذب تابش مادون قرمز گرمایی بسیار مناسب می‌باشند. با افزایش نسبت وزنی و ضخامت، تعداد دفعات بازتاب‌پذیری نور افزایش یافته است. با افزایش نسبت وزنی هسته، دمای بدن انسان را نمی‌توان به نمونه‌ها انتقال داد. بنابراین نسبت وزنی (SrTiO3/SrFe12O19 به عنوان هسته) بالاتر از %40 و قطر mm ، بهترین نتیجه بدست آمده برای مواد جاذب مادون قرمز حرارتی می‌باشد. افزایش جذب نور مادون قرمز پهن‌باند در محدوده طول‌موج μm 40 -10 مشاهده شده‌اند. کمترین مقدار RL برابر با dB 15- در GHz 2/9 برای نانوکامپوزیتی با ضخامت mm 1 مشاهده شده است. بکارگیری این نمونه‌ها می‌تواند کارایی آشکارسازی ترموگرافی IR، کاتالیزورها، سنسورها، ذخیره‌سازی مغناطیسی داده‌ها، جذب امواج تشدید الکترومغناطیسی، بلورهای فوتونیک و ابزارهای میکروالکترونیک و جنبه‌های نظامی را بهبود بخشیده و آنها را افزایش دهد.

Abstract

Polyaniline (PANI) as a unique polymer that also has electromagnetic absorption used as the substrate. In this research, SrTiO3 was synthesized as IR absorbent and core and then SrFe12O19 as microwave absorbent was prepared on SrTiO3 via co-precipitation method as the first shell. As the next step, PANI was coated on SrTiO3/SrFe12O19 nanoparticles via in situ polymerization by multi core–shell structures (SrTiO3/SrFe12O19/PANI). Nanometer size and structures of samples were measured by TEM, XRD and FTIR. Morphology of nanocomposite was showed by SEM images. The magnetic and electric properties were also performed by VSM and four probe techniques. Thermal infrared (IR) absorption and microwave reflection loss of nanocomposites were investigated at 10–40 μm and 8–12 GHz, IR and microwave frequencies, respectively. The results showed that the SrTiO3/SrFe12O19/PANI nanocomposites have good compatible electric and magnetic properties and hence the microwave absorbency shows wide bandwidth properties. The infrared thermal image testing showed that the function of infrared thermal imaging was optimized by increasing SrTiO3/SrFe12O19 as core and independent to increasing PANI as the final shell.

1. Introduction

Thermal infrared radiation is much commonly known as kind of radiative heat. The thermal infrared region is the wavelength range of the electromagnetic spectrum which is also a characteristic of the thermal or heat radiation from the Earth’s surface and from the atmosphere. In thermal equilibrium, the emission of radiation in the infrared is governed by Planck’s law, which describes the spectral distribution of the energy emitted by ‘‘black’’ bodies (i.e. having unit emissivity at all wavelengths) as a function of temperature. Both the Earth’s surface and the atmosphere emit in the so-called ‘‘thermal’’ infrared, having spectral distributions described by the Planck function corresponding to the local temperature, (i.e. the surface temperature of the Earth and the temperature as function of altitude.)

4. Conclusion

The SrTiO3/SrFe12O19/PANI nanocomposites were well defined in size and shape and exhibited good electrical conductivity. The light reflectivity times of samples on human body are higher than metallic disks. So, they are suitable for thermal IR absorbers. The light reflectivity times of samples were increased by increasing weight ratio and thickness. Human temperature could not transmit to samples by increasing weight ratio of core. Therefore weight ratio (SrTiO3/SrFe12O19 as core) above 40% and 1 mm diameter are the best result as thermal IR absorber. The SrTiO3/SrFe12O19/PANI enhanced broad band infrared light absorption was observed in the wavelength range of 10–40 lm. A minimum RL of 15 dB was observed at 9.2 GHz for a 1 mm thickness nanocomposite. The application of these samples may improve the IR thermographic detection, catalysis, sensors, magnetic data storage, electromagnetic resonance wave absorption, photonic crystals, and microelectronic devices and military aspects.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ویژگی های جذبی مادون قرمز حرارتی و مایکروویو نانوکامپوزیت های SrTiO3 / SrFe12O19 / پلی آنیلین

Thermal infrared and microwave absorbing properties of SrTiO3/ SrFe12O19/polyaniline nanocomposites

ساخت غشای نانوکامپوزیت پلی آنیلین از طریق نقره، روی، تیتانیوم دی اکسید و خواص محافظت در برابر خوردگی آنها

Nanocomposite film formations of polyaniline via TiO2, Ag, and Zn, and their corrosion protection properties

چکیده

1. مقدمه

2. مواد و روش ها

2.1 شیمیایی

2.2. ابزارسازی

2.3. نمونه های آلومینیمی

2.4. آماده سازی و پاک سازی نمونه های آلومینیمی

2.5. فرایند الکتروبسپارش

3. نتایج و مباحث

3.1 سنتز الکتروشیمیایی غشاهای PANI, PANI/TiO2, PANI/Ag و PANI/Zn

3.2. تجزیه و تحلیل SEM-EDX

3.3. طیف سنجی UV–vis

3.4. تجزیه و تحلیل FTIR-ATR

3.5. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی

3.6 توانایی حفاظت از خوردگی الکترودهای پوشش یافته

4. نتیجه گیری

چکیده

پلی آنیلین (PANI) و نانوکامپوزیت های آن حاوی نقره؛‌ روی؛ TiO2   توسط ولتامتری سیکلی روی یک الکترود AI1050  به وسیله جریان برق پوشانده شده اند. پلیمر اصلاح شده و غشاهای نانوکامپوزیتی توسط ولتامتری چرخه ای؛ اسپکتروفتومتری قابل رویت- فرابنفش (UV–vis)؛ بازتاب کلی طیف سنجی- ضعیف مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR-ATR)؛ ریزبینی الکترون پویشی (SEM)؛ تجزیه و تحلیل پراکندگی- انرژی اشعه X (EDX)؛ میکروسکوپی نوری روش های اسپکتروسکوپی امپدانسی الکتروشیمیایی (EIS) مشخص شدند. رفتار خوردگی غشاهای نانوکامپوزیتی  PANI, PANI/TiO2, PANI/Ag و PANI/Zn روی الکترود AI1050 در محلول 3.5% NaCl مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج مقایسه ای با استفاده از تکنیک های EIS و برون یابی Tafel حاصل شد. این یافته های نشان می دهد که غشاهای نانوکامپوزیتی PANI/Ag در مقایسه با غشاهای نانوکامپوزیتی PANI (PE = 91.41%), PANI/TiO2(PE = 91.91%) و PANI/Zn (PE = 92.52%)  دارای ضریب حفاظت بالاتری (PE = 97.54%) می باشند. نتایج نشان می دهد که افزایش  نانو مواد (TiO2,Ag and Zn) به ماتریس پلیمری PANI رسانایی الکتریکی غشای PANI/Zn و مقاوت پلیمر پلی آنیلین در برابر خوردگی را افزایش می دهد. این یافته ها بیشتر توسط کاهش اکسیژن ونفوذپذیری  آب و افزایش چسبندگی پوشش در حضور نانومواد TiO2, Ag و Zn  در PANI تصدیق می شود. اندازه گیری های EIS نشان می دهد که ترکیب TiO2, Ag, and Zn روی پوشش انتقال بار و مقاومت منافذ هر دو را افزایش می دهد. 

1. مقدمه 

پلیمرهای رسانا همچون پلی آنیلین (PANI)؛‌ پلی پیرول (PPy) یا پلی تیوفن (PTh) در کاربردهای صنعتی مثل باتری های قابل شارژ [1]؛ سنسورها [2] و حفاظت در برابر خوردگی [3–5] کاربرد دارند. پلی آنیلین یک پلیمر رسانا است که به طور گسترده  مورد مطالعه قرار گرفته است به طوری که اعتقاد بر این است که برای کاربردهای نوری و الکتریکی دارای پتانسیل می باشد ,  و به دلیل شیمی ساده و قابل برگشت تغلیظ/ عدم تغلیظ که قادر به کنترل چندین خاصیت از جمله رسانایی الکتریکی؛ حجم آزاد و فعالیت نوری [6,7] می باشد. بار ذخیره شده در لایه پلیمر در طول واکنش های اکسیداسیون می تواند به صورت برگشت ناپذیر مصرف شود و توانایی حفاظت در برابر خوردگی در طول زمان ممکن است از بین رود [8].  

4. نتیجه گیری

در این مقاله پوشش های نانوکامپوزیت PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 و PANI/Ag روی یک زیرلایه Al1050 در یک محلول آبی H2SO4 0.5M شامل 0.4 M آنیلین و 1% نانوذرات تحت امواج فراصوت الکتروپلیمریزه شدند. روش CV برای آماده سازی نانوذرات TiO2,Ag و Zn در حضور PANI با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت. الکترود اصلاح شده توسط روش های برون یابی FTIR-ATR, SEM-EDX, EIS و Tafel مشخص شد. نانوکامپوزیت های PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 و PANI/Ag  برای حفاظت از خوردگی در برابر محلول 3.5% NaCl روی Al1050  آزمایش شدند. بالاترین ضریب حفاظت برای غشای نانوکامپوزیت PANI/Ag (PE = 97.54%) حاصل شد. بر اساس نتایج آزمون خوردگی می توان نتیجه گرفت یافته های CV, SEM و EIS نتایج برون یابی Tafel را پشتیبانی می کند بنابراین تایید می کند که غشاهای نانوکامپوزیت PANI/Ag بالاترین ویژگی حفاظت را دارند. بنابراین ثابت می کنیم که غشاهای نانوکامپوزیت PANI/Ag می تواند به عنوان مواد حفاظتی برای باتری و دستگاه های ابرخازنی که نوید تکنولوژی تولید برق را می دهند مورد استفاده قرار بگیرد.

Abstract

Polyaniline (PANI) and its nanocomposites containing TiO2, Ag, and Zn were electrocoated on an Al1050 electrode by cyclic voltammetry. The modified polymer and the nanocomposite films were characterized by cyclic voltammetry (CV), ultraviolet–visible spectrophotometry (UV–vis), Fourier-transform infrared spectroscopy-attenuated total reflectance (FTIR-ATR), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersion X-ray analysis (EDX), optical microscopy and electrochemical impedance spectroscopic (EIS) methods. The corrosion behavior of the PANI, PANI/TiO2, PANI/Ag and PANI/Zn nanocomposite films on an Al1050 electrode was studied in a 3.5% NaCl solution. The comparison results were obtained by applying Tafel extrapolation and EIS techniques. The findings indicate that PANI/Ag nanocomposite films yielded higher protection efficiency (PE = 97.54%) compared to PANI (PE = 91.41%), PANI/TiO2 (PE = 91.91%), and PANI/Zn (PE = 92.52%) nanocomposite films. The results show that the addition of nano-materials (TiO2, Ag and Zn) into the polymer matrix of PANI enhanced the electrical conductivity of the PANI/Zn film and the corrosion resistance of the polyaniline polymer. These findings were further confirmed by decreasing the oxygen and water permeability and increasing coating adhesion in the presence of TiO2, Ag and Zn nanomaterials in the PANI. The EIS measurements indicated that the incorporation of TiO2, Ag, and Zn into the coating increased both the charge transfer and pore resistance.

1. Introduction

Conducting polymers such as polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy) or polythiophene (PTh) are used in industrial applications suchas rechargeable batteries [1], sensors [2], andcorrosionprotection [3–5]. Polyaniline (PANI)is a conducting polymer that has been widely studied, as it is believed that it has potential for electronic and optical applications due to its simple and reversible doping/dedoping chemistry, which enables control of several properties, such as electrical conductivity,free-volume and optical activity [6,7]. The charges stored in the polymer layer can be irreversibly consumed during the system’s redox reactions, and the ability of the corrosion protection with PANI may be lost over time [8].

4. Conclusions

In this study, PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 and PANI/Agnanocomposite coatings were electropolymerized on an Al1050 substrate in a 0.5 M H2SO4 aqueous solution containing 0.4 M aniline and 1% nanoparticles under ultrasonic irradiation. The CV method was successfully employed for the preparation of TiO2, Ag and Zn nanoparticles in the presence of PANI. The modified electrodes were characterized by FTIR-ATR, SEM-EDX, EIS, and Tafel extrapolation methods. PANI, PANI/Zn, PANI/TiO2 and PANI/Ag-nanocomposites on Al1050 were tested for corrosion protection ability against a 3.5% NaCl solution. The highest protection efficiency was obtained for the PANI/Ag nanocomposite film (PE = 97.54%). Based on the corrosion test results, it can be concluded that the CV, SEM and EIS findings also supported the Tafel extrapolation results and thus confirmed that PANI/Ag nanocomposite films had the highest protective properties. Thus, we posit that PANI/Ag nanocomposite films might be used as protection materials for battery and supercapacitor device applications which are promising power generation technologies.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ساخت غشای نانوکامپوزیت پلی آنیلین از طریق نقره، روی، تیتانیوم دی اکسید و خواص محافظت در برابر خوردگی آنها

Nanocomposite film formations of polyaniline via TiO2, Ag, and Zn, and their corrosion protection properties

ایجاد چسب کامپوزیت نقره/نیکل برای اتصال دهی سرد YSZ به فولاد ضد زنگ

Development of composite silver/nickel nanopastes for low temperature joining of yttria-stabilized zirconia to stainless steels

1- مقدمه 

2- روش آزمایش

3- نتایج و بحث  

3-1- ریز ساختار فصل مشترک اتصال 

3-2 – استحکام برشی 

3-3- آنالیز Taguchi و بهینه سازی

4-  نتیجه گیری

چکیده

اتصال دهی YSZ به فولاد ضد زنگ برای کاربرد های متفاوتی همانند سلول های سوختی اکسیدی، پوشش محافظ گرما و ایمپلنت پزشکی در نظر گرفته می شود. در این مقاله تعدادی چسب لحیم کاری که از نانوچسب های نقره و نیکل استفاده می کنند(~80 nm)، به همراه سلولز کربوکسی متیل به عنوان فاز آلی ایجاد شد واز آن برای اتصال YSZ 5 درصد مولی با فولاد AISI420 استفاده شد. اثر پارامتر های فرایند همانند زمان و دمای لحیم کاری و ترکیب شیمیایی نانو چسب ها بر ریزساختار اتصال و استحکام برشی پارگی مورد تحقیق قرار گرفت. جزئیات مکانیزم اتصال توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی  و پروب میکرو آنالیزور الکترونی نشان دهنده زینتر حالت جامد نانوچسب ها است. نفوذ کم عناصر به فولاد ضد زنگ 420 باعث ایجاد فصل مشترکی اسفنجی شد. افزایش بارگذاری چسب باعث افزایش چگالی ساختار اسفنجی در فصل مشترک شد که استحکام مکانیکی بیشتری به دست آمد. اتصال دهی هنگامی که از نانو چسب نقره استفاده شد، موفقیت آمیز تر بود زیرا نانوچسب های نقره فعالیت زینتر بیشتری در دمای کم لحیم کاری نسبت به نانوچسب های نیکل دارند. در ضمن در بارگذاری زیاد، تراکم موضعی نانوچسب ها و عدم تجانس ریزساختار در فصل مشترک مشاهده شد. افزایش زمان و دمای لحیم کاری نفوذ عناصر را بهبود بخشیده و استحام اتصال را افزایش داد. بهینه سازی پارامتر های فرایند توسط روش L16 taguchi نشان داد که چسب نقره با 72% بارگذاری جامد ساخته شده در  C° 270 برای 120 دقیقه یک اتصال خوب با استحکام برشی Mpa 1  ± 23 ایجاد می کند. 

1- مقدمه 

سرامیک پیشرفته با خواص قابل توجه مانند مقاومت به خوردگی و سایش بالا، چگالی کم و پایداری مکانیکی مناسب در دمای بالا در قطعات الکترونیکی، پیوند لگن و استخوان و کاربردهای ساختمانی مانند موتور حرارتی، توربین ها و اجزاء اتومبیل استفاده می شود. برای وفق دادن خواص با کابرد مورد نظر، اتصال سرامیک به فلز ایجاد شده است. مثال های از این کاربرد ها شامل سلول های سوختی اکسیدی، تخته مدار، وسایل هسته ای، جایگزینی لگن و پره توربین می شود. این مواد مهم ترکیبی از خواص فلز و سرامیک را در یک قطعه یک پارچه دارند. در نتیجه در سال های اخیر اتصال دهی سرامیک به فلز توجه زیادی را جذب کرده است. به دلیل تفاوت در پیوند های اتمی، دمای ذوب و خواص ترمومکانیکی فلز و سرامیک، ایجاد اتصالات خوب و عاری از عیب چالش برانگیز می باشد. تاکنون روش های مختلفی از جمله لحیم کاری سخت و نرم، زینتر کردن، زینتر پلاسما جرقه ای و رسوب دهی ایجاد و استفاده شدند. هر کدام از این روش ها مزایا و معایبی دارد که آن را برای کاربردی خاص مناسب می کند. 

4-  نتیجه گیری

اتصال بدون فشار زیرکونیوم پایدار شده 5Y به AISI 420 SS در دمای کم(<  C°370) مورد تحقیق قرار گرفت. نتایج اصلی در زیر لیست شده است:

• مخلوطی از نانوچسب های نیکل و نقره را می توان برای تهیه نانوچسب مناسب برای اتصال YSZ به SS استفاده کرد.

• زینتر بدون فشار YSZ-SS در دمای کم باعث تشکیل فصل مشترک متخلخل شد. چگالی فصل مشترک به مقدار بارگذاری جامد، ترکیب چسب و شرایط زینتر بستگی دارد. 

• نفوذ محدود عناصر چسب در اجزاء اتصال مشاهده شد. عمق نفوذ نیکل بیشتر از نقره بود.

• آنالیز DOE نشان داد که بارگذاری جامد نانوچسب و سپس غلظت نیکل مهم ترین عوامل موثر بر استحکام اتصال هستند.

• بیشترین استحکام برشی برای چسب 40/32 نقره/ نیکل با 72% بارگذاری جامد به دست می آید.

Abstract

Joining of yttria-stabilized zirconia (YSZ) to stainless steels is considered for various applications such as solid oxide fuel cells, thermal barrier coatings, and medical implants. In the present work, a series of brazing pastes utilizing silver and nickel nanoparticles (~80 nm) mixed with carboxymethyl cellulose as the organic phase were developed to join 5 mol% YSZ to AISI 420 steel. Effects of processing parameters including time and temperature of brazing and the composition of the nanopastes on the microstructure of joints and their shear rupture strength were studied. Elaboration of the joining mechanism by scanning electron microscopy and electron probe micro-analyzer showed solid-state sintering of the nanoparticles. Limited diffusion of the elements in the 420 SS part caused interface formation with a spongy structure. Increasing of the paste solid loading increased the density of the spongy structure at the interface region; thereby higher mechanical strength was attained. The joining was more successful when a silver nanopaste was utilized owing to the higher sintering activity of silver nanoparticles compared to nickel at relatively low brazing temperatures. Meanwhile, at high solid loadings, localized nanoparticle aggregation and microstructural heterogeneity at the interface region were observed. Increasing of the brazing time and temperature enhanced the diffusion of elements and improved the joint strength. Optimization of the processing parameters by the L16 Taguchi method determined that a silver paste with 72% solid loading processed at 270 °C for 120 min would yield a sound joint with shear strength of 23±1 MPa.

1- Introduction

Advanced ceramics with outstanding properties such as high corrosion and wear resistance, low density and suitable mechanical stability at elevated temperatures have wide applications in electronic devices, hip and bone transplants, and structural applications such as heat engines, turbines and automotive components [1]. To adapt the properties to a desired application, ceramic-metal joints have been developed. Examples of such applications include solid oxide fuel cells [2], circuit boards [3], nuclear instruments [4], hip replacement [5], and turbine blade [6]. These functional materials provide an excellent combination of properties of both metals and ceramics in an integrated part. Therefore, in recent years joining of ceramics to metals have attracted significant attention [7]. Due to differences in the nature of atomic bonding, melting temperature and thermomechanical properties of ceramics and metals, preparation of sound and defect-free joints with a high mechanical stability is challenging. So far, various methods such as brazing [8], soldering [9], co-sintering [10], spark-plasma sintering [11] and sputtering [12] have been developed and utilized. Each of these processes has some advantages and disadvantages that make them suitable for specific applications.

4- Conclusions

Pressure-less joining of 5Y-stabilized zirconia to 420 AISI SS at low temperatures (o370 1C) was studied. The main findings can be summarized as follows:

A mixture of silver and nickel nanoparticles can be used to prepare nanopastes for sound joining of YSZ to SS.

Pressure-less sintering of YSZ–SS couples at low temperatures yielded a porous interface layer. The density of the interface region depended on the amount of solid loading, the composition of the paste, and sintering condition.

Limited diffusion of the paste elements in the joint counterparts was noticed. The diffusion depth of Ni was more than that of Ag diffusion.

DOE analysis showed that solid loading of the nanopaste has the most important factor affecting the strength of the joints followed by the concentration of nickel.

The highest shear strength was attained for a 32/40 Ag/Ni paste with 72% solid loading

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ایجاد چسب کامپوزیت نقره/نیکل برای اتصال دهی سرد YSZ به فولاد ضد زنگ

Development of composite silver/nickel nanopastes for low temperature joining of yttria-stabilized zirconia to stainless steels