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

فرآوری، تغییرات میکروساختاری و خصوصیات استقامت کامپوزیت های ماتریس منیزیم در محل که حاوی ذرات SiCNO مشتق پلیمری در اندازه نانویی می باشند

Processing, microstructural evolution and strength properties of in-situ magnesium matrix composites containing nano-sized polymer derived SiCNO particles

Abstract

In-situ Mg matrix composites are fabricated by combining both liquid- and solid-state processing routes. Firstly, liquid polymer was injected into the molten Mg at a temperature of 800 °C to initiate pyrolysis. In-situ pyrolysis aids in the conversion of liquid polymer into sub-micron sized SiCNO particles (mean particle size in the range of 0.5–1 µm) and Mg2Si particles. Most of the polymer derived SiCNO particles were pushed by the solidification front and as a result segregated at the grain boundaries of as-cast composites (mean grain size in range of 50–65 µm) during subsequent solidification process. Formation of Mg2Si phase could be minimized by reducing the pyrolysis temperature from 800 to 700 °C. Single pass friction stir processing (FSP) of these as-cast composites lead to improved homogeneity in the SiCNO particle distribution, particle refinement (mean particle size of about 200–300 nm) and grain refinement (mean grain size in range of 2.5–3.5 µm). Mechanical properties (hardness, compressive yield stress, ultimate compressive stress, strain to failure and strain hardening exponent) of the FS processed composites were enhanced significantly as compared to their as-cast counterparts. Strengthening mechanisms and numerical models are being evoked to explain the observed yield strength in these two stage processed composites.

1 Introduction

Magnesium metal matrix composites (MMMCs) have significant potential in the design and manufacturing of next generation automotive and aerospace vehicles having light weight and reduced fuel consumption [1,2]. In-situ composite fabrication techniques seem to be gaining attraction since it overcomes several issues (non-uniformity of particle distribution, poor wettability and weak interfaces) associated with composites produced by conventional processing techniques [3,4]. In general, in-situ MMCs consist of ultra fine-sized and thermodynamically stable ceramic particles, clean and unoxidized ceramic-metal interfaces with high interfacial strength, due to improved wettability. There exist several variants of in-situ processes. These include both liquid metallurgy, and solid state processing routes [5–10]. Bhingole [7] added magnesium nitrate as oxygen supplying agent into the molten Mg-alloy and synthesized in-situ AZ91 matrix composites by in-situ reactive formation of hard MgO and Al2O3 particles. Despite the fact that numerous in-situ MMC processing routes are reported in the literature [5–10], their reaction pathways and chemical kinetics are complex to understand. Sudarshan et al. [11,12] developed a novel processing route to synthesize in-situ Mg-based MMCs by utilizing pyrolysis of polymer precursor within the molten Mg. Since polymer precursor contain all the constituents of ceramic phases within organic molecules itself, an in-situ pyrolysis aids in the conversion of polymer into ceramic particles without any chemical reaction between precursor and the host metal. However, they indentified two critical processing issues [11,12]: firstly the reaction between polymer precursor and magnesium melt results in the formation of brittle Mg2Si particles at pyrolysis temperature ranging from 800 to 1000 °C. This brittle Mg2Si phase impairs the ductility of resulting composite. Further, this leads to the reduction in the amount of polymer precursor available for generation of sub-micron sized SiCNO particles. Secondly, most of the polymer derived ceramic (PDC) particles were pushed away by the solidification front and as a result segregated at the grain boundaries. Such grain boundary segregation limits the enhancement in the mechanical properties of the final in-situ MMCs.

The nature and magnitude of interactive force between the ceramic particles and solidification front determines the nature of particle distribution in the final MMCs [13]. If the net force is attractive, the particles could be trapped within grain resulting in uniform dispersion where as repulsive forces leads to segregation of particles at the grain boundaries. Rapid solidification processing [14] and disintegrated melt technique [15] minimize the grain boundary segregation due to higher cooling rate to certain extent; however, it is difficult to understand and control the nature of interactive forces, and the solidification variables preciously during large-scale manufacturing of cast composites. Secondary process such as hot extrusion is more often used to bring about uniformity in particle distribution and to eliminate /minimize casting defects in the composites [16]. However, under non optimal conditions this may lead to some level of texture and anisotropy in the particulate MMCs.

In the present investigation, friction stir processing (FSP), one of the well-established solid state processing technique [17] has been explored as a technique to achieve both grain refinement and uniform distribution of reinforced particle distribution in the cast composites. These improvements have accrued due to intense material flow and dynamic recrystallization (DRX) which are the main attributes of FSP. Therefore, FSP can be utilized to minimize the grain boundary segregation of particles in the as-cast in-situ MMCs. In addition, FSP can also be used to eliminate/minimize casting defects akin to hotextrusion process. Arora et al. [18] observed the formation of in-situ nano-particles during FSP of AE42 Mg-alloys. Ranjit [19] modified the as-cast microstructures of Al-TiC in-situ composites by FSP. Ajay et al. [20] achieved a five-fold increase in microhardness of Cu-based in-situ MMCs after introducing polymer precursor by multi-pass friction stir processing (FSP). In their work, since the pyrolysis temperature (800 °C) of polymer precursor is lower than the melting temperature of Cu matrix (1083 °C); in-situ pyrolysis can be performed by solid state FSP itself. However, for the case of Mg, liquid state processing is required to initiate the pyrolysis for the conversion of polymer in to ceramic phase as pyrolysis temperature (700–800 °C) is greater than the melting temperature of Mg (650 °C). Use of FSP process has not been reported for the light weight in-situ MMCs dispersed with polymer derived ceramic (PDC) particles to the best of our knowledge. The primary objective of the present paper is three-fold; (i) to minimize the formation of Mg2Si phase by lowering the process or pyrolysis temperature, and (ii) to achieve the uniform dispersion of PDC particles throughout the magnesium matrix via FSP and (iii) to investigate the microstructural evolution, strength properties and the basis of strengthening of two stage processed in-situ MMCs.

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.

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

هیدروژل نانوکامپوزیت های جدید برای پانسمان جراحت و دیگر استفاده های پزشکی

Novel nanocomposites hydrogel for wound dressing and other medical applications

چکیده

1- مقدمه

2- آزمایش

2-1- مواد

2-2- روش

2-3- تعیین مشخصات و تجزیه تحلیل

3- نتایج و بحث

3-1- مکانیسم تشکیل هیدروژل

3-2- شناسایی هیدروژل ها

3-3- سنتز هیدروژل های CMC/DADMAC: اثرات پارامتر های فرایند

3-4- عامل دار کردن( عاملی سازی) منسوجات پنبه با هیدروژل های کوپلیمر CMC-DADMAC

4- تولید هیدروژل های نانوکامپوزیت زیستی اکسید روی(CuO)/ کربوکسی متیل سلولز

4-1- شناسایی پنبه بارگذاری شده با هیدروژل حاوی نانوذرات اکسید مس

5- سنتز و شناسایی نانوکامپوزیت هیدروژل نقره(Ag/CMC-DADMAC)

5-1- مشخصات هیدروژل نقره/CMC-DADMAC

6- فعالیت آنتی باکتریال

نتیجه گیری

منابع

چکیده

پلیمریزاسیون پیوندی مونومر دی آلیلدیمتیل آمونیوم کلرید وینیل(DADMAC) همراه با عامل کراس لینک( اتصال عرضی) N,N-متیلن-بیس-آکریلامید(MBA) بر روی CMC کربوکسی متیل سلولز محلول در آب با استفاده از یک آغاز گر پرسولفات آمونیوم(APS) انجام شد. کوپلیمریزاسیون منجر به تولید هیدروژل هایی می شود. مشخصات و ویژگی های این هیدروژل ها به شرایط موثر بر واکنش کوپلیمریزاسیون بستگی دارد و واکنش کوپلیمریزاسیون به نوبه خود کنترل کننده اندازه منافذ و ساختار خلل و فرج و منافذ هیدروژل ها می باشد.بنابراین، افزایش غلظت مونومر منجر به بهبود قابل توجهی در نسبت آماس و تورم هیدروژل می شود به شرط این که مونومر در غلظت 40 درصد یا بیشتر استفاده می شود. عکس این قضیه برای غلظت آغازگر صدق می کند. نسبت تورم یا آماس هیدروژل به طور معنی داری با افزایش غلظت APS از 0.05 تا 0.25 مول بر لیتر کاهش می یابد. با توجه به کراس لینکرMBA، نسبت تورم حداکثر 30 را می توان با هیدروژل تولید شده با استفاده از MBA در غلظت 0.1 مول بر لیتر بدست آورد. هیدروژل تولید شده در حضور MBA در 0.05 مول بر لیتر، نسبت تورم صفر را نشان می دهد، در حالی که هیدروژل تولید شده با استفاده از MBA در 0.3 مول بر لیتر، نسبت تورم 10 درصد را نشان می دهد، نسبت تورم حداکثر برای هیدروژل را می توان در PH برابر با 7 بدست اورد. کاهش قابل توجه در نسبت تورم هیدروژل در PH 2-6 و نیز در PH برابر با 8 مشاهده می شود. هم چنین هیدروژل می تواند به طور موفق با پارچه پنبه اصلاح شده یعنی پنبه کربوکسی متیله (PCMC) از طریق کراس لینک یا اتصال عرضی یونی پیوند برقرار کند.. تشکیل برجای نانوذرات CuO درون ماتریس نانوکامپوزیت های CMC-DADMAC متصل شده به پارچه پنبه نیز بررسی شد. تشکیل نانوذرات CuO در هیدروژل ها با استفاده از مطالعات میکروسکوپ الکترون عبوری و انکسار اشعه ایکس تایید شد. به علاوه، عملکرد کارکردی هیدروژل نانوکامپوزیت های CuO به عنوان پانسمان زخم برای فعالیت های آنتی باکتریال تست شدند. هیدروژل های نانوکامپوزیت، اثر آنتی باکتریال یا ضد باکتریایی عالی را نشان داد. در این مطالعه ترکیبات و ویژگی های نانوکامپوزیت های هیدروژل Ag/CMC-DADMAC را نیز بررسی کرد. نانوکامپوزیت های هیدروژل فوق فعالیت ضد باکتریایی بالایی را نشان می دهند.

نتیجه گیری

هیدروژل های با خواص منحصر به فرد از طریق بسپارش CMC با DADMAC در حضور آغاز گر APS و کراس لینکر MBA سنتز شدند.اندازه منافذ و ساختار خلل و فرج هیدروژل های تولید شده را می توان با استفاده از متغیر های موثر بر تشکیل هیدروژل کنترل کرد. به طور خلاصه، هیدروژلهای کوپلیمر CMC-DADMAC دارای نسبت تورمی بالا را می توان در غلظت مونومری DADMAC بالاتر بدست اورد. عکس این قضیه برای APS یا MBA صادق است که در آن هیدروژل ها نسبت تورم پایین را نشان می دهند. نمودار نتایج نسبت تورم در برابر PH نشان داده شده است. نسبت تورم هیدروژل کاهش شدید در دامنه PH 2-6 و نیز 8 را نشان می دهد. هیدروژل های مورد مطالعه ، پایه و اساس تولید پانسمان را تشکیل می دهند. هیدروژل به پارچه PCMC از طریق کراس لینک یونی متصل می شود. به علاوه، فعالیت انتی میکروبی هیدروژل جدید بر روی باکتری های گرم مثبت و منفی بر طبق تست انتشار اگار بررسی شد. هیدروژل های نانوکامپوزیت CuO/CMC-DADMAC فعالیت انتی باکتریایی بیشتری را نسبت به هیدروژل های نانوکامپوزیت در برابر باکتری های گرم مثبت و منفی نشان داد. بر اساس این نتایج، هیدروژل های نانوکامپوزیت را می توان در زمینه های مختلف پزشکی نظیر دارو رسانی، پانسمان و ترمیم زخم استفاده کرد.

Abstract

Graft copolymerization of diallyldimethylammonium chloride (DADMAC) vinyl monomer together with N,N‘- methylene-bis-acrylamide (MBA) crosslinking agent onto water soluble carboxymethyl cellulose CMC was carried out using ammonium persulfate (APS) initiator . The copolymerization resulted in hydrogels. Characterization and properties of these hydrogels were dependent on conditions affecting the copolymerization reaction and, in turn, control the pore size and porous structure of the hydrogels. Thus increasing the monomer concentration causes outstanding enhancement in the swelling ratio of the hydrogel provided that monomer is used at a concentration of 40% or more .The opposite holds true for initiator concentration; the swelling ratio of the hydrogel decreases significantly by increasing APS concentration from 0.05 to 0.25 mole/L. With respect to MBA crosslinker, maximum swelling ratio of 30 could be achieved with hydrogel prepared using MBA at concentration of 0.1 mole/L; hydrogel prepared in presence of MBA at 0.05 mole/L exhibits zero swelling ratio while hydrogel prepared using MBA at 0.3 mole/L displays swelling ratio of 10%, maximum swelling ratio for hydrogel could achieved at pH7 .Striking decrease in the swelling ratio of hydrogel is observed within pH range 2-6 as well as at pH 8. The hydrogel could also be successfully attached to modified cotton fabric, namely partially carboxymethylated cotton (PCMC) through ionic crosslinking The in situ formation of CuO nanoparticles inside the matrix of CMC-DADMAC hydrogel nanocomposites attached to cotton fabric was also investigated .The formation of CuO nanoparticles in the hydrogels was confirmed using X-ray diffraction and scanning electron microscopy studies. Furthermore, the functional performance of the novel CuO nanocomposite hydrogel as wound dressing was tested for antibacterial activities; the nanocomposite hydrogels demonstrated excellent antibacterial effect. The work was further extended to include synthesis and Page 1 of 28 RSC Advances 2 characterization of Ag/CMC-DADMAC hydrogel nanocomposites. The latter displays high antibacterial activity.

Conclusion

Hydrogels with unique properties were synthesized through copolymerization of CMC with DADMAC in presence of APS initiator and MBA crosslinker. Pore size and porous structure of thus obtained hydrogels could be controlled by making use of variables affecting the hydrogels formation. Briefly, CMC-DADMAC copolymer hydrogels having great swelling ratio could be achieved at higher DADMAC monomer concentration. The opposite holds true for either APS or MBA where the hydrogels display low swelling ratio .Particularly notable is the plot of the results of swelling ratio versus pH .Swelling ratio of the hydrogel exhibits striking decrease within a pH range 2-6 as well as at pH8 .On the contrary, the hydrogel with maximum swelling ratio could be achieved at pH 7. The hydrogels under investigation forms also the base for production of wound dressing. The hydrogel is attached to PCMC fabric via ionic crosslinking. Furthermore, antimicrobial activity of the novel hydrogel was examined on (Gram-negative) and (Gram-positive) bacteria according to agar diffusion test. The CuO/CMC-DADMAC nanocomposite hydrogels has shown higher antibacterial activity than Ag /CMC- DADMAC nanocomposite hydrogels against Gram-positive and Gram-negative bacteria. Based on these findings, the prepared nanocomposite hydrogels can be used in different medical fields i.e drug delivery, wound dressing as well as wound healing.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

هیدروژل نانوکامپوزیت های جدید برای پانسمان جراحت و دیگر استفاده های پزشکی

Novel nanocomposites hydrogel for wound dressing and other medical applications

سنتز، ساختار متخلخل و ویژگی های صوتی دانه های کوپلیمر متداخل ماکرو منفذدار زیر آب

Synthesis, porous structure, and underwater acoustic properties of macroporous cross-linked copolymer beads

چکیده

مقدمه

آزمایش ها

مواد اصلی

آماده سازی نمونه ها

سنتز پلی یورتان اکریلات

آماده سازی دانه های کوپلیمر شبکه ای شده PUA–EMA–St

آماده سازی کامپوزیت بر پایه مخلوط الاستومری PU/EP و دانه های رزین ماکرومنفذ دار

تست مورفولوژی و ساختار منفذ

اندازه گیری خصوصیات آکوستیکی در زیر آب

بحث و نتیجه گیری

تأثیر نسبت وزنی عامل منفذ دار به مونومر کل برروی ساختار و منفذ و خصوصیات جذب آکوستیکی در زیر آب

تاثیر دوز DVB بر روی ساختار منفذ و خصوصیات جذب آکوستیکی در زیر آب

تاثیر مقدار دانه های کو پلیمری PUA- EMA-St بر روی خصوصیات جذب آکوستیک در زیر آب

نتایج

چکیده

ماکرومنفذها و دانه های الاستومری پلی پورتان اکریلات(PUA),اتیل متاکریلات,(EMA)استایرن(St) توسط پلیمریزاسیون سوسپانسیونی با استفاده از n-heptane به عنوان عامل منفذ دار کننده و 1و2 دی وینیل بنزن(DVB) به عنوان عامل شبکه ای کننده تولید شده است. نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی از دانه های کوپلیمر شبکه ای شده PUA، EMA و St نشان می دهد که مقدار زیادی منفذ بر روی سطوح و درون کوپلیمرها وجود دارد و اندازه ماکرومنفذها به ترکیب کوپلیمر و دوز عوامل شبکه ای کننده و عامل منفذ دار کننده بستگی دارد. با افزایش دوز DVB و مقدار PUA و کاهش دوز عامل منفذ دار کننده میانگین قطر منفذها کاهش می یابد. بر روی کوپلیمرهای شبکه ای شده دو نوع دانه وجود دارد.( یک نوع دارای چاله و منفذهای بزرگ بر روی سطوح و نوع دوم دارای منفذهای بسیار کوچک یا بدون منفذ). هنگامی که نسبت PUA به EMA و St از 4/6 به 6/4 است. دانه های ماکرومنفذ دار و الاستومری می توانند خصوصیات جذب آکوستیکی در زیر آب ، مخلوط الاستومری پلی پورتان/ اپوکسی(PU/EP) را افزایش و همچنین خصوصیات آکوستیکی در زیر آب کامپوزیت الاستومری بر پایه (PU/EP) را بهبود دهند. و دانه ها عمدتاٌ وابسته به مقدار دانه ها و دوز عامل منفذ دار کننده می باشد.

نتایج

بنا بر نیاز به میکرو دانه های جاذب آکوستیک با منفذ و خاصیت اتلاف، دانه های ماکرو منفذ دار الاستومری PUA، EMAو St با پلیمریزاسیون سوسپانسیونی با استفاده از n-heptane به عنوان عامل منفذ دار کننده ساخته شده، و ساختار منفذ با استفاده از SEM تشخیص داده شده است. دانه های کوپلیمری شبکه ای PUA- EMA-St تعداد زیادی منفذ بر روی سطوح و داخل آنها وجود دارد. و اندازه منفذ ها بستگی به ترکیب کوپلیمر و میزان دوز عامل شبکه ای کننده و منفذ دار کننده دارد. این دانه ها می توانند خصوصیات جذب آکوستیک در زیر آب مخلوط الاستومری PU/EP را بهبود دهد. و خصوصیات آکوستیک در زیر آب کامپوزیت بر پایه اختلاط الاستومری PU/EP و دانه های کوپلیمری ، عمدتا بر روی مقدار دانه ها و دوز عامل منفذ دار کننده بستگی دارد.

Abstract

The macroporous and elastomeric beads from polyurethane acrylate (PUA), ethyl methacrylate (EMA), and styrene (St) are prepared by suspension polymerization using n-heptane as porogen and 1,2-divinylbenzene (DVB) as cross-linking agent. The scanning electronic microscope results show that the beads of PUA–EMA–St cross-linked copolymers have many large pores on their surfaces and interiors, and the macroporous sizes are dependent of the copolymer composition and the dosages of cross-linking agents and porogen. Average porous diameters decrease as the dosages of DVB increase and the contents of PUA and porogen decrease. The cross-linked copolymers have two kinds of beads (one with many larger holes on the surface and another with much smaller pores or without pore), when the ratio of PUA to EMA and St is from 6/4 to 4/6. The macroporous and elastomeric beads can improve the underwater acoustic absorption properties of the polyurethane/epoxy (PU/EP) blend elastomer, and the underwater acoustic properties of the composites based on PU/EP blend elastomer and the beads depend mainly on the amounts of the beads and the dosages of porogen.

Conclusion

Considering the requirements of acoustic adsorption microspheres for pore and damping, the macroporous and elastomeric beads from PUA, EMA, and St are prepared by suspension polymerization using n-heptane as porogen, and their porous structures are characterized by SEM. The PUA–EMA–St cross-linked copolymer beads have many pores on their surfaces and interiors, and the pore sizes are dependent of the copolymer composition and the dosages of cross-linking agents and porogen. These beads can improve the underwater acoustic absorption properties of PU/EP blend elastomers, and the underwater acoustic properties of the composites based on PU–EP blend elastomer and the beads depend mainly on the amounts of the beads and the dosages of the porogen.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

سنتز، ساختار متخلخل و ویژگی های صوتی دانه های کوپلیمر متداخل ماکرو منفذدار زیر آب

Synthesis, porous structure, and underwater acoustic properties of macroporous cross-linked copolymer beads

طراحی، سنتز و شاخصه بندی ساختارهای نانوسیم جدید برای فتوولتائیک‌ و پروب های درون سلولی

Design, synthesis, and characterization of novel nanowire structures for photovoltaics and intracellular probes

Abstract

Semiconductor nanowires (NWs) represent a unique system for exploring phenomena at the nanoscale and are expected to play a critical role in future electronic, optoelectronic, and miniaturized biomedical devices. Modulation of the composition and geo – metry of nanostructures during growth could encode information or function, and realize novel applications beyond the conventional lithographical limits. This review focuses on the fundamental science aspects of the bottom-up paradigm, which are synthesis and physical property characterization of semiconductor NWs and NW heterostructures, as well as proofof-concept device concept demonstrations, including solar energy conversion and intracellular probes. A new NW materials synthesis is discussed and, in particular, a new “nano – tectonic” approach is introduced that provides iterative control over the NW nucleation and growth for constructing 2D kinked NW superstructures. The use of radial and axial p-type/intrinsic/n-type (p-i-n) silicon NW (Si-NW) building blocks for solar cells and nanoscale power source applications is then discussed. The critical benefits of such structures and recent results are described and critically analyzed, together with some of the diverse challenges and opportunities in the near future. Finally, results are presented on several new directions, which have recently been exploited in interfacing biological systems with NW devices.

1 Introduction

Semiconductor nanowires (NWs) [1–8], nanocrystals [9–11], and carbon nanotubes [12–16] offer many opportunities for the assembly of nanoscale devices and arrays by the bottom-up paradigm [1–4]. Moreover, these nanomaterials demonstrate new and/or enhanced functions crucial to many areas of technology. Central to realizing applications through a bottom-up paradigm is the rational control of key nanomaterial parameters, including chemical composition, structure, size, morphology, and doping. It is these parameters that determine, for example, electronic and optoelectronic properties critical to predictable device function. Significantly, semiconductor NWs represent the nanomaterial system where these key parameters have been best controlled to date, have become a unique system for exploring phe-nomena at the nanoscale, and are also expected to play a critical role in future electronic and opto – electronic devices.

In this review, we first introduce a new “nanotectonic” approach that provides iterative control over the NW nucleation and growth for constructing 2D kinked NW superstructures [17]. Next, a rational, multistep approach toward the general synthesis of 3D branched NW heterostructures [18] is discussed, together with results on novel nanoscale electronic devices based on those new NW structures, e.g., self-labeled p-n diodes and field-effect transistors (FETs) in kinked NWs [17] and addressable light-emitting diode (LED) array and biological sensors in branched NWs [18].

Efforts toward using radial and axial p-type/intrinsic/n-type (p-i-n) silicon NW (Si-NW) building blocks for solar cells and nanoscale power source applications [19–22] include discussion of the critical benefits of such structures, description of recent results, and critical analysis and insights into diverse challenges and opportunities in the near future.

Finally, we present results on two new directions that have recently been exploited in interfacing biological systems with NW devices. It is first shown that Si-NW FET arrays fabricated on transparent substrates can be reliably interfaced to acute brain slices, and can be used to reveal spatially hetero – geneous functional connectivity in the olfactory cortex with high spatio-temporal resolutions [23]. Next, we demonstrate the first electrical recording of the intracellular potential with 3D nanoprobe devices [24]. Significantly, electrical recordings of spontaneously beating cardiomyocytes demonstrate that our 3D NW probes can continuously monitor the extra- to intracellular signals during cellular uptake [24]. The nanometer size, biomimetic surface coating, and flexible 3D device geometry make these active semiconductor nanoprobes new and powerful tools for intracellular measurements, and suggest future biomedical applications where the distinctions between living cells and electronic devices have been blurred [24].

تقویت فیبرهای نانوکامپوزیت پلی ایمید الکتروریسی شده با نانوذرات هسته-پوسته Fe-FeO

Electrospun Polyimide Nanocomposite Fibers Reinforced with Core-Shell Fe-FeO Nanoparticles

1. مقدمه

2. بخش آزمایشی

2.1 مواد

2.2 آماده‌سازیِ پلی‌ایمید و محلول‎های نانوکامپوزیت

2.3 ساخت فیبرهای پلی‌ایمید طبیعی و فیبرهای نانوکامپوزیت

2.4 ویژگی‌شماری (ذکر ویژگی‌ها)

3. نتایج و بحث و تبادل نظر

3.1 ریزساختارِ فیبرهای پلی‌ایمید خالص 3.1.1. اثر غلظت پلیمر

3.2 ریزساختار فیبرهای نانوکامپوزیت Fe-FeO/PI

3.3 تحلیل FT-IR

3.4 تحلیل DSC(گرماسنجی روبشیِ تفاضلی).

3.5 تحلیل توزین حرارتی (TGA)

3.6 مشخصه‌ی مغناطیسی

4. نتیجه

چکیده

Abstract

Both pure polyimide (PI) and Fe-FeO nanoparticles reinforced PI nanocomposite fibers with a particle loading of 5, 10, 20, and 30 wt % are produced by electrospinning with optimized operational parameters such as polymer concentration, applied electrical voltage, and tip-to-collector distance. The morphology of the resulting products is correlated to the corresponding rheological behaviors of the pure PI and Fe-FeO/PI nanocomposite solutions. Thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) reveal an enhanced thermal stability of the nanocomposite fibers after introducing the Fe-FeO nanoparticles. The glass transition temperature (Tg) and melting temperature (Tm) of the nanocomposite fibers increase by 10−12 and 15−17 °C, respectively, as compared to those of the pure PI fibers. The magnetic properties of the Fe-FeO nanoparticles in the polymer nanocomposite fibers are different from those of the as-received nanoparticles. An increased shell thickness by 7.4% is deduced after the nanoparticles experiencing the high-voltage electrospinning.

1. Introduction

Polymer nanocomposites (PNCs) or organic-inorganic hybrids attain the advantages of the polymers such as light weight, easy processability, and flexibility, and introduce the propensity of the inorganic materials such as high mechanical strength and excellent electrical, magnetic, and optical properties. Sometimes, PNCs even possess unique physical, chemical, or biological properties, which are essentially different from those of the components taken separately or physically combined properties of each component. These PNCs have attracted wide interest in both academic and industrial fields for their diverse potential applications in energy storage devices,1 electronics,2,3 microwave absorbers,4,5 and sensors.6

4. Conclusion

Pure PI and Fe@FeO/PI nanocomposites fibers are produced by electrospinning. The effects of polymer concentration, acceleration voltage, and tip-to-collector distance on the morphology and size distribution of the fibers are systematically studied. Higher voltage is required for the fabrication of nanocomposite fibers at high nanoparticle loadings owning to the increased viscosity of the nanocomposite solutions. TGA and DSC results indicate an enhanced thermal stability with an increased glass transition (Tg) temperature of the nanocomposite fibers as compared to that of the pure PI fibers. The nanoparticles in the nanocomposites fibers become magnetically harder with a significant increase of coercivity from 62.3 Oe (as-received Fe@FeO nanoparticles) to 188.2 Oe. Meanwhile, an increase of about 7.4% in the nanoparticle shell thickness is deduced during the high-voltage electrospinning fiber fabrication process.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تقویت فیبرهای نانوکامپوزیت پلی ایمید الکتروریسی شده با نانوذرات هسته-پوسته Fe-FeO

Electrospun Polyimide Nanocomposite Fibers Reinforced with Core-Shell Fe-FeO Nanoparticles

تاثیر میکروساختار شبکه پلیمرهای متداخل (IPN) بر عملکرد نهان آکوستیکی زیر آب

Influence of Interpenetrating Polymer Networks (IPN) Microstructure on Underwater Acoustic Stealth Performance

چکیده

مقدمه

آزمایش ها

طراحی مولکولی و سنتز IPN

آنالیز دینامیکی- مکانیکی- حرارتی

آنالیزمیکروسکوپ الکترونی روبشی SEM

پاسخ آکوستیکی در زیر آب

نتایج و بحث

DMTA و میکروساختار IPN در ترکیبات مختلف

تآثیر میکروساختار IPN بر روی خصوصیات پنهانکاری آکوستیکی زیر آب

تأثیر میکروساختار پرکننده های IPN بر روی خصوصیات پنهانکاری آکوستیک در زیر آب

نتیجه گیری

چکیده

بر طبق تئوری ترکیبی و جذب مواد پلیمری ماکرومولکول نوعی از IPN با رنج دمایی وسیع وخصوصیات اتلاف بالا طراحی و سنتز شده اند. با استفاده از طیف آنالیز دینامیکی-مکانیکی-حرارتی(DMTA) و دستگاه تیوب تولید پالس آکوستیکی, میکروساختار، درجه جدایی فازی، اندازه فاز و پیوستگی فاز IPN با اجزاء مختلف آنالیز شده است. نتایج آزمایش نشان می دهد که درجه نانو ذرات فاز، پیوستگی و همگن بودن فاز IPN می تواند ضریب جذب بالایی را مهیا کند. ضریب جذب نمونه بهینه، IO9 در KHZ2برابر با 7/0 و پیک جذب در 4KHZ برابر 9/0 می باشد. خصوصیات آکوستیکی در زیر آب IPN اصلاح شده و پر شده میکامیکروبالن ها و نانو سیلیس به ترتیب مورد بررسی قرار گرفته است تا نشان دهد که خصوصیات ناهمگن IPN اصلاح شده با فیلرها می تواند خصوصیات پنهانکاری آکوستیکی در زیر دریا بهبود بخشیده و درجه میکرو اندازه این IPN اصلاح شده با پرکننده ها می تواند در فرکانس های پائین جهت پنهانکاری آکوستیکی به خوبی عمل کند.

نتیجه گیری

میکروساختار IPN می تواند سازگاری بهتری را بین اجزا مهیا کند. اندازه فاز IPN پیوند خورده با PDMS کوچک می باشد و مرز فازی آن روشن تر می باشد تنوع زیادی در اندازه فاز IPN سنتز شده با درصدهای مختلف از PU/EP/UPR وجود دارد. IPN با اندازه فاز نانومتر و مرز فازی پیوسته می تواند به خوبی به عنوان پنهانکاری آکوستیک زیر آب عمل کند. برخلاف آن IPN با اندازه فاز میکرو و دارای جدایی فازی زیاد کارایی کمی در خصوصیات آکوستیکی آکوستیکی زیر آب دارد. پرکننده اصلاح گر IPN، می تواند خصوصیات آکوستیک زیر آب را بهبود دهد و صفحات پرکننده ها میکا برای IPN کارایی پنهانکاری آکوستیک در زیر آب را در فرکانس های کوچک افزایش دهد.

Abstract

According to the configuration and absorption theory of polymer macromolecule materials, a kind of IPN with wider temperature range and higher damping property was designed and synthesized. By using the spectrum of dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and acoustic pulse tube device, the microstructure, phase separation degree, phase size and phase continuity of IPN with different components were analyzed. The experimental results show that the nano size grade of phase, the continuous and homogeneous IPN phase can provide higher absorption coefficient. The absorption coefficient of optimized sample I09 is 0.7 in 2 kHz, and the absorption peak is 0.9 in 4 kHz. Then the underwater acoustic properties of modified IPN filled with mica, micro-balloon and nano-SiO2 were discussed respectively to indicate that the inhomogeneous property of filler-modified IPN can improve the underwater acoustic stealth performance effectively, and the micro size grade of these filler-modified IPN can work well in low frequency acoustic stealth.

4 Conclusion

The microstructure of IPN provides better compatibility of components. The phase size of IPN inarched by PDMS becomes smaller, and the phase boundary is much clearer. There is a great diversity in the phase size of IPN synthesized with different percentages of PU/EP/UPR. The IPN with nm grade phase size and continuous phase boundary can work well in underwater acoustic stealth; on the contrary, the IPN with micro grade phase size and serious phase separation only offers lower underwater acoustic stealth performance. The filler-modified IPN can improve the underwater acoustic stealth performance. Particularly, the IPN filled with sheet mica provides better underwater acoustic stealth performance in low frequency.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تاثیر میکروساختار شبکه پلیمرهای متداخل (IPN) بر عملکرد نهان آکوستیکی زیر آب

Influence of Interpenetrating Polymer Networks (IPN) Microstructure on Underwater Acoustic Stealth Performance