خواص و کاربردهای نانوکامپوزیتهای آلی- معدنی

اختصاصی از فی فوو خواص و کاربردهای نانوکامپوزیتهای آلی- معدنی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

خواص و کاربردهای نانوکامپوزیت های آلی- معدنی

مقدمه ای کامل و جامع و بسیار مناسب برای نوشتن پایان نامه 54 صفحه فایل word با فهرست مطالب، جدولها و شکلها و با رعایت تمام نکات نگارشی و با 54 رفرنس معتبر

اگر فایل خاصی مد نظر شماست بفرمائید تا در صورت امکان در سایت قرار گیرد.

_______________________________________________________________________________________

لینک عضویت در کانال تلگرامی ننیای فایل:

جهت اطلاع از آخرین و تمام فایلهای تحقیقاتی موجود، شما می توانید با کلیک بر روی لینک زیر و سپس کلیک بر روی join در پایین صفحه در کانال عضو شوید

https://telegram.me/joinchat/CYcguj_Bx3i5GIwnbs2zTw

_______________________________________________________________________________________

[e-mail]

 فایلهای مرتبط:

1-1- مقدمه

نانوکامپوزیت­های آلی- معدنی، اغلب با ترکیب پلیمرهای مصنوعی با ذرات معدنی و یا با اضافه کردن نانوذرات اصلاح شده (NPs) به شبکه پلیمر بدست می­آیند. تولید مواد نانوکامپوزیتی به دلیل خواص مکانیکی بهبود یافته و یا خواص اصلاح شده دیگر، مورد توجه قرار گرفته است. نانوکامپوزیت­های ساخته شده از نانوذرات معدنی و پلیمرهای آلی، نشان دهنده یک طبقه جدید از مواد هستند که عملکرد بهبود یافته­ای در مقایسه با همتایان میکرو اندازه خود نشان می­دهند [1]. از این رو، اصلاح سطحی نانوذرات معدنی، به دلیل یکنواختی بسیار خوب و سطح مشترک اصلاح شده بین نانوذرات و شبکه پلیمری،  توجه زیادی را به خود جلب کرده است [2-5].

شبکه­های پلیمری تقویت شده با نانوذرات معدنی، قابلیت­های شبکه پلیمر را که عبارتند از وزن کم و قابلیت شکل پذیری آسان، با ترکیبات منحصر به فردی از نانوذرات معدنی، ترکیب می­کنند. نانوکامپوزیت­های بدست آمده از ترکیب این نوع مواد، می­تواند منجر به بهبود عملکرد قطعات مختلف از جمله ارتقاء خواص نوری، مکانیکی، الکتریکی، مغناطیسی و ضدحریق شود [6 و 7]. با این حال، این نانوذرات به دنبال پراکندگی نامتقارن در قالب پلیمر، تمایل زیادی به ایجاد تراکم دارند، که کاهش دهنده خواص نوری و مکانیکی این نانوکامپوزیت­ها می­باشد [8 و 9]. برای بهبود بخشیدن به پراکندگی متقارن نانوذرات در پوشش میانی یا شبکه پلیمر، لازم است که اصلاح سطحی ذره­ای که با مولکول­های سطح پلیمر یا دیگر اصلاح­کننده­ها درگیر است، با ایجاد دافعه­ای قوی بین نانوذرات، صورت گیرد. مشکل دیگری که در نانوکامپوزیت­ها یافت می­شود این است که مقاومت کمتری نسبت به ماده اولیه آلی در برابر ضربه دارد که صرفاً به خاطر سختی مواد معدنی است که مربوط به استفاده از افزاینده­های الاستومر[1] به منظور افزایش سختی[2] کامپوزیت­هاست[10]. احتمالاً نخستین نانوکامپوزیت پلیمر- معدنی (PINC) گزارش شده، نانوکامپوزیت پلیمر-Au بوده است که خواص نوری قابل توجهی از قبیل دورنگ نمایی از خود نشان داده است[11 و 12].  پس از استفاده از Au به عنوان یک نانو- فیلتر غیرآلی در PINC ها برای کاربردهای نوری، استفاده از سایر فلزات شامل Ag، Pt، Pd، Rh، Cu و Hg با پلیمرهای طبیعی برای کاربردهای اپتیکی مشابه امتحان شده است[12].

کلمه « نانوکامپوزیت » نخستین بار در مقاله­ای از مطبوعات پلیمری در سال 1990 ارائه شد، که بیانگر ماشین­های مجهز به قسمت هیبرید پلیمر- سفال بود که در شهرهای کوچک و مزارع رانده می­شد. نانوکامپوزیت­های سفال- نایلون-6، به عنوان نخستین نمونه تجاری نانوکامپوزیت­های پلیمری در کاربردهای صنعت اتومبیل، برای پوشش­های تسمه تایمینگ خودروهای تویوتا استفاده شده بود [13].  از آن به بعد نانوکامپوزیت­های پلیمری در فعالیت­های گوناگونی مانند تجزیه، مواد واکنشی میدانی[3]  برای ابزار الکترونیک و اپتوالکترونیک،  فاز ثابت برای تفکیک رنگ نگار، اجزاء هیبرید نیمه تراوای گرمایی و مقاوم در برابر آتش، و پوسته­هایی برای بسته بندی و پوشاندن غذا مورد استفاده قرار گرفت[14].

1-2- مواد پلیمری و پلیمرهای رسانا

1-2-1- معرفی مواد پلیمری

مواد پلیمری، مولکول­های بلندی هستند که از اتصال و به هم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی موسوم به مونومر تشکیل شده­اند. البته بر خلاف تصور، تمامی این مواد ساخته دست بشر نیستند و بسیاری از آنها در طبیعت یافت می­شوند و در حقیقت در اوایل قرن بیستم بود که توجه زیادی به ساخت مواد پلیمری  مصنوعی جدید معطوف شد .در سال 1990 میلادی اولین پلیمر مصنوعی فرم آلدهید، موسوم به بالکیت ساخته و پس از آن موادی چون نایلون، پلی اتیلن و اکریلیک به دنیا عرضه شد.

پلیمرها از نظر تأثیرپذیری در برابر حرارت به دو دسته گرمانرم‌ها (ترموپلاستیک‌ها) و گرماسخت­ها (ترموست‌ها) تقسیم می‌شوند. گرمانرم­ها، پلیمرهایی هستند که در اثر گرم کردن، روان و ذوب می‌شوند، در حالی که گرماسخت­ها، پلیمرهایی هستند که در اثر گرما ذوب نمی‌شوند، بلکه در دماهای بسیار بالا به صورت برگشت ناپذیری تجزیه می‌شوند. نوع دیگر پلیمرها، الاستومرها هستند که دارای خواص ویسکو الاستیک هستند و منشاء این پدیده گره خوردگی زنجیره‌ها در هم است [17]. نتیجه حاصل از بررسی انواع مختلف پلیمرها مشخص می‌کند که هر سه گروه مذکور داری مقاومت شیمیایی بسیار بالا در برابر اسیدهای معدنی بوده و تقریباً همه آنها در مقابل تابش اشعه UV، مخصوصاً تابش نور خورشید، بسیار حساس هستند. ترموپلاستیک‌ها با توجه به خواص مکانیکی و شیمیایی مناسب، در بسیاری کاربردهای صنعتی نظیر لوله‌ها و تجهیزات انتقال، تجهیزات الکتریکی، پوشش‌ها، اتصالات نظایر آن استفاده می‌شوند. ترموست‌ها برخلاف ترموپلاستیک‌ها دارای مقاومت خوردگی پایینی هستند و در نتیجه استفاده از آنها در صنایع محدود به ساخت لوله‌ها، شیرها، پمپ‌ها، ظروف، پوشش‌های محفاظ، عایق‌کاری، چسبنده‌ها و غیره می‌شود. الاستومرها نیز به عنوان مواد پوشش مخازن، تانکها و لوله‌ها استفاده شده و از نظر شیمیایی در مقابل اسیدهای معدنی رقیق، قلیاها و نمکها مقاوم هستند. در ادامه به بررسی بعضی از انواع پلیمرها خواهیم پرداخت:

1-2-1-1- پلی وینیل الکل (PVA) :

پلی وینیل الکل (PVA)، یک پلیمر پلی هیدروکسی است که بیشترین حجم تولید رزین مصنوعی، از نوع محلول  در آب است که در جهان تولید می شود. PVA به صورت تجاری از هیدرولیز پلی وینیل استات تولید می­شود. زیرا وینیل الکل مونومر، نمی­تواند با درجه خلوص و هیدرولیز بالا تبدیل به پلی وینیل الکل شود.

پلی وینیل الکل اولین بار از طریق افزودن آلکیل به محلول شفاف الکلی پلی وینیل استات، کشف شده که پلی وینیل الکل به رنگ عاجی بدست آمده است. پایداری شیمیایی و خواص فیزیکی بسیار خوب رزین­های PVA، کاربرد آن را در مصارف صنعتی موجب شده است. این پلیمر یک چسبنده بسیار خوب و دارای خواص حلالیت، روانسازی و مقاومت در برابر چربی می باشد که نظیر خواص آن در تعداد کمی از پلیمرهای دیگر وجود دارد. ورقه­های نازک پلی وینیل الکل تحت شرایط خشک و بدون رطوبت مقاومت فوق العاده­ای نسبت به پلمیرهای دیگر در برابر کشش و پایداری خوبی در برابر سایش و توان مقاومت بالایی در برابر اکسیژن از خود نشان می­دهد. همچنین کشش سطحی پایین پلیمر PVA خواص ....

فهرست مطالب

فصل اول: خواص و کاربردهای نانوکامپوزیت­های آلی- معدنی   1

1-1: مقدمه­. 1

1-2: مواد پلیمری و پلیمرهای رسانا 2

1-2-1: معرفی مواد پلیمری.. 2

1-2-1-1: پلی وینیل الکل (PVA) 5

1-2-1-2: پلی اتیلن ترفتالات (PET) 7

1-2-1-3: پلی وینیل پرولیدون (PVP) 8

1-2-1-4: اسید سیتریک (Citric acid) 9

1-2-2: پلیمرهای رسانا 12

1-2-2-1: پلی آنیلین (PANI) ..15

1-3: بسترهای پلیمری.. 17

1-4: معرفی و دسته بندی کامپوزیت­های آلی- معدنی.. 17

1-4-1: نانوذرات معدنی.. 18

1-4-1-1: سنتز، خواص و کاربردهای نانوذرات معدنی منتخب... 18

1-4-1-2: اصلاح سطحی نانوذرات معدنی.. 18

1-4-1-2-1: روش­های شیمیایی.. 18

1-4-1-2-2: پیوندزنی پلیمرهای مصنوعی.. 23

1-4-1-2-3: روش های دیگر اصلاح سطح.. 24

1-4-2: مواد نانوکامپوزیت آلی- معدنی.. 25

1-4-2-1: روش­های سنتز. 26

1-4-2-1-1: فرایند سل- ژل.. 26

1-4-2-1-2: پلیمریزاسیون در محل.. 27

1-4-2-1-3: اختلاط (آمیختن) 28

1-4-2-1-3-1: اختلاط محلولی.. 28

1-4-2-1-3-2: اختلاط سوسپانسیون یا امولسیون.. 29

1-4-2-1-3-3: اختلاط ذوبی 30

1-5: کاربردهای نانوکامپوزیت­های آلی- معدنی.. 31

1-6: نانوذرات اکسید رسانای شفاف.. 33

1-7: پوشش­های آینه حرارتی برای پنجره­های محافظ انرژی.. 38

مراجع. 46

فهرست جدول­ها

جدول 1-1: دمای نقطه ذوب (Tm) و شیشه­ای شدن (Tg) پلیمرهای ترموپلاستیک­ مختلف[30]. 10

جدول 1-2: برخی از خواص مواد ترموپلاستیک... 11

جدول 1-3: سنتز، خواص، و کاربردهای نانوذرات معدن.. 20

جدول 1-4: کاربردهای بالقوه نانوکامپوزیتهای آلی-معدنی.. 32

فهرست شکل­ها

شکل 1-1: طبقه بندی مواد پلیمری.. 3

شکل 1-2: پلیمریزاسیون تراکمی.. 4

شکل 1-3: ساختار شیمیایی واحد تکرار PET   7

شکل 1-4: معادله تغییرات اکسیداسیون و احیا در پلیمر رسانا 12

شکل 1-5: ساختار برخی پلیمرهای رسانا 13

شکل 1-6: مقایسه رسانایی پلیمرهای رسانا با مواد مختلف... 15

شکل 1-7: پلی آنیلین.. 15

شکل 1-8: اصلاح یک نانوذره با 3-متاکریلکسی پروپیل تری متوکسی سیلان.. 22

شکل 1-9: پیوندزنی شیمیایی ارگانوسیلان هابر سطح نانوذرات  TiO2........ 23

شکل 1-10: شکل شماتیک: (a) نانوذرات متراکم شده در ماتریس پلیمر در وضعیت بدون پیوندزدن پلیمر و (b) پراکندگی ذرات به علت پیوندزدن پلیمر. 24

شکل 1-11: فرایند سل-ژل.. 26

شکل 1-12: مثال­های شماتیک برای تهیه نانوکامپوزیت  PVA/TiO2................. 30

شکل 1-13: ترکیب ذوبی برای تهیه نانوکامپوزیت­ها. 31

شکل 1-14: تصاویر بدست آمده از (a, b):  SEM، (c): TEM و (d): HRTEM از نانوذرات In2O3 35

شکل 1-15: نمونه تصاویر SEM ، TEM و HRTEM از نانوسیم­های مختلف... 36

شکل 1-16: (a, b): تصاویر  SEM، (c-e): TEM و (f): HRTEM از خواص ساختاری و مورفولوژی نانو سیم­های Fe3O4 36

شکل 1-17: تصویر  SEMاز نانو سیم های اکسید قلع SnO2. 37

شکل 1-18: تصاویری از آرایه های هیدروترمال نانو سیم ZnO رشد یافته بر روی فویل Zn. 37

شکل 1-19: شار انرژی دو طیف خورشیدی با دو طیف جسم سیاه 39

شکل 1-20: عبور و بازتاب طبیعی از یک شیشه تخت نوعی.. 40

شکل 1-21: عبور در تابش قائم از فیلم پلی استر. 40

شکل 1-22: عبور در تابش قائم از فیلم پلی وینیل فلوئوراید. 40

شکل1-23: رابطه ضخامت، مقاومت ورق، و مقاومت لایه نازک SnO2: F در شیشه سودالیم. 42

شکل 1-24: چند پوشش از لایه نشانی SnO2 روی شیشه. 43

شکل 1-25: انتقال 5/7 درصد SnO2 ، 5/92 درصد In2O3 روی بسترهای پلیمری.. . 44

شکل 1-26: بازتاب مادون قرمز یکپارچه برای فیلم های نازک فلزی از ضخامت های مختلف. 44

شکل 1-27: فیلم­های تجربی Al2O3/metal بر روی پلی استر. 45

شکل 1-28: نمونه آینه حرارتی با استفاده از TiO2 اورکت شده با فیلم طلا بر روی پلی استر.. 45