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.

تأثیر مواد سطحی مختلف و زمان تابش فراصوت بر پایداری و خصوصیات ترموفیزیکی نانوسیالات ترکیبی

Impact of different surfactants and ultrasonication time on the stability and thermophysical properties of hybrid nanofluids

چکیده

1- مقدمه

2-روش تحقیق

2-1 آماده سازی نانوسیالات

2-2 تصویربرداری میکروسکوپی انتقال الکترون

2-3 ارزیابی پایداری نانوسیالات

2-4 اندازه گیری ویژگی های ترموفیزیکی

3- نتایج و بحث

3-1 توصیف

3-2 تحلیل طیف سنجی UV-vis

3-3 ویژگیهای ترمو فیزیکی

4- نتیجه گیری

چکیده

نانوسیالات گرافینی توجه بیشتری را در میان محققان به خود جلب کرده اند زیرا دارای رسانایی گرمای بسیار زیاد هستند. در تحقیق کنونی نانوسیالات هیبربدی پایدار از طریق پراکنش نانو صفحات گرافین(GnPs) و دی اکسید تیتانیوم (O۲i T)در ترکیبی از آب مقطر و اتیلن و گلیکون با استفاده از یک روش دو مرحله ای تولید شده اند. برای حذف مقایسه، GnPs در داخل مایع پایه یکسان پراکنده می شود و به عنوان نانو سیال نامگذاری می شود. تاثیر مواد سطحی مختلف و زمان تابش فراصوت برپایداری نانو سیالات با استفاده از روش رسوب گیری تحلیل پتانسیل و آزمون سقف تعیین می شوند. مشاهده شده است که اضافه کردن هگزا دسیبل قوی متیلامونیوم (CTAB) دارای پایداری بیشتری در تمام تحلیل ها می باشد و حداقل رسوب گیری تا ۴۰ روز اتفاق می افتد. ویژگیهای ترموفیزیکی نان و سیالات دارای (CTAB) از ۲۰درجه تا ۷۰ درجه برای غلظت های 172%-75%-5%-25%نانو ذرات اندازه گیری شده اند. حداکثر رسانای گرمایی برای مایع پایه در صورت وجود غلظت 747/ 23برای% wt ۱ CooH- GnP % در دمای 60 درجه سانتی گراد مشاهده شده است نانو سیالات هیبریدی دارای رسانای گرمایی بیشتر در مقایسه با ناتو سیالات مقدار ۳۰ تا ۵۰ درجه سانتی گراد هستند. نانوسیالات موجود هیبریدی رفتار نیوتنی نشان می دهد که در آن فشار کششی به صورت خطی همراه با افزایش سرعت واکنش افزایش می یابد. نانوسیالات موجود با غلظت wt ۱ % از دارای بیشترین ویسکوزیته در 40 درجه سانتی گراد است و این مقدار %54/ 42 و%58/ 4بیشتر از مایع پایه و % wt ۱ % نانو سیالات هیبریدی است. ویژگی های ارتقا یافته نانوسیالات هیبریدی می تواند به عنوان ابزار جایگزین انتقال گرما در نظر گرفته شود.

4- نتیجه گیری

پایداری، رسانایی گرمایی و ویسکوزیته نانوسیالات TiO2 (COOH-GnP)-از 30 تا 70 درجه سانتی گراد با چهار غلظت مختلف (0. 1 wt% 0. 025, 0. 05, 0. 075,) تعیین شده اند. فراصوتی کردن در 90 دقیقه برای تولید ترکیب نانوسیالات بسیار پایدار از طریق افزودن CTAB یا SDBS کافی می باشد. بر اساس نتایج بدست آمده از تحلیل های متعدد پایداری، این نتیجه بیان شد که CTAB بهترین ماده سطحی برای تثبیت این نانو سیال ترکیبی است. رسانایی حرارتی نانو سیالات همراه با دما و غلظت نانو ذرات افزایش می یابد و بیشترین افزایش (23. 74%) در دمای 60 درجه سانتی گراد و 0. 1 wt% مشاهده شده است. نانو سیالات ترکیبی دارای رسانایی حرارتی بالاتری در مقایسه با نانو سیالات COOH-GnP در تمام غلظت ها با دمای کمتر هستند (30 تا 50 درجه سانتی گراد). این بدین معناست که مونو نانو سیالات در دمای 60 درجه سانتی گراد (تمام غلظت ها) برتر از نانو سیالات ترکیبی هستند. رسانایی حرارتی بالا برای COOH-GnP مهم ترین عامل برای افزایش رفتار حرارتی نانو سیالات مونو و هیبریدی می باشد. فشار کششی زمانی افزایش می یابد که نانو ذرات به مایع اصلی اضافه شود. ویسکوزیته نانو ترکیبات مونو و هیبریدی نشان دهنده اختلاف 6% در غلظت 0. 1 wt% و دمای 4 درجه سانتی گراد می باشد. ویژگی افزایش حرارت با افزودن نانو ذرات بیانگر این است که این نانو سیال جدید ترکیبی می تواند به عنوان ابزاری برای انتقال گرما باشد.

Abstract

Graphene based nanofluids are getting more attention among researchers due to their exceptional thermal conductivity. In the present study, stable hybrid nanofluids were produced by dispersing graphene nanoplatelets (GnPs) and titanium dioxide (TiO2) in a mixture of distilled water and ethylene glycol (DW/EG) using a two-step method. For comparison purpose, GnPs were dispersed into the same base fluid and labelled as mono nanofluid. The impact of different surfactants and sonication time on nanofluids’ stability was determined by sedimentation method, zeta potential analysis, and absorbency test. It was observed that the addition of hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) showed the highest degree of stability in all analyses, with minimal sedimentation up to 40 days. Thermophysical properties of nanofluids with CTAB were measured from 30 °C to 70 °C at 0.1, 0.075, 0.05, and 0.025 wt% concentrations of nanoparticles. The maximum thermal conductivity enhancement of base fluid was found to be 23.74% when 0.1 wt% of COOH-GnP was added at 60 °C. Hybrid nanofluid showed higher thermal conductivity than mono nanofluid at all concentration and temperature ranged from 30 to 50 °C. Both mono and hybrid nanofluids showed Newtonian behaviour in which shear stress increased linearly with increasing shear rate. Mono nanofluid with 0.1 wt% concentration showed the highest viscosity at 40 °C, which was 32.54% and 4.85% higher than base fluid and 0.1 wt% hybrid nanofluid, respectively. The enhanced properties of this hybrid nanofluid could be used as an alternate heat transfer medium in an automobile cooling system.

4- Conclusion

The stability, thermal conductivity, and viscosity of (COOH-GnP)- TiO2 nanofluids were determined from 30 °C to 70 °C with four different concentrations (0.025, 0.05, 0.075, and 0.1 wt%). Ultrasonication of 90 min was sufficient to produce highly stable hybrid nanofluids with the addition of CTAB or SDBS. Based on multiple stability analyses, CTAB was found to be the best surfactant to stabilise this hybrid nanofluid. Thermal conductivity of nanofluids increased with both temperature and concentration of nanoparticles, with the most significant enhancement (23.74%) observed at 60 °C and 0.1 wt%. Hybrid nanofluid showed higher thermal conductivity than COOH-GnP nanofluid at all concentration with lower temperature (30 to 50 °C), which means mono nanofluid surpass hybrid nanofluid at 60 °C (all concentration). High thermal conductivity of COOH-GnP was found to be the dominant factor to enhance thermal behaviour of both mono and hybrid nanofluids. Shear stress was increased when nanoparticles were added into the base fluid. Viscosity of both mono and hybrid nanofluids showed about 6% of difference at 0.1 wt% concentration and 40 °C working temperature. The enhanced thermal property by adding nanoparticles suggested this novel hybrid nanofluid could be used as an alternate heat transfer medium.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تأثیر مواد سطحی مختلف و زمان تابش فراصوت بر پایداری و خصوصیات ترموفیزیکی نانوسیالات ترکیبی

Impact of different surfactants and ultrasonication time on the stability and thermophysical properties of hybrid nanofluids

شفافیت و حسگری ضریب انکسار ناشی از پلاسمون در یک نوع جدید از موجبر پلاسمونیک مبتنی بر گرافن

Plasmon induced transparency and refractive index sensing in a new type of graphene-based plasmonic waveguide

• 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.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شفافیت و حسگری ضریب انکسار ناشی از پلاسمون در یک نوع جدید از موجبر پلاسمونیک مبتنی بر گرافن

Plasmon induced transparency and refractive index sensing in a new type of graphene-based plasmonic waveguide

• 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.

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.

بررسی عامل دار کردن 4-آمینوتیفنل و 3-آمینوپروپیل تری اکسیلن با گرافن اکسید برای حذف آلاینده رنگ و مس

Functionalization of 4-aminothiophenol and 3-aminopropyltriethoxysilane with graphene oxide for potential dye and copper removal

• 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.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی عامل دار کردن 4-آمینوتیفنل و 3-آمینوپروپیل تری اکسیلن با گرافن اکسید برای حذف آلاینده رنگ و مس

Functionalization of 4-aminothiophenol and 3-aminopropyltriethoxysilane with graphene oxide for potential dye and copper removal

• 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.

رفتار رهاسازی داروی پاسخگو به گلوکز و کنترل شده با PH کیتوزان کاتیونی بر پایه هیدروژل های نانوکامپوزیتی با استفاده از گرافن اکسید به عنوان نانوحامل دارویی

Controlled pH- and glucose-responsive drug release behavior of cationic chitosan based nano-composite hydrogels by using graphene oxide as drug nanocarrier

• 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.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

رفتار رهاسازی داروی پاسخگو به گلوکز و کنترل شده با PH کیتوزان کاتیونی بر پایه هیدروژل های نانوکامپوزیتی با استفاده از گرافن اکسید به عنوان نانوحامل دارویی

Controlled pH- and glucose-responsive drug release behavior of cationic chitosan based nano-composite hydrogels by using graphene oxide as drug nanocarrier

• 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.

استخراج فاز جامد پروتئین با استفاده از اکسید گرافنFe@ پوشش داده شده با مایعات یونی

Magnetic solid-phase extraction of protein by ionic liquid-coated Fe@graphene oxide

• 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.

استخراج فاز جامد پروتئین با استفاده از اکسید گرافنFe@ پوشش داده شده با مایعات یونی

Magnetic solid-phase extraction of protein by ionic liquid-coated Fe@graphene oxide

• 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.

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

استفاده های خود تمیز شونده TiO2 به وسیله آبدوستی نور القا شده و فتوکاتالیستی

Self-cleaning applications of TiO2 by photo-induced hydrophilicity and photocatalysis

• 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.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

استفاده های خود تمیز شونده TiO2 به وسیله آبدوستی نور القا شده و فتوکاتالیستی

Self-cleaning applications of TiO2 by photo-induced hydrophilicity and photocatalysis

• 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.

مدل سازی ANFIS برای تشخیص باکتری بر سنسور زیستی GNR

ANFIS modeling for bacteria detection based on GNR biosensor

چکیده

مقدمه

آزمایشات

مدل پیشنهاد شده

مدل ANFIS

پیش بینی سنسورهای زیستی باکتریایی با استفاده از مدل ANFIS

نتایج

پایان

چکیده

پیشینه تحقیق: یکی از آلوتروپ های کربن، گرافن با ساختاری شش گوشه است که به صورت لایه ایی و در دو بعد گسترش می یابد. این ساختار دو بعدی با ایجاد سطح و ارتفاع بزرگتر، حساسیت بیشتری در نانوسنسورهای مبتنی بر گرافن، فراهم می کند. به علاوه به دلیل ویژگی های خاص گرافن مثل خواص الکتریکی، نوری و فیزیکی از آن به عنوان یک کاندید مناسب تر نسبت به دیگر مواد، جهت استفاده در سنسورها یاد می شود.
نتیجه: در این پژوهش، یک مجموعه از مدل های جدید با به کارگیری اثر میدان ترانزیستور (FET)، ساختارهای گرافن مورد استفاده را ایجاد کرده و از مشخصات جریان- ولتاژ (I-V) گرافن استفاده شد تا مکانیزم حساسیت را مدل سازی کند. از یک سیستم استنتاج عصبی-فازی سازگار (ANFIS)نیز استفاده شد تا مدل دیگری برای مشخصات جریان- ولتاژ (I-V) فراهم کند.
نتایج: مشاهده شد که رسانایی گرافن، زمانی که در معرض باکتری با غلظت cfu/ mL 104-0 قرار می گیرد، به شدت افزایش می یابد. بنابراین، نتایج نشان داد که مدل پیشنهاد شده سازگاری قابل قبولی با داده های آزمایشگاهی دارد و این سنسور زیستی می تواند با سطح حساسیت بالاتری، باکتری E. coli را شناسایی کند.

مقدمه

کشف باکتری Escherichia coli در تاریخ بشریت به سال 1885 میلادی باز می گردد و منسوب به باکتری شناس آلمانی TheodorEscheric است. او به رابطه ی بین تغییر شکل های خاص باکتری ها با اسهال و بیماری های گوارشی در نوزادان پی برد که یافته قابل توجهی در زمینه بهداشت عمومی بود. بنابراین به پاس تلاش های او نام این باکتری ها از Bacterium Coli به Escherichia coli تغییر یافت. قابل ذکر است که اغلب باکتری های E.coli باعث ایجاد هیچ گونه بیماری در انسان نمی شوند و حتی بعضا در جهت بهبود سلامت انسان عمل می کنند. اما برخی از این باکتری ها باعث ایجاد عفونت هایی شده که در گوارش اختلال ایجاد نمی کنند اما حجم ادرار را افزایش می دهند. E.coli ها در ساختار چندین سنسور زیستی مثل سنسورهای زیستی نوری، سنسورهای مبتنی بر فوتو دیود، سنسورهای زیستی راهنمای موج یک پارچه ، تکنیک های حساسیت الکتروشیمیایی یا سنسورهای زیستی نانو لوله های کربنی مبتنی بر یک ساختار FET که حد حساسیت خیلی بالایی دارند، مورد استفاده قرار گرفته اند. با این حال اغلب این آزمایشات به برچسب های خاص، برای تشخیص باکتری نیاز داشتند و بنابراین یک روش ساده تر مورد نیاز بود. بسیاری از سنسورهای ساخته شده قابل کنترل نیستند یا میزان حساسیت آن ها به طور قابل توجه ایی کمتر از حد مورد انتظار است. خواص و اسامی نانو مواد استفاده شده در سنسورهای E.coli به عنوان بخشی از نانوبیو تکنولوژی در جدول 1 آمده است.

نتیجه گیری

گرافن،وقتی در تماس با E. coliقرار گیرد، تغییرات قابل اندازه گیری در رسانایی را نشان می دهد. بنابراین پیشنهاد داده شد تا از این رفتار گرافن برای شناسایی این نوع باکتری استفاده شود. مشتق پارامتر کنترل غلظت باکتری(ψ) به یک مدل تحلیلی معرفی شده و مکررا محاسبه شد. سنسور تولید شده نیاز به برچسب ندارد، سریع و به شدت حساس است و باکتری های E. coli حتی در غلظت های کمتر از cfu/mL10 را شناسایی می کند. با مقایسه ی بین نتایج فراهم شده از مدل های تحلیلی و ANFIS می توان تخمین دقیق تری زد . با کمک این مدل ها یک شناخت واقعی از کارآیی سنسور زیستیِ در معرض E. coli بدست می آید که می تواند نیاز به انجام آزمایش های تجربی را حداقل کند.

Abstract

BACKGROUND: Graphene is an allotrope of carbon with two-dimensional (2D) monolayer honeycombs. A larger detection area and higher sensitivity can be provided by a graphene based nanosenor because of its two-dimensional structure. In addition, owing to its special characteristics including electrical, optical and physical properties, graphene is a known more suitable candidate than other materials for use in sensor applications.
RESULT: In this research, a set of novel models employing field effect transistor (FET) structures using graphene has been proposed and the current–voltage (I-V) characteristics of graphene have been employed to model the sensing mechanism. An adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) algorithm has been used to provide another model for the current–voltage (I-V) characteristic.
CONCLUSION: It has been observed that the graphene device experiences a large increase in conductance when exposed to Escherichia coli bacteria at 0–104 cfu mL−1 concentrations. Accordingly, the proposed model exhibits satisfactory agreement with the experimental data and this biosensor can detect E. coli bacteria providing high levels of sensitivity.

INTRODUCTION

The discovery of Escherichia coli bacteria in human colon goes back to 1885 and is associated with German bacteriologist Theodor Escherich. He found correlations between particular strains of the bacteria and diarrhoea and gastroenteritis in infants which was a significant finding in the public health area; hence the change of the name of the bacteria from Bacterium Coli to Escherichia Coli in his honor.1,2 It must be noted that most E. coli bacteria do not cause any illness in humans, and some act to the benefit of the human body. However, several E. coli bacteria cause infections that are not gastrointestinal disorders, but rather those of the urinary tract.3,4 In E. coli sensing several biosensor structures have been used, such as optical biosensors, photodiode based sensing,5 integrated waveguide biosensors6 electro-chemical sensing techniques7 – 10 or carbon nanotube biosensors based on a FET structure with very high limits of sensing.11 – 14 Nonetheless, most of these experiments need the use of labels for detection; hence, a simpler method is required. Many of these biosensor fabrications are unmanageable or the limit of sensing is remarkably lower than preferred. Properties and definition of nanomaterials utilized as part of nanobiotechnology for E. coli sensing is recorded in Table 1.

CONCLUSION

The graphene component shows measureable changes in conductance when in contact with E. Coli, and this behavior is proposed to be used for the detection of this type of bacteria. A bacteria concentration control parameter (?) is introduced in the derivation of the analytical model and is calculated iteratively. The sensor created is label-free, rapid, extremely sensitive and selective for the detection of bacteria E. Coli, with a very low sensing limit of 10 cfu mL−1. Comparison between the results obtained from the analytical and ANFIS models enables more accurate estimations. With the aid of the proposed models, a realistic understanding of the biosensor performance under exposure to E. coli can be gained minimizing the need for empirical experiments.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدل سازی ANFIS برای تشخیص باکتری بر سنسور زیستی GNR

ANFIS modeling for bacteria detection based on GNR biosensor