1-5-5 نانوکامپوزیت 12

1-6 خلاصه 13

بر خواص مغناطیسی

2-1 تاریخچه 15

2-2 شیمی سطح آئروژل 16

2-3 تئوری فیزیکی 19

2-4 خاصیت مغناطیسی مواد 19

2-4-1 منشأ خاصیت مغناطیسی مواد 19

2-4-2 فازهای مغناطیسی 20

2-4-2-1 مواد دیامغناطیس 20

2-4-2-2 مواد پارامغناطیس 21

2-4-2-3 مواد فرومغناطیس 21

2-4-2-4 مواد پادفرومغناطیس 22

2-4-2-5 مواد فریمغناطیس 23

2-4-5 حلقه پسماند 24

2-5 فریت 27

2-6 خلاصه 27

–

مقدمه 29

3-1 سنتز آئروژل با فرآیند سل-ژل 29

3-2 شکل گیری ژل خیس 32

3-3 خشک کردن آلکوژل 33

3-3-1 فرآیند های خشک کردن در شرایط محیط 34

3-3-2 خشک­کردن انجمادی 35

3-3-3 خشک کردن فوق بحرانی 35

3-3-4 مقایسه روش ها 38

3-4 مروری بر کارهای انجام شده 39

3-5 برخی از کاربردهای آئروژل 43

3-5-1 آئروژل ها به عنوان کامپوزیت 43

3-5-2 آئروژل ها به عنوان جاذب 44

3-5-3 آئروژل ها به عنوان حسگر 44

3-5-4 آئروژل به عنوان مواد با ثابت دی الکتریک پایین 45

3-5-5 آئروژل به عنوان کاتالیزور 45

3-5-6 آئروژل به عنوان ذخیره سازی 45

3-5-7 آئروژل ها به عنوان قالب 46

3-5-8 آئروژل به عنوان عایق گرما 46

3-5-9 آئروژل ها در کاربرد فضایی 47

3-6 خلاصه 47

–

مقدمه 49

4-1 مواد مورد استفاده در پژوهش 50

4-2 روش تجربی و جزئیات 51

4-3 تجزیه و تحلیل 54

4-3-1 بررسی مورفولوژی سطح 54

CoFe به کمک روش XRD 56

CoFe به کمک روش FT-IR 63

4-3-5 تصویربرداری TEM 66

4-3-6 بررسی آنالیز BET 67

4-3-7 بررسی رفتار مغناطیسی با دستگاه VSM 72

4-4 خلاصه 77

نتیجه گیری 78

81

مراجع 82

فهرست تصاویر

عنوان صفحه

فصل اول–مفاهیم اولیه

1-1. انواع سیلیکا براساس اندازه حفره: الف) ماکرو متخلخل، ب) مزو متخلخل، ج) میکرو متخلخل 7

1-2. نوع تخلخل ها بر اساس شکل و موقعیت 7

1-3. نمایشی از انواع مختلف تقویت کننده ها در کامپوزیت 12

 

فصل دوم – آئروژل­ها و بر خواص مغناطیسی

2-1. 1برهمکنش آب و ساختار آئروژل، الف) آئروژل آب­گریز، ب) آئروژل آب دوست18

2-2. فازهای مغناطیسی، الف) پارامغناطیس، ب) فرومغناطیس، ج) پادفرومغناطیس، د) فری مغناطیس 23

2-3. حلقه پسماند ماده فرو مغناطیس 25

2-4. حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس نرم و سخت 26

 

فصل سوم – ساخت آئروژل و کاربردهای آن

3-1. طرح واره ای از روش های مختلف برای شیمی سنتز نانوکامپوزیت 31

3-2. اصلاح شیمی سطح ژل 34

3-3. چرخه فشار-دما در حین فرآیند خشک کردن فوق بحرانی 36

3-4. شماتیکی از دستگاه خشک کن فوق بحرانی اتوکلاو 36

 

فصل چهارم –سنتز و بررسی ویژگی های نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانوذرات فریت کبالت

4-1. فازهای مجزا نمونه روی همزن 52

4-2. نمونه های در قالب ریخته شده 52

4-3. نمونه الکوژل 53

4-4. نمونه آئروژل 54

4-5. تصاویر FE-SEM نمونه ها الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 55

4-6. نمودار توزیع اندازه ذرات الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 56

4-7 . پراش XRD نمونه های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% پیش از عملیات حرارتی 58

4-8. پراش XRD نمونه های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای 600 درجه­ی سانتی­گراد 59

4-9. پراش XRD نمونه های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای 800 درجه­ی سانتی­گراد 60

4-10. آنالیز نمونه های الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 600 درجه ی سانتی گراد 61

4-11. آنالیز نمونه های الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 800 درجه ی سانتی گراد 62

4-12. طیف های جذبی FT-IR الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 65

4-13. تصویر TEM یکی از نمونه ها 67

4-14. نمودارهای لانگمیر الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 69

4-15. نمودارهای BET الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 71

4-16. جذب و واجذب الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 72

4-17. حلقه پسماند نمونه ها قبل از عملیات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 74

4-18. حلقه پسماند نمونه ها بعد از عملیات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 75

فهرست جداول

عنوان صفحه

فصل سوم – ساخت آئروژل و کاربردهای آن

3-1.کاربردهای مختلف آئروژل ها………………………..48

فصل چهارم –سنتز و بررسی ویژگی های نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانوذرات فریت کبالت

4-1. میزان گرم و لیتر مواد مورد نیاز 51

4-2. نتایج حاصل از XRD 63

لیست علایم و اختصارات

برونر، امت، تلر(Brunauer, Emmett, Teller) BET

پراش پرتو ایکس (X-Ray Diffraction) XRD

مغناطیس­سنج نمونه­ی ارتعاشی (Vibrating Sample Magnetometer) VSM

میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (Field Emission Scanning Electron Microscopy) FE-SEM

میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscopy) TEM

آنگسترم (Angestrom) Å

اورستد (Oersted) Oe

نانومتر (Nanometer) nm

واحد مغناطیسی (Electromagnetic Units) emu

مقدمه

از اواخر قرن بیستم دانشمندان تمرکز خود را بر فناوری نوینی معطوف کردند که به عقیده ی عده ای تحولی عظیم در زندگی بشر ایجاد می کند. این فناوری نوین که در رشته هایی همچون فیزیک، شیمی و مهندسی از اهمیت زیادی برخوردار است، نانوتکنولوژی نام دارد. می توان گفت که نانوفناوری رویکردی جدید در تمام علوم و رشته ها می باشد و این امکان را برای بشر به وجود آورده است تا با یک روش معین به مطالعه ی مواد در سطح اتمی و مولکولی و به سبک های مختلف به بازآرایی اتم ها و مولکول ها بپردازد.

در چند سال اخیر، چه در فیزیک تجربی و چه در فیزیک نظری، توجه قابل ملاحظه ای به مطالعه ی نانوساختارها با ابعاد كم شده است و از این ساختارها نه تنها برای درک مفاهیم پایه ای فیزیک بلكه برای طراحی تجهیزات و وسایلی در ابعاد نانومتر استفاده شده­است. وقتی كه ابعاد یک ماده از اندازه های بزرگ مانند متر و سانتی­متر به اندازه هایی در حدود یک دهم نانومتر یا کم­تر كاهش می یابد، اثرات کوانتومی را می توان دید و این اثرات به مقدار زیاد خواص ماده را تحت الشعاع قرار می دهد. خواصی نظیر رنگ، استحکام، مقاومت، خوردگی یا ویژگی های نوری، مغناطیسی و الکتریکی ماده از جمله ی این خواص می باشند [1].

1-1 شاخه های فناوری نانو

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می گیرند. در حقیقت اگر بخواهیم تفاوت این فناوری را با فناوری های دیگر بیان نماییم، می توانیم وجود عناصر پایه را به عنوان یک معیار ذکر کنیم. اولین و مهم­ترین عنصر پایه نانو ذره است. نانوذره یک ذره ی میکروسکوپی است که حداقل طول یک بعد آن کمتر از ١٠٠ نانومتر است و می­توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سرامیکی و نانوبلورها که زیر مجموعه­ای از نانوذرات هستند [ 3و 2]. دومین عنصر پایه نانوکپسول است که قطر آن در حد نانومتر می باشد. عنصر پایه ی بعدی نانولوله ها هستند که خواص الکتریکی مختلفی از خود نشان می دهند و شامل نانولوله های کربنی، نیترید بور و نانولوله های آلی می باشند [4].

1-2 روش های ساخت نانوساختارها