در پایاننامه اخیرکوپلیمر پیوندی آکریلونیتریل-بوتادین- استایرن با محتوای کشسان60 درصد بروش پلیمریزاسیون امولسیون دانه ای سنتز گردید. پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی موثر بر واکنشهای پیوند زنی مورد مطالعه قرار گرفته، راندمان و درجه پیوندزنی و همچنین مقدار انعقاد تشکیل شده اندازه گیری شد. نتایج حاصل نشان داد که شرایط بهینه جهت نیل به درصد بالای راندمان و درجه پیوندزنی و تشکیل حداقل انعقاد، بکارگیری مقدار phm 0/7 امولسیون کننده، مقدار phm 0/3 آغازگر کیومن هیدرو پراکسید و بصورت افزایش پیوسته با زمان تزریق 130 دقیقه، مقدار phm 40 مونومر و phm 0/18 عامل انتقال زنجیر و بصورت افزایش پیوسته با زمان تزریق 105 دقیقه می باشد. درصد تبدیل واکنش های پیوند در دماهای مختلف بررسی گردید نتایج حاصل نشان داد در دمای بهینه 70 درجه سانتیگراد، درصد تبدیل مونومرها 97/8 می باشد. مورفولوژی ذرات حاصله بوسیله مشاهدات میکروسکوپ الکترون عبوری بررسی گردید. نتایج حاصل نشان از تشکیل ذرات هسته-پوسته با اندکی انحراف به حالت نیمکره است. جهت کاهش مقدار ترکیبات فرار از روش افزایش آغازگر در انتهای واکنش و استفاده از برنامه ریزی دمایی بهره گرفته شد و مقدار ترکیبات فرار باقیمانده در لاتکس تهیه شده، به روش کروماتوگرافی اندازه گیری گردید که کل مقدار آکریلونیتریل و استایرن باقیمانده کمتر از 1/2 درصد گزارش شد. خواص فیزیکی، مکانیکی،فرآیند پذیری و مورفولوژی محصول پس از آمیزه سازی کوپلیمر پیوندی با کوپلیمر استایرن-آکریلونیتریل، با اختلاط 25% از کوپلیمر پیوندی تهیه شده با 75% از کوپلیمر زمینه بررسی گردید. نتایج حاصل نشان داد آمیزه تهیه شده، خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب جهت کاربردهای صنعتی را دارا می باشد.

سنتز پلیمرهای هادی به دلیل رسانایی الکتریکی بالا، خواص الکتروشیمیایی و نوری و پایداری قابل قبول محیطی در دهه های اخیر بطور وسیعی مورد توجه و مطالعه قرار گرفته اند. در بین پلیمرهای هادی، پلی آنیلین به پایداری محیطی خوب در حضور اکسیژن و آب، رسانا یی بالا، خواص جالب نوری، ارزان بودن مونومر آن و سهولت سنتز و کاربردهای بالقوه ی آن در زمینه-هایی نظیر ساخت سنسورها، بیو سنسورها، کاتالیستها و پوشش های ضد خوردگی توجه خاصی را به خود جلب نموده است. نانوساختارهای پلی آنیلین، در نتیجه سطح بالا، آسانی تهیه و کاربردهای خوب آنها بطور گسترده مورد بررسی قرار گرفته اند. هدف کار پژوهشی حاضر، سنتز نانوالیاف پلی آنیلین با هدایت بالا بروش قالب نرم و بررسی خواص الکتروشیمیایی آن و بهینه سازی عوامل موثر در یکنواختی مورفولوژی و افزایش هدایت الکتریکی نانوالیاف حاصل می باشد. در سنتز نانوالیاف پلی آنیلین از روشهای پلیمریزاسیون بین-سطحی و قالب نرم استفاده شد. هدایت الکتریکی و ساختار نانوالیاف سنتز شده با دو روش مذکور برآورد شد. عوامل موثر در شکل گیری نانوالیاف با قطر کوچکتر و نیز عوامل موثر در تهیه نانوالیاف با هدایت الکتریکی بالاتر شناسایی و بهینه سازی انجام شد. نتایج نشان داد که دمای پایین باعث افزایش هدایت الکتریکی می شود از طرف دیگر سبب غیریکنواختی مورفولوژی نانوالیاف می گردد بنابراین دمای اتاق (c?25) بعنوان دمای بهینه انتخاب شد و همچنین ملاحظه گردید که افزایش نسبت مونومر به اکسیدکننده باعث افزایش هدایت و از طرفی باعث غیریکنواختی مورفولوژی نانوالیاف می شود و بهینه ترین نسبت، نسبت مونومر به اکسیدکننده برابر 4 می باشد. از روشهای آنالیز نانوساختارها بویژه تصویربرداری tem برای بررسی مورفولوژی و اندازه قطر الیاف تهیه شده استفاده گردید و مشاهده شد قطر نانوالیاف در گستره ی 100-10 نانومتر می باشد. در نهایت فعالیت الکتروشیمیایی نانوالیاف پلی آنیلین تهیه شده به روشهای مختلف با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخهای مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که نانوالیاف پلی آنیلین الکتروفعال و فرآیند برگشت پذیر می باشد.

نمونه های قیر اصلاح شده پلیمری با استفاده از چهار نوع اصلاح کننده مختلف: 1) رزین اپوکسی دی گلیسیدیل اتر بیس فنل آ، 2) رزین اپوکسی به همراه عامل پخت ایزو فرون دی آمین، 3) مخلوط رزین اپوکسی، ایزو فرون دی آمین و نانورس cloisite na+ و 4) مخلوط رزین اپوکسی، ایزو فرون دی آمین و نانورس cloisite 30b تهیه شدند. به منظور بررسی خواص فیزیکی نمونه های قیر پلیمری، تست های اندازه گیری نقطه نرمی، اندازه گیری درجه نفوذ، اندازه گیری میزان کشسانی، محاسبه پارامتر حساسیت حرارتی و شاخص درجه نفوذ، اندازه گیری وزن مخصوص و اندازه گیری افت حرارتی روی نمونه های قیر پلیمری انجام گرفت. جهت بررسی تاثیر قیرهای پلیمری تهیه شده بر خواص و پایداری مقاومتی آسفالت، در مرحله اول نمونه های آسفالتی با هر یک از قیرهای پلیمری تهیه شده، آماده گردید و سپس تست های مقاومت و روانی مارشال بر روی آنها صورت گرفت. نتایج تست های صورت گرفته بر روی نمونه های قیر پلیمری نشان داد که قیرهای اصلاح شده با رزین اپوکسی، رزین اپوکسی به همراه عامل پخت و همچنین با استفاده از مخلوط رزین اپوکسی، عامل پخت و نانورس cloisite 30b دارای خواص فیزیکی مناسبتری می باشد. نتایج مربوط به اندازه گیری مقاومت و روانی مارشال بر روی نمونه های آسفالتی تهیه شده با قیرهای پلیمری فوق الذکر، نشان دهنده افزایش مقاومت و بهبود روانی این نمونه های آسفالتی بود.

پلی وینیل کلرید (pvc) دومین ترموپلاستیک پرمصرف در جهان بعد از پلی اتیلن است و در چهل سال گذشته نقش کلیدی در توسعه صنعت پلاستیک داشته است. pvc به دلیل دارا بودن ویژگی هایی از قبیل قیمت پایین، قابلیت تغییر فرمولاسیون، استحکام بالا، امکان اصلاح خواص مکانیکی و مقاومت در برابر شعله دارای کاربردهای گسترده ای در لوله ها، کابل های الکتریکی، عایق سازی سیم های مسی، ساخت چارچوب پنجره ها، آجر کف وپوشش های بام، فیلم های بسته بندی و ورقه ها می باشد. pvc از نظر حراتی و نوری ناپایدار است و تحت دماهای بالای مورد نیاز برای فرآورش آن به صورت حرارتی تخریب می گردد. این امر منجر به رنگ زدایی و تضعیف خواص مکانیکی پلیمر می گردد. بمنظور غلبه بر این معایب و بهبود خواص پلیمر، انواع مختلفی از کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت ها با استفاده از افزودنی های متفاوت در ماتریس pvc تهیه گردیده است. اکسیدهای فلزی از جمله افزودنی های سازگار با محیط زیست بوده که تاثیر آن ها در خواص حرارتی pvc توسط محققان اثبات گردیده است. هدف کار پژوهشی حاضر بررسی تاثیر نانوذرات دی اکسید تیتانیم در خواص حرارتی pvc می باشد. اما با توجه به این که نانوذرات دی اکسید تیتانیم دارای انرژی سطحی بالایی می باشند و بصورت فاز معدنی وارد ماتریس آلی pvc می گردند، به صورت توده های میکرومتری در ماتریس پلیمری مجتمع می گردند و این امر منجر به کاهش کارآیی نانوافزودنی در ماتریس پلیمری می شود. بنابراین سطح نانوذرات دی اکسید تیتانیم از طریق تشکیل ساختارهای هسته-پوسته با پلیمریزاسیون مونومرآنیلین به وسیله روش پلیمریزاسیون اکسیداسیون شیمیایی در محل اصلاح گردید. تشکیل موفقیت آمیز نانوکامپوزیت هسته-پوسته tio2/پلی آنیلین از طریق تکنیک های ft-ir، uv-vis، xrd، semو tem اثبات گردید. خواص فتوکاتالیزوری نانوکامپوزیت هسته-پوسته tio2/پلی آنیلین بررسی گردید و با خاصیت فتوکاتالیزوری نانوذرات tio2 خالص مقایسه گردید. نتایج حاصل از بررسی خواص فتوکاتالیزوری نشان داد که تشکیل لایه پلی آنیلینی بر سطح نانوذرات tio2 باعث بهبود خواص فتوکاتالیزوری و افزایش پاسخ نوری tio2 در مقابل نور مرئی شده است. سپس نانوذرات tio2 اصلاح نشده و اصلاح شده بصورت نانوکامپوزیت هسته-پوسته tio2/پلی آنیلین بعنوان نانوافزودنی در ماتریس pvc قرار گرفت. بمنظور تشکیل کامپوزیت های pvc/nanotio2 و pvc/nanotio2-pani با درصدهای 5-1% از نانوافزودنی روش اختلاط در محلول به کار برده شد. تشکیل کامپوزیت های pvc/nanotio2 و pvc/nanotio2-pani از طریق تکنیک های ft-ir، uv-vis، xrd و sem اثبات گردید. خواص حرارتی فیلم pvc خالص، کامپوزیت های pvc/nanotio2 و pvc/nanotio2-pani از طریق تکنیک های tga/dtg، dta و dsc بررسی گردید. هم چنین خواص مکانیکی فیلم pvc خالص، کامپوزیت های pvc/nanotio2 و pvc/nanotio2-pani از طریق انجام تست کشش بررسی گردید. بطور کلی نتایج بدست آمده نشان داد که کامپوزیت pvc/nanotio2-pani از نظر حرارتی در مقایسه با pvc خالص و کامپوزیت pvc/nanotio2 پایدارتر است، زیرا پلی آنیلین موجود در سطح نانوکامپوزیت هسته-پوسته tio2/پلی آنیلین باعث ایجاد اتصالات عرضی مابین زنجیرهای pvc گشته و باعث می شود انتقال به فاز مذاب در دمای بالاتری اتفاق افتد. با این وجود کامپوزیت های pvc/nanotio2 استحکام مکانیکی بالاتری نسبت به pvc خالص و کامپوزیت pvc/nanotio2-pani نشان دادند. این امر در اثر وجود اندرکنش ضعیف تری بین نانوذرات tio2 و زنجیرهای pvc در کامپوزیت pvc/nano-tio2 در مقایسه با اندرکنش بین نانوکامپوزیت هسته-پوسته tio2/پلی آنیلین و زنجیرهای pvc در کامپوزیت pvc/nanotio2-pani است. این امر منجر به نیروهای قوی تری مابین زنجیرهای پلیمری pvc می گردد و باعث افزایش استحکام مکانیکی کامپوزیت های pvc/nano-tio2 در مقایسه با pvc خالص و کامپوزیت pvc/nanotio2-pani می شود.

در کار پژوهشی حاضر، به بررسی حذف ماده رنگزای راکتیو قرمز 43 (43rr) به عنوان آلاینده مدل و برخی مواد رنگزای آلی دیگر از پساب های مصنوعی و حقیقی توسط فرآیند انعقاد و لخته سازی الکتروشیمیایی (ecf) پرداخته شد. آزمایش ها در یک راکتور ناپیوسته که در آن از دو آند آهنی (فرآیند ecf-fe) و یا دو آند آلومینیومی (فرآیند ecf-al) به همراه دو کاتد استیل که در حالت تک قطبی و اتصال موازی قرار داشتند، انجام شدند. ابتدا تاثیر عوامل موثر شامل نوع و غلظت آنیون، دانسیته جریان الکتریکی، و ph اولیه پساب در کارایی هر دو فرآیند در حذف 43rr بررسی شد. نتایج حاصل از ارزیابی تاثیر نوع آنیون های کلراید، سولفات و نیترات نشان دادند که در فرآیند ecf-al در حضور آنیون سولفات به دلیل تشکیل لایه اکسیدی مقاوم از انحلال الکتروشیمیایی آند آلومینیومی جلوگیری می شد. در حضور نیترات و کلراید انحلال الکتروشیمیایی آلومینیوم با بازده جریان بزرگتر از %100 اتفاق افتاد. بالاترین میزان حذف در حضور آنیون کلراید حاصل شد. همچنین با افزایش غلظت آنیون و یا اضافه شدن آنیون سولفات و نیترات به پساب حاوی آنیون کلراید میزان حذف بطور چشمگیری کاهش یافت. در فرآیند ecf-fe، بیشترین میزان حذف در حضور یون های سولفات و کلراید بدست آمد. حضور یون نیترات موجب تشکیل لایه رویین در سطح آند آهنی و مانع انحلال الکتروشیمیایی آن شد. لایه رویین تشکیل شده با اضافه شدن کلراید از بین می رفت. بررسی تاثیر دانسیته جریان، مدت زمان الکترولیز و ph اولیه نشان دادند که در فرآیند ecf-al بیشترین میزان حذف ماده رنگزای آلی در محیط های نسبتا اسیدی (25/4=ph) و در 12 دقیقه ابتدایی فرآیند حاصل شد. در phهای خنثی، افزایش دانسیته جریان به مقادیر بالاتر از a/m2 25 تاثیر چندانی در راندمان حذف نداشت. در فرآیندecf-fe سه مرحله متمایز شامل مراحل تاخیر، حذف و پایا در طول حذف ماده رنگزا مشاهده شد. در دانسیته جریان های a/m2 15 و بالاتر بیشترین مقدار حذف حاصل شد و با افزایش دانسیته جریان سرعت حذف ماده رنگزای آلی افزایش یافت. در حذف مواد رنگزای آلی با بار و ساختار متفاوت در شرایط عملیاتی مشابه، کارایی فرآیند ecf-al با افزایش تعداد گروه های سولفونات و همچنین اندازه مولکول افزایش می یافت. میزان حذف مواد رنگزای کاتیونی توسط آند آلومینیومی قابل توجه نبود. در فرآیند ecf-fe بار و ساختار ماده رنگزای آلی تاثیر چندانی در بازده حذف نداشته و بازده حذف تمام مواد رنگزای بکار گرفته شده بالاتر از %90 بود. نتایج حاصل حاکی از حضور مکانیسم خنثی شدن بار در فرآیند ecf-al بوده و جذب سطحی آلاینده ها بر روی لخته های هیدروکسید فلزی ecf-fe (حذف روبشی) مکانیسم های اصلی حذف مواد رنگزای آلی می باشند. بهینه سازی و مدلسازی هر دو فرآیند توسط روش رویه پاسخ (rsm) انجام گرفت. نتایج حاصل از آنالیز واریانس نشان دادند که مدل های پیشنهادی برای هر دو فرآیند به طور مناسبی قادر به پیش بینی بازده حذف 43rr در شرایط مختلف بودند. شرایط بهینه پیشنهادی توسط rsm برای فرآیند ecf-fe متفاوت از ecf-al بود. در شرایط بهینه پیشنهادی، بیش از %99 رنگ توسط هر دو فرآیند حذف شد در حالیکه میزان حذف کل کربن آلی (toc) برابر با 03/91 و 22/98 درصد برای ecf-fe و ecf-al بود. آنالیزهای uv-vis، toc و gc-ms باقی ماندن مواد آلی را پس از تصفیه پساب مصنوعی حاوی 43rr توسط فرآیند ecf-fe را نشان دادند. بر اساس ترکیبات آلی شناسایی شده وجود واکنش های تخریب کننده به عنوان واکنش های جانبی در فرآیند ecf-fe تایید شد. شواهد تجربی مبنی بر وجود واکنش های تخریبی در فرآیند ecf-al حاصل نشد. علاوه بر این کارایی هر دو فرآیند توسط یک شبکه عصبی مصنوعی سه لایه که شامل 4، 12 و 1 نورون درلایه های ورودی، خروجی و مخفی بود، مدلسازی شد. کارایی فرآیند ecf-al در تصفیه پساب حقیقی با فرآیند ecf-fe مورد مقایسه قرار گرفت. بر اساس نتایج حاصل، آند آلومینیومی از کارایی چندانی در حذف رنگ در مقایسه با آند آهن برخوردار نبود. برای راکتور پیوسته طراحی شده میانگین زمان ماندگاری برابر با 27/18 دقیقه تعیین شد. رنگزدایی کامل از پساب سنتزی در راکتور پیوسته با اعمال نسبت j/q بزرگتر از 8/0 بدست آمد.

کاربردهای چرخدنده های پلیمری بدلیل برخورداری از امتیازاتی همچون ، کارکرد بی صدا، وزن کم، ضریب اصطکاک پایین و توانایی کارکرد بدون روانکار و همچنین سهولت در تولید انبوه، رو به افزایش است. با وجود این، افزایش دوام چرخدنده های پایه پلیمری از اهداف مهم تولیدکنندگان می باشد. پلی آمید از جمله مواد پلیمری پرکاربرد در ساخت چرخدنده ها می باشد. مهمترین عیب پلی آمید، تمایل زیاد آن به جذب رطوبت است که این مشکل منجر به افت قابل ملاحظه در خواص مکانیکی این پلیمر می شود. در این تحقیق پلیمر پلی پروپیلن(pp )، بدلیل برخورداری ازمقاومت به جذب آب و همچنین فرایند پذیری بالا، به پلی امید 6 (pa6 )اضافه شد، افزون بر این، از pp-g-mah ، بعنوان سازگار کننده استفاده شد . از نانو کربنات کلسیم با توجه به ساختار همسانگرد آن بعنوان فاز پراکنده در زمینه پلیمری pa6/pp به منظور ارتقای دوام چرخدنده های پایه پلیمری استفاده گردید . آمیزه های مختلف با درصدهای وزنی 2.5، 5، 7.5 و 10 درصد وزنی نانو کربنات کلسیم، در اکسترودر دو ماردونه تهیه شد. نمونه های مورد نظر از چرخدنده ها با استفاده از یک دستگاه قالبگیری تزریقی تولید شد. در مرحله بعد، با استفاده از یک دستگاه آزمون سایش چرخدنده، دوام چرخدنده های نانو کامپوزیتی تعیین شد. دراین تحقیق میزان سایش چرخدنده ها بر اساس معیار کنترلی span size، دمای سطح دندانه چرخدنده ها اعم ازچرخدنده های محرک و متحرک بر حسب تعداد دوران و کاهش جرم بر حسب گرم اندازه گیری شد. نتایج حاصل از آزمون های دوام چرخدنده ها نشان داد که حداقل سایش و دمای سطحی چرخدنده در آمیخته محتوی 2.5 درصد وزنی نانو کربنات کلسیم رخ می دهد. کاهش 55 درصدی میزان سایش تحت گشتاور nm 8.9 و افزایش عمر 237 درصد تحت گشتاور 14.8 نیوتن متر، در چرخدنده های محتوای 2.5 درصد نانو کربنات کلسیم نسبت به پلی آمید خالص مشاهده شد. میزان سایش و دما درتمامی آمیخته ها در چرخدنده محرک بیشتر از چرخدنده متحرک بود. در چرخدنده های پایه pa6/pp و نانو کامپوزیت های آن پدیده شکست مشاهده نشد و شاخص تعیین دوام و عمر چرخدنده ها تغییر شکل دائمی دنده ها و متوقف شدن انتقال قدرت از چرخدنده محرک به متحرک بود.

در پروژه حاضر کامپوزیت و هیبرید های کلینوپتیلولیت/ پلی آنیلین، ناترولیت/ پلی آنیلین و کلینوپتیلولیت/ tio2 / پلی آنیلین جهت حذف آلاینده های آب تهیه گردید. هیبرید کلینوپتیلولیت/ پلی آنیلین با استفاده از پلیمیزاسیون اکسیداسیونی کاتیون های آنیلینیوم درون کلینوپتیلولیت تهیه شد و برای حذف کاتیون های مس و ترکیب رنگزای آبی متیلن از محلول آبی مورد استفاده قرار گرفت. همچنین هیبرید سه جزئی کلینوپتیلولیت/ tio2 / پلی آنیلین تهیه و از آن جهت حذف ترکیب رنگزای اسید قرمز 14 از محلول آبی، استفاده گردید. جهت تائید سنتز های انجام گرفته و بررسی خواص ترکیب های حاصل از روش های ft-ir، xrd و sem استفاده شد. هیبرید کلینوپتیلولیت/ پلی آنیلین با درصد های مختلف پلی آنیلین جهت حذف کاتیون های مس از آب استفاده شد. اثر پارامتر های مختلف نظیر زمان تماس، ph، غلظت اولیه محلول مس و مقدار جاذب به کار رفته بر روی فرایند حذف مورد بررسی قرار گرفت و نتایج حاکی از آن بود که از بین درصد های تهیه شده، کامپوزیت با %wt. 10 پلی آنیلین مناسب ترین جاذب بوده و فرایند در مدت 1 ساعت به تعادل می رسد. همچنین با افزایش ph و مقدار جاذب و در غلظت های پایین مس میزان حذف افزایش می یابد. در مرحله دوم با استفاده از طراحی آزمایش رویه پاسخ، شرایط بهینه برای حذف کامل آبی متیلن از محلول آبی با استفاده از هیبرید کلینوپتیلولیت/ پلی آنیلین به دست آمد. روش رویه پاسخ، هیبرید کلینوپتیلولیت/ پلی آنیلین با درصد وزنی 9/10% پلی آنیلین، جرم جاذب 2/0 گرم، 6/8 ph= و غلظت ppm50 را برای شرایط بهینه پیش بینی کرد. با اعمال این شرایط 100% حذف حاصل شد. در قسمت آخر هیبرید سه جزئی کلینوپتیلولیت/ tio2 / پلی آنیلین تهیه و از آن جهت حذف ترکیب رنگزای اسید قرمز 14 استفاده شد. برای سنتز این ترکیب هیبرید کلینوپتیلولیت/ tio2 تهیه و پس از آماده سازی، پلی آنیلین به روش پلیمریزاسیون در جا بر روی سطح کامپوزیت سنتز گردید. از هیبرید حاصل جهت حذف ماده رنگزای آزو اسید قرمز 14 تحت نور هالوژن و خورشید استفاده گردید و پارامتر های موثر از قبیل درصد وزنی tio2، ph و غلظت محلول رنگی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هیبرید تهیه شده با %wt. 15 tio2 نسبت به کامپوزیت اولیه، تحت نور خورشید، از بیشترین مقدار حذف (% 98) برخوردار است. در غلظت های پایین رنگ و در ph های اسیدی میزان حذف بالاترین حد را داراست.

در پروژه حاضر، آبزدایی مخلوط آب-اتانول به روش نفوذ تبخیری (pervaporation) با استفاده از غشای پلی وینیل الکل خالص، غشای پلی وینیل الکل پیوند عرضی دار شده توسط گلوترآلدئید، غشا با ماتریکس مخلوط پلی وینیل الکل/کلینوپتیلولیت و غشای هیبریدی پلی وینیل الکل با نانو کامپوزیت پلی آنیلین/کلینوپتیلولیت انجام گرفت. غشاهای تهیه شده توسط ft-ir، xrd و sem مورد شناسایی قرار گرفت. برای بهینه کردن شرایط آبزدایی مخلوط آب-اتانول توسط غشاهای پلی وینیل الکل از طراحی آزمایش به روش رویه پاسخ استفاده شد. درصد وزنی گلوترآلدئید، در صد وزنی اتانول در خوراک و دمای خوراک به عنوان سه متغییر در طراحی آزمایش درنظر گرفته شد. با استفاده از طراحی آزمایش شرایط بهینه در خوراک با ترکیب درصد وزنی 63/83، دمای c ?6/41 و غشای حاوی 07/2 درصد وزنی گلوترآلدئید بدست آمد. در مرحله بعدی آبزدایی مخلوط آب-اتانول در همان شرایط بهینه بدست آمده از مرحله اول توسط غشا با ماتریکس مخلوط پلی وینیل الکل/کلینوپتیلولیت انجام گرفت. نتایج نشان داد غشای حاوی 5/0 درصد وزنی کلینوپتیلولیت دارای انتخابپذیری 32/6355 برای آب نسبت به الکل و شار جریان آب kg/m2 h06/3 برای آبزدایی آب-اتانول می باشد. مقایسه نتایج بدست آمده نشان داد عملکرد غشا با ماتریکس مخلوط پلی وینیل الکل/کلینوپتیلولیت برای آبزدایی مخلوط آب-اتانول بهتر از عملکرد غشای پلی وینیل الکل پیوند عرضی دار شده در شرایط بهینه می باشد. در مرحله بعدی پلی آنیلین دوپه شده به غشای پلی وینیل الکل/کلینوپتیلولیت اضافه شد. پلی آنیلین دوپه شده خاصیت آبدوستی دارد از اینرو غشای هیبریدی پلی وینیل الکل با نانوکامپوزیت پلی آنیلین/کلینوپتیلولیت دارای بیشترین آماس نسبت به سایر غشاها بود. آماس بیش از اندازه غشای هیبریدی پلی وینیل الکل با نانوکامپوزیت پلی آنیلین/کلینوپتیلولیت باعث کاهش انتخابپذیری و افزایش شار جریان کل برای آبزدایی مخلوط آب-اتانول در شرایط بهینه شد. مقایسه نتایج عملکرد سه غشا نشان داد که غشا با ماتریکس مخلوط پلی وینیل الکل/کلینوپتیلولیت دارای بالاترین انتخابپذیری و شار جریان آب می باشد.

با افزایش جمعیت، نیاز به مواد غذایی بطور روزافزون افزایش می یابد. برای تأمین این نیاز مصرف سموم دفع آفات کشاورزی به صورت فزاینده ای در قرن اخیر رو به گسترش بوده است. استفاده از سموم دفع آفات کشاورزی با وجود از بین بردن آفات محصولات کشاورزی، محیط زیست را به شدت آلوده می کند. غلظت بالای این سموم باعث بیماریهائی همچون آلرژی، تنگی نفس، بیماریهای سیستم عصبی و سرطان در انسان می شود. براساس گزارشات آماری از سراسر جهان تعداد مسمومیت با عوامل آفت کش بیشتر از پانصد هزار مورد در سال و همراه با بیش از بیست هزار مورد مرگ می باشد. در دهه اخیر تمایل روز افزونی به اندازه گیری این آلوده کننده ها در محیط زیست اعم از آب، هوا و خاک وجود داشته است. امروزه تکنیک های مختلفی همچون روش کروماتوگرافی گازی، کالریمتری، حسگرهای نیمه هادی برای تشخیص و اندازه گیری میزان سموم کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرند. این روش ها هر چند دارای دقت بسیار بالایی هستند ولی اغلب پر هزینه وقت گیر و غیر قابل جابجایی می باشند. در چنین شرایطی نیاز به تکنیک های ساده، سریع، پایدار و گزینش پذیر برای شناسایی این سموم کاملا احساس می-شود. حسگرهای کوارتز کریستال نانوبالانس (qcn)، حسگرهای جرمی بسیار قدرتمندی هستند که می توانند ترکیبات مختلف را با حساسیت بالا تشخیص و اندازه گیری نمایند. سنسورهای ساخته شده از کریستال های پیزوالکتریک، ضمن ارزان قیمت بودن، توانایی تشخیص و اندازه گیری انواع گونه های آلاینده محیط زیست را در غلظت های پایین دارا می باشند. با توجه به این امر در کار تحقیقاتی حاضر، طراحی و توسعه حسگرهای qcn با گزینش پذیری بالا برای دو سم تلون و متومیل مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه، برای اندازه گیری تلون دو شیوه مورد بررسی قرار گرفت. در اولین شیوه، با استفاده از پوشش سیلیکون ov-25 سنسوری برای تلون طراحی و ساخته شد. نتایج نشان داد که بین تغییرات فرکانس کریستال و غلظت گونه در سل رابطه خطی بسیار خوبی در محدوه غلظتی mg l-148-4/2 برای محیط های گازی و در محدوه غلظتی mg l-160-5 برای محیط های آبی وجود دارد. برای بررسی گزینش پذیری و نیز شناسایی ترکیبات هالوژن دار با استفاده از حسگر qcn اصلاح شده با پوشش سیلیکون ov-25 از تکنیک تجزیه مولفه های اصلی استفاده شد. نتایج نشان داد که با استفاده از پنجره های زمانی سیستم طراحی شده قادر است تا سموم تلون، متیل بروماید، اندوسولفان و کوریل را از هم تشخیص دهد و شناسایی نماید. در روش دوم با استفاده از مونومر اکریلیک اسید پلیمرهای قالب مولکولی(mip) گزینش پذیری برای تلون سنتز شد. نمودار کالیبراسیون نشان داد که در محدوده mg l-1 36-4/2 پاسخ سنسور به افزایش غلظت تلون در محیط های گازی خطی می باشد و در محیط های آبی این محدوده mg l-1 40-1 می باشد. نتایج نشان داد که پلیمر قالب مولکولی تهیه شده حساسیت پایینی برای اندازه گیری تلون در محیط های مایع دارا می باشد، لذا با استفاده از نانو ذرات سیلیس حساسیت سنسور طراحی شده برای تلون بهبود داده شد. نتایج نشان داد که با استفاده از نانو ذرات سیلیس حساسیت پوشش از 52/3 برای پوشش mip به 96/4 در پوشش mip-sio2 افزایش می یابد. برای اندازه گیری متومیل نبز از پوشش های پلیمری قالب مولکولی سنتز شده با استفاده از مونومر اکریلیک اسید استفاده شد. محدوده خطی پاسخ سل mg l-1 45-1 بدست آمد.حساسیت بدست آمده برای سنسور طراحی شده 56/4 می باشد. حساسیت سنسور طراحی شده برای متومیل با استفاده از نانو تیوب بهبود داده شد. مقایسه جذب پوشش mwcnts/mip با پوشش mip نشان داد که پوششmwcnts/mip جذب بالاتری را نشان می دهد. نتایج بدست آمده نشان داد که با استفاده از پلیمرهای قالب مولکولی بعنوان پوشش روی کریستال می توان به حسگرهایی با حساسیت و انتخابگری بالا دست یافت. برای تعیین کارائی سنسور طراحی شده، اندازه گیری غلظت متومیل در محیط های آبی طی فرآیند حذف فتوکاتالیتیکی بوسیله دو روش uv-vis اسپکتروسکوپی و qcn مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از t تست مقدار|t| برابر 82/2 محاسبه شد. این مقدار پایین تر از مقدار بحرانی 14/3 t6 = در سطح اطمینان 98% می باشد بنابراین دو روش اختلاف معنی داری را در اندازه گیری با هم نشان نمی دهند و نتایج بدست آمده از هر دو روش توافق خوبی را با هم دارند.

در این تحقیق، خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های پلی استال- نانوکربنات کلسیم و همچنین تطابق خواص مکانیکی به دست آمده با نتایج دوام چرخدنده های قالب گیری شده از این نانوکامپوزیت ها مطالعه شد. نانوکامپوزیت های pom/caco3، با درصدهای وزنی 5/1، 3، 6، 9 از نانوکربنات کلسیم با استفاده از اکسترودر دو مارپیچ و دستگاه قالب گیری تزریق پلاستیک تهیه گردیدند. در این تحقیق پس از مطالعه ریز ساختار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، خواص مکانیکی و بلورینگی نمونه ها مورد آزمایش قرار گرفت. در این تحقیق همچنین تطابق نتایج آزمون کششی با مدل های ریاضی موجود بررسی شد. علاوه بر این، شبیه سازی آزمون کشش به صورت المان واحد حجمی (rve) با استفاده از نرم افزار ansys نیز انجام شد. نتایج آزمایشات تجربی نشان داد که استحکام کشش به میزان 13 درصد، در حضور 5/1 درصد از نانوذرات، افزایش یافت. مدول کشسانی به میزان 40 درصد افزایش یافت. حداکثر استحکام خمشی با افزودن 3 درصد نانوذرات حاصل شد، که این مقدار 33 درصد بیشتر از مقدار آن برای پلی استال خالص بود. بیشترین مقاومت ضربه در حضور 3 درصد نانوذرات و به میزان 20 درصد بالاتر از پلی استال خالص به دست آمد. افزودن 9درصد نانوذرات کربنات کلسیم باعث کلوخه ای شدن نانوذرات و در نتیجه کاهش مقاومت ضربه ای گردید. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان دهنده ی توزیع یکنواخت نانوذرات در درصدهایی تا 6 درصد نانوذرات بود. همچنین این تصاویر وجود کلوخه ها، در درصدهای بالا (9 درصد) را تایید کرد. نتایج شکل شناسی نشان دهنده ی وجود یک همبستگی با نتایج آزمون مکانیکی می باشد. نتایج آزمون گرماسنجی پویشی اختلافی نشانگر افزایش بلورینگی نانوکامپوزیت ها در حضور نانوذرات بود. همچنین این آزمون نشان داد که نانوذرات کربنات کلسیم خاصیت جوانه زنی داشته اند. مطالعه مدل های ریاضی برای خواص کشسانی نشان داد که مدل ریاضی جی(ji) بهترین پیش بینی را برای مدول کشسانی ارائه می دهد. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، نشان دهنده ی مکانیزم حفره سازی و نیز ایجاد ترک های مویی در زمینه پلیمری محاطی نانوذرات می باشد. مقایسه ی نتایج مدل سازی عددی با تجربی در تعیین مدول و استحکام کشسانی نشان می دهد که در مدل سازی عددی ضروری است که چسبندگی بین فازی ذرات و زمینه پلیمری در نظر گرفته شود تا نتایج عددی با تجربی مطابقت داشته باشد. مقایسه ی نتایج آزمون های مکانیکی با آزمون دوام چرخدنده های قالب گیری شده ی نانوکامپوزیت های پلی استال- کربنات کلسیم، نشان دهنده ی یک تطابق بین خواص مکانیکی و عمر چرخدنده ها می باشد.

امروزه همراه با توسعه، گسترش و افزایش تقاضای ابزارهای الکترونیکی، ابزارهای ذخیره کننده انرژی نظیر باتریهای مختلف و خازنها به توجه بسیار زیادی نیاز دارند. از بین منابع انرژی موجود، ابرخازنها بدلیل دانسیته انرژی بالا نسبت به خازنهای معمولی و نیز دانسیته توان بالا و طول عمر چرخه ای زیاد نسبت به باتریهای معمولی، توجه زیادی را به خود جلب نموده اند. پلیمرهای هادی بدلیل هدایت بالا و فعالیت ردوکس سریع، مواد مناسبی جهت تهیه الکترودهای ابرخازنی می باشند. مشکل عمده پلیمرهای هادی، تخریب سریع در نتیجه تورم و جمع شدگی می باشد که به نوبه خود منجربه کاهش تعداد دفعات شارژ-دشارژ در الکترودهای ابرخازنی خواهد شد. یکی از راهکارهای موجود به منظور فائق آمدن بر این مشکل، قرار دادن پلیمرهای هادی بر روی مواد پایه کربنی می باشد. همچنین پایه قرار دادن مواد کربنی، پایداری چرخه ای پایین پلیمرهای هادی را که از ترد بودن و ضعیف بودن استحکام مکانیکی آنها نشات می گیرد، بهبود می بخشد. پلیمرهای هادی می توانند بار الکتریکی را نه تنها در لایه دوگانه الکتریکی بلکه از طریق انتقال سریع بار القایی نیز ذخیره نمایند. از اینرو ظرفیت ویژه الکترودهای پلیمری هادی بیشتر از الکترودهایی بر پایه کربن خواهد بود، زیرا الکترودهای کربنی بیشتر قابلیت ذخیره بار را در لایه دوگانه الکتریکی دارا می باشند. در پروژه حاضر، هدف تهیه الکترودهای کامپوزیتی مرکب از مواد کربنی و پلیمر هادی با دانسیته انرژی و ظرفیت ویژه بالا به همراه پایداری چرخه ای بیشتر به منظور استفاده در الکترودهای ابرخازنها می باشد. همچنین بررسی نسبتهای وزنی مختلف از پلیمر هادی/ماده کربنی و تعیین نسبت وزنی بهینه به منظور دستیابی به خواص بهینه، از اهداف پروژه حاضر می باشد. اندازه گیریهای صورت گرفته به منظور تایید حصول بهبود در خواص الکتروشیمیایی ذکر شده برای نمونه های الکترودی شامل اندازه گیری شارژ-دشارژ گالوانواستاتیکی، اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) و اندازه گیری پایداری چرخه ای (از طریق ثبت نمودارهای ولتاموگرام در دفعات مختلف شارژ-دشارژ) می باشند. در کار پژوهشی حاضر پلی آنیلین بدلیل راحتی سنتز، خواص الکتریکی مناسب، ارزان بودن و پایداری بالای محیطی به عنوان پلیمر هادی انتخاب گردید. کربن فعال بدلیل دارا بودن ویژگیهایی نظیر، تخلخل و مساحت سطحی بالا، پایداری الکترودی مناسب و هدایت الکتریکی بسیار خوب به صورت پرکننده جهت اصلاح پایداری چرخه ای پلی آنیلین در کامپوزیت پلی آنیلین/کربن فعال به کار برده شد. کامپوزیتهای پلی آنیلین/کربن فعال با درصدهای وزنی مختلف از کربن فعال و به دو روش شیمیایی و الکتروشیمیایی تهیه شدند. آنالیزهای xrd، ft-ir و sem به منظور تایید و بررسی ساختار و ریخت شناسی پلی آنیلین و کامپوزیتهای سنتز شده صورت گرفت. آنالیزهای شارژ-دشارژ صورت گرفته بر روی نمونه های الکترودی تهیه شده به روش شیمیایی حاکی از ظرفیت ویژه بیشتر الکترودهای کامپوزیتی نسبت به الکترود پلی آنیلین خالص بود. در صورتی که در روش الکتروشیمیایی ظرفیت ویژه الکترود پلی آنیلین خالص کمی بیشتر از الکترودهای کامپوزیتی می باشد. همچنین در بین الکترودهای کامپوزیتی تهیه شده به دو روش مذکور برای هر کدام از روشها تنها در یک غلظت بهینه (درصد وزنی 9/0% از کربن فعال برای روش شیمیایی و غلظت وزنی g/l 04/0 از کربن فعال برای روش الکتروشیمیایی)، کامپوزیت پلی آنیلین/کربن فعال از بیشترین مقدار ظرفیت ویژه خازنی (ظرفیت ویژهf/g 15/338 در دانسیته جریانa/g 5 برای نمونه کامپوزیتی در روش الکتروشیمیایی و ظرفیت ویژهf/g 66/66 در دانسیته جریانa/g 02/0 برای نمونه کامپوزیتی در روش شیمیایی) برخوردار بود. همچنین در درصدهای وزنی بهینه از کامپوزیتهای سنتز شده به دو روش شیمیایی و الکتروشیمیایی مقادیر دانسیته های انرژی به ترتیب برابر باwh/kg 21/29 برای کامپوزیت سنتز شده به روش الکتروشیمیایی و مقدار wh/kg 75/5 برای کامپوزیت سنتز شده به روش شیمیایی بود. در ادامه به منظور بررسی و مقایسه پایداری چرخه ای الکترودهای کامپوزیتی بهینه از لحاظ ظرفیت ویژه با الکترودهای پلی آنیلین خالص، از ولتامتری چرخه ای در دفعات مختلف شارژ-دشارژ بهره گرفته شد. میزان کاهش شدت جریان پیکهای ولتامتری چرخه ای بعد از دفعات مختلف شارژ-دشارژ برای الکترودهای پلی آنیلینی خالص بیشتر از الکترودهای کامپوزیتی بوده و بنابراین بیانگر پایداری چرخه ای بالای الکترودهای کامپوزیتی در هر دو روش (روش شیمیایی و الکتروشیمیایی) نسبت به الکترودهای پلی آنیلینی خالص می باشد.

مواد پلیمری در زمینه های مختلف زندگی روزمره انسانها از قبیل بسته بندی، مواد ساختمانی، کشاورزی و ابزارهای پزشکی کاربرد دارند. این مواد ماکرومولکولی عموما از نفت حاصل می شوند و اغلب آنها تخریب پذیر نیستند. با این وجود منابع نفتی محدود هستند و استفاده رو به رشد از پلیمرهای غیرزیست تخریب پذیر مشکلات محیط زیستی جدی را به بار می آورد. به علاوه پلیمرهای غیرزیست تخریب پذیر برای کاربردهای موقتی نظیر برخی مصارف پزشکی مناسب نیستند و بنابراین از سال 1970 توجه زیادی به پلیمرهای زیست تخریب پذیر شده است. گرچه پلیمرهای زیست تخریب پذیر با سرعت قابل توجهی در زمینه های مختلف بکار گرفته می شوند، اما بطور کامل جانشین پلیمرهای غیر زیست تخریب پذیر معمول نشده اند. دلیل اصلی این امر معایب این پلیمرها از جمله خواص مکانیکی ضعیف، دمای تغییر شکل پایین، آب دوستی بالا، نفوذپذیری بالای گاز و فرآیندپذیری ضعیف آنها می باشد که کاربرد این پلیمرها را محدود کرده است. بنابراین اصلاح پلیمرهای زیست تخریب پذیر ضروری گردیده است. برای این منظور از تقویت کننده های مختلفی نظیر خاک های رس نانومقیاس (سیلیکات های لایه ای)، تیناتات های لایه ای نانومقیاس و نانوتیوب های کربن با هدف بهبود برجسته در خواص نهایی این مواد پلیمری بهره گرفته شده است. در این میان سیلیکات های لایه ای بدلیل محدوده وسیعی از خواص بهبود یافته که شامل نفوذ ناپذیری بالا، مقاومت در برابر اشتعال پذیری، پایداری حرارتی و زیست سازگاری، جذب حلال و سرعت تخریب پذیری بالا می باشد، مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. پلیمرهای زیست تخریب پذیر به عنوان یک دسته وسیع از بیو مواد می توانند بطور گسترده برای کاربردهای پزشکی بکار گرفته شوند. این امر می تواند به دلیل انعطاف پذیری در اصلاح این پلیمرها باشد که با خواص مکانیکی و فیزیکی بافت ها یا ارگانهای مختلف بدن سازگار گشته و دارای عمر قابل کنترل باشند. عمر کم مواد بطور ویژه برای کاربرد در داخل بدن موجود زنده مانند سیستم های رهایش دارو و ترمیم بافت آسیب دیده ترجیح داده می شود، زیرا در صورت استفاده از پلیمرهای زیست پایا یک جراحی دوم برای خارج ساختن ایمپلنت نیاز خواهد بود. به نظر می رسد که پلیمرهای طبیعی (نظیر نشاسته، کیتوزان، ژلاتین و آلژینات) اولین انتخاب برای کاربردهای بیوپزشکی باشند، زیرا زیست سازگاری عالی دارند، از نظر ساختار به محیط های سلولی نزدیک هستند و با مکانیسم های آنزیمی یا هیدرولیتیکی زیست تخریب پذیر هستند. با این وجود برای اینکه پلیمرهای طبیعی در زمینه های بیوپزشکی مختلف بطور کامل مثمرثمر باشند، بایستی تکنیک های تهیه کامپوزیت و یا بلند کردن آنها با سایر پلیمرها و همچنین افزودن نانوذرات تقویت کننده در مورد آنها بکار گرفته شوند. پلیمرهای هادی (cps) نظیر پلی پیرول (ppy) و پلی آنیلین (pani) نیز به عنوان دسته جالب توجهی از پلیمرها از دهه 1980 در زمینه های بیوپزشکی بکار گرفته شدند. مزایای این پلیمرها برای کاربردهای بیوپزشکی شامل زیست سازگاری، توانایی برای به تله انداختن و رهایش مولکولهای بیولوژیکی (دوپه شدن برگشت پذیر)، توانایی برای انتقال بار از واکنش های بیوشیمی و تغییر آسان خواص الکتریکی، شیمیایی و فیزیکی باعث بکارگیری آنها در بسیاری از کاربردهای بیوپزشکی مانند بیوسنسورها، داربست های مهندسی بافت، پروب های عصبی، ابزارهای رهایش دارو و محرک های زیستی شده است. با بررسی های انجام گرفته در زمینه پلیمرهای زیست تخریب پذیر مورد استفاده در کاربردهای بیوپزشکی، چنین دریافت شد که اکثرا پلیمرهای سنتزی پلی استری آلیفاتیک نظیر پلی لاکتیک اسید (pla)، پلی (لاکتید-کو-گلیکولیک) اسید (plga) و پلی کاپرولاکتون (pcl) بکار گرفته شده اند. با وجود اینکه این پلیمرها استحکام مکانیکی نسبتا خوبی دارند و سرعت تخریب آنها از طریق تغییر شرایط سنتز قابل اصلاح است، اما سطح آنها آب گریز است و مشکل در تشخیص سیگنالهای سلولی دارند. در مقابل پلیمرهای طبیعی زیست تخریب پذیر نظیر کیتوزان، سلولز، نشاسته، ژلاتین، کلاژن و آلژینات، مزایای تشخیص بیولوژیکی را دارند و چسبندگی و عوامل سلولی را ساپورت می کنند. با این حال بدلیل خواص مکانیکی و فرآیندپذیری ضعیف شان بصورت خالص کمتر بکار گرفته می شوند و اغلب در ترکیب با پلیمرهای سنتزی ذکر شده بررسی شده اند. اخیرا بهبود خواص این پلیمرهای طبیعی با افزودن تقویت کننده های نانومقیاس مورد توجه می باشد. با این وجود تحقیقات در زمینه انتخاب دقیق نوع و مقدار پلیمرهای طبیعی برای تهیه کامپوزیت ها و بلندهای آنها با یکدیگر و همچنین انتخاب تقویت کننده ها در ماتریس آنها، بصورت هدفمند و جهت یافته برای کاربردهای بیوپزشکی ویژه در آغاز کار می باشد و به عنوان یکی از زمینه های تحقیقاتی جالب با هدف جایگزین کردن مواد رایج قبلی به منظور ارائه روشهای نوین و مقرون به صرفه درمانی در کشور ما نیز ضروری به شمار می رود. در این راستا در طرح پژوهشی حاضر، ابتدا نانوکامپوزیت های پلیمری زیست تخریب پذیر با بکارگیری پلیمرهای طبیعی نظیر کیتوزان، ژلاتین، نشاسته و آلژینات سدیم و نانوذرات خاک رس (مونت موریلونیت) و همچنین هیبرید این نانوکامپوزیت ها با پلیمر هادی پلی آنیلین تهیه می شود. مورفولوژی و خصوصیات ساختاری، خواص مکانیکی و حرارتی آنها بررسی خواهد شد. یکی از اهداف این کار پژوهشی، ارزیابی کاربرد این نانوکامپوزیت ها به عنوان داربست های پلیمری برای مهندسی بافت می باشد. افزودنی های نانومقیاسی مانند خاک رس مونت موریلونیت بدلیل خاصیت تورق پذیری لایه های آن که منجر به ورود بیشتر مولکولهای آب بین لایه ها و در نتیجه آماس پذیری بیشتر شده و همچنین سطح تماس بیشتری با پلیمر برای بهبود خواص مکانیکی ایجاد می کند، انتخاب می شود. نقش سرامیک های زیست فعالی مانند تری کلسیم فسفات و هیدروکسی آپاتیت در القای خواص بیواکتیویته و تسریع در تشکیل مواد معدنی برای ترمیم استخوان، و نیز نقش بکارگیری پلیمر هادی پلی آنیلین در آمیزه پلیمرهای بکار رفته در داربست به جهت تحریک رشد سلولی و خواص ضدمیکروبی آن مطالعه خواهد شد. همچنین طراحی منحصربفرد داربست از نظر ساختار (اندازه و توزیع حفرات)، میزان تخلخل، میزان آب دوستی، جذب آب، میزان آماس پذیری، خواص مکانیکی و تست های شرایط آزمایشگاهی (in-vitro) (میزان تخریب، تشکیل مواد معدنی، کشت و سازگاری سلولی) با انتخاب بهینه مقادیر پلیمرها و نانوذرات، کنترل و بهینه سازی خواهد شد. برای انتخاب بهینه مقادیر و نسبت های اجزا می توان از روشهای مختلف مدلسازی و طراحی آزمایش بهره گرفت. هدف دیگر طرح پژوهشی بکارگیری این سیستم های نانوکامپوزیتی در کاربردهای دارورسانی (با تمرکز بر داروهای ضدسرطان) می باشد. آنالیزهایی برای بررسی ساختار، خواص حرارتی، مکانیکی و رفتار رهایشی انجام می گیرد. نانوذرات خاک رس (مونت موریلونیت) علاوه بر بهبود خواص جذبی سامانه های پلیمری برای رهایش دارو، بدلیل تأثیری که در کاهش عوارض جانبی داروهای ضدسرطان دارد، در سیستم های پلیمری طراحی شده بکار گرفته می شوند. مطالعه بر روی رهایش همزمان داروها به جهت کاهش عوارض جانبی داروهای ضد سرطان و تأثیر پارامترهای عملیاتی در بهبود کارایی سامانه های رهایش دارو بررسی خواهد شد. استفاده از روشهای طراحی آزمایش به منظور مطالعه همزمان اثر پارامترهای عملیاتی و تعیین شرایط بهینه مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.

استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی کشاورزی به منظور افزایش تولید محصولات کشاورزی باعث هدر رفتن این مواد، افزایش هزینه و نیز آلودگی محیط زیست می شود. بنابراین با در نظر گرفتن این مشکلات، تلاش برای یافتن فرمولاسیونهای کود و آفت کشهای سازگار با محیط زیست با انتخابگری و تاثیرپذیری بیشتر باعث ورود فناوری نانو به کشاورزی با معرفی فرمولاسیونهای رهایش کنترل شده در کشاورزی شد. در این راستا در طرح پژوهشی حاضر، ابتدا فرمولاسیونهای رهایش آهسته کود با تهیه نانوکامپوزیت های هیدروژلی با بکارگیری پلیمرهای زیست تخریب پذیر، نانوذرات خاک رس مونت موریلونیت و زئولیت کلینوپتیلولیت تهیه شد. شناسایی و بررسیهای خصوصیات ساختاری و مورفولوژی فرمولاسیونهای نانوکامپوزیت هیدروژل با استفاده از روشهای ft-ir، xrd و sem انجام گرفت. به عنوان یکی از مشخصات بارز هیدروژلها در کشاورزی به منظور جذب و نگهداری آب، بررسیهای تورم پذیری فرمولاسیونهای تهیه شده نیز انجام گرفت. بررسیها نشان داد که تورم پذیری وابسته به مقدار ماده شبکه ای کننده و مقدار نانوذرات مورد استفاده، همچنین ph محیط و نمکهای مختلف موجود در محیط است. مطالعات سی نتیکی تورم پذیری، سرعت جذب آب و مکانیسم جذب آب نیز انجام گرفت. بررسی رفتار نگهداری آب توسط خاک و نسبت بیشینه نگهداری آب توسط خاک در حضور فرمولاسیونهای نانوکامپوزیت هیدروژل نشان داد که فرمولاسیون تهیه شده می تواند مانند یک مخزن نگهداری آب عمل کرده و رطوبت و مواد مغذی مورد نیاز گیاه را تامین کند و بازده استفاده از آب و کود را به صورت همزمان افزایش دهد. بررسی رهایش کود از فرمولاسیونهای نانوکامپوزیت هیدروژل به داخل آب و خاک انجام گرفت. نتایج نشان داد که فرمولاسیونهای تهیه شده با استاندارد کمیته نرمالیزاسیون اروپا در مورد کودهای رهایش آهسته مطابقت داشته و می توانند به عنوان یک فرمولاسیون رهایش آهسته کود مورد استفاده قرار گیرند. داده های سی نتیکی رهایش کود از داخل فرمولاسیونهای تهیه شده به داخل آب و خاک با استفاده از مدلهای ریاضی مختلف higuchi، korsmeyer-peppas، درجه صفر و درجه اول آنالیز شدند. به عنوان یکی دیگر از اهداف کار پژوهشی حاضر فرمولاسیونهای رهایش آهسته آفت کش تهیه شده و مورد بررسی قرار گرفتند. بدین منظور فرمولاسیونهای پلی وینیل الکل/آلژینات-مونت موریلونیت برای رهایش کنترل شده آفت کش طبیعی نیم آزال به صورت دانه های کپسول پلیمری با استفاده از گلوتارآلدهید به عنوان شبکه ای کننده تهیه شدند. مطالعات شناسایی و بررسیهای خصوصیات ساختاری، مورفولوژی و تورم پذیری فرمولاسیونهای تهیه شده نیز انجام گرفت. در نهایت بررسی رهایش نیم آزال از دانه های کپسول پلیمری نشان داد که افزودن مونت موریلونیت به فرمولاسیونها باعث کاهش قابل توجه مقدار رهایش نیم آزال می شود. در قسمت دیگر از این کار، اقدام به تهیه یک فرمولاسیون رهایش کنترل شده برای علف کش پاراکوات با استفاده از خاک رس مونت موریلونیت و زئولیت طبیعی کلینوپتیلولیت گردید. سپس برای آهسته نمودن بیشتر رهایش پاراکوات، نانوکامپوزیت پاراکوات/کلی با پلیمر آلژینات (alg)کپسوله شد. تحت آزمایشات رهایش آفت کش، اثر نوع خاک مونت موریلونیت و کلینوپتیلولیت و همچنین اثر کپسوله نمودن نانوکامپوزیت پاراکوات/کلی در داخل آلژینات بر روی سرعت رهایش ارزیابی شد. مقایسه رهایش تجمعی پاراکوات از فرمولاسیونهای دارای مونت موریلونیت با فرمولاسیونهای دارای کلینوپتیلولیت نشان داد که در مورد فرمولاسیون دارای مونت موریلونیت مقدار پاراکوات رهایش یافته در آب کمتر می باشد. همچنین نتایج نشان داد که در مورد فرمولاسیونهای کپسوله شده در آلژینات، سرعت رهایش کندتر می باشد. داده های سی نتیکی رهایش پاراکوات به داخل آب از فرمولاسیونهای تهیه شده با استفاده از مدلهای ریاضی نیزآنالیز شدند. در بخش پایانی اقدام به تهیه یک فرمولاسیون نانو کپسول کیتوزان و کیتوزان/آلژینات برای رهایش کنترل شده پاراکوات گردید. اثر نوع پلیمر درکپسول تهیه شده و اثر افزودن مونت موریلونیت بر روی سرعت رهایش پاراکوات ارزیابی گردید. در فرمولاسیون کپسولهای کیتوزان رهایش نسبتا سریع در ساعتهای اول اتفاق افتاد. در مورد کپسولهای آلژینات/کیتوزان رهایش پاراکوات نسبت به کپسولهای کیتوزان به دلیل کراسلینک شدن یونی پلیمر آنیونی آلژینات و پلیمر کاتیونی کیتوزان و تشکیل نانوذرات کندتر بود. نتایج بدست آمده برای رهایش پاراکوات از فرمولاسیون آلژینات/کیتوزان-مونت موریلونیت حاکی از این بود که به دلیل بین لایه ای شدن مولکولهای آفت کش پاراکوات در لایه های سیلیکاتی مونت موریلونیت رهایش پاراکوات کندتر اتفاق افتاده است. در انتها مدل های سینتیکی برای بیان مکانیسم رهایش پاراکوات بکار گرفته شد.

واژه روان کاری یا tribology به عنوان علم تسهیل نسبی سطوح در تماس با یکدیگر تعریف شده است و با موضوعاتی همچون فرسودگی، طراحی و جنس مواد در ارتباط است. عدم روانکاری صحیح ماشین آلات علاوه بر آنکه باعث تقلیل راندمان مکانیکی و پایین آمدن بازده زمانی ماشین می شود منجر به فرسایش بیش از حد، فرسودگی و از کار افتادگی زود رس می شود. روان کاری صحیح و مناسب باعث افزایش راندمان ماشین آلات شده و باعث کاهش مصرف سوخت نیز می گردد. روان کاری یکی از قدیمی ترین تکنولوژی های تاریخ بشر است. تاریخ استفاده از روان کننده هایی مثل آب و چربی حیوانی به زمان فراعنه مصر در زمان ساخت اهرام مصر برمی گردد. تا قبل از سال 1859 روغن مورد نیاز برای روانکاری چرخ ارابه ها از منابع روغن های حیوانی مثل روغن نهنگ، خوک و همچنین از روغن های گیاهی بدست می آمد ولی به دلیل مقاومت پایین آنها موارد استفاده آنها محدود بود. پس از استخراج نفت خام و همگام با پیشرفت صنایع، روغن های نفتی جای روغن های چرب را گرفتند. امروزه عملکرد روغن های روان کننده در ماشین همانند عملکرد خون در بدن انسان است. عملکرد قوی یا ضعیف یک روغن روانکار به عملکرد مواد افزودنی بستگی دارد. روان کننده های مایع تقریبا در تمام تکنولوژی های مورد استفاده بشر استفاده می شود و هدف آنها عمدتا کاهش اصطکاک، محافظت از سطح تماس در مقابل سایش، دور کردن باقی مانده های سایش، کاهش گرما و کمک به سرمایش، صرفه جویی در مصرف سوخت است. از ویژگی های روان کننده ها میتوان به گرانروی مناسب، خواص گرمایی روان کننده ها ( گرمای ویژه، رسانایی گرمایی، نفوذ گرمایی)، ویژگی دمایی روان کارها (نقطه ریزش، نقطه ابری شدن ، نقطه اشتعال، نقطه آنیلین )، فراریت، باقیمانده کربنی، پایداری حرارتی، پایداری در مقابل اکسیداسیون و چگالی اشاره کرد. صنعت مدرن روغن های روان کننده برای اصلاح ویژگی و بهبود عملکرد روغن های صنعتی افزودنی های متعددی را مورد استفاده قرار داده است. مواد پلیمری، نانو ذرات ،ترکیبات آلی- معدنی و در سالهای اخیرذرات کامپوزیت ها از جمله این افزودنی ها هستند. اولین افزودنی روان کننده در سال 1935 به طور موفق تولید شد .ترکیبات حاوی سولفور و فسفر باعث ایجاد ویژگی های خوب تریبولوژی در روان کننده ها می شدند ولی در سالهای اخیر به خاطر مسائل زیست محیطی استفاده از ترکیبات حاوی سولفور، کلرین و فسفر به عنوان افزودنی روان کننده ها محدود شده است. امروزه تمام روان کننده ها ی مدرن حاوی پلیمرهای بلند زنجیر به عنوان اصلاح کننده خواص رئولوژی برای افزایش کارآیی در دمای بالاست. در سالهای اخیر مشخص شده است که نانوذرات آلی و معدنی که به عنوان افزودنی روان کننده ها سنتز شده اند ویژگی تریبولوژی روغن پایه را بهبود بخشیده و به عنوان عامل کاهش دهنده اصطکاک و سایش نقش مهمی ایفا می کنند. در دهه اخیر استفاده از کامپوزیت ها بطور ویژه مورد بررسی قرار گرفته است . هرچند در گذشته بر افزودن یک نوع ذره به روان کننده تاکید می شد امروزه تحقیقات در مورد افزودن ذرات کامپوزیت به روان کننده ها بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ترکیبات کامپوزیت ها در مقایسه با ذرات که به صورت جداگانه به روغن ها اضافه می شود ویژگی های روغن را بیشتر بهبود می بخشد. نانو کامپوزیتهای ذرات مس دارای ویژگی تریبولوژی بسیار خوبی هستند. همچنین این ترکیبات توانایی نوسازی فیلم محافظ در بین دو سطح را دارا می باشند. در هنگام اصطکاک، نانو ذرات مس از سطح کامپوزیت جدا می شوند و حفره های میکرونی و شیارهای موجود در سطح را پر می کنند. به این ترتیب باعث کاهش ضریب اصطکاک می شود. از طرفی با توجه به شکل کروی نانو ذرات مس، این ذرات باعث تبدیل اصطکاک از حالت لغزشی به حالت غلتشی شده، باعث کاهش اصطکاک می شود. هدف اصلی در این پروژه در مرحله اول سنتز کامپوزیت مس و اکسید مس با کربن و زئولیت ها است. در مرحله دوم با فرض اینکه کامپوزیت حاصل پایدار است و در محلول روغن به صورت هموژن خواهد بود، به بررسی خواص تریبولوژی این کامپوزیت به عنوان افزودنی در روان کننده ها پرداخته خواهد شد. در این پروژه برای بررسیهای ساختاری کامپوزیتهای سنتز شده انواع تکنیکهای xrd ، sem ،tem ،ft-ir مورد استفاده قرار خواهد گرفت. بررسی خواص تریبولوژی با اندازه گیری خواص روان کننده از جمله ویسکوزیته، شاخص ویسکوزیته، سایش،

یکی از بهترین روش¬ها برای محافظت از مدارها و قطعات الکترونیکی در برابر جریان¬های گذرا و فوق ولتاژها، استفاده از مقاومت¬های تابع ولتاژ یا واریستورها است. در اینجا هدف پروژه ساخت واریستورهای کامپوزیتی بر مبنای سیلیسیم است. ساخت واریستورهای کامپوزیتی، به روش پرس گرم و با استفاده از قالبی به قطر صورت گرفت. دما و فشار مورد نیاز برای تهیه نمونه¬ها به ترتیب حدود و انتخاب شد. برای بررسی رفتار i-v نیز از دو الکترود مسی به قطر استفاده شد. اندازه¬گیری رفتار جریان - ولتاژ نیز به روش مرسوم دو پروبی و تحت یک فشار ثابت صورت گرفت. نتایج به¬دست آمده نشان می¬دهند که پلی آنیلین مسول رفتار غیر خطی در این نمونه¬ها است که در واقع همان نقش اکسید بیسموت را در واریستورهای سرامیکی بازی می¬کند. نتایج به¬دست آمده از اندازه¬گیری¬ها نشان می¬دهند که با افزایش مقدار سیلیسیم در ترکیب، ولتاژ شکست کاهش یافته و جریان نشتی از ناحیه میکروآمپر در درصدهای پایین سیلیسیم به ناحیه میلی¬آمپر در درصدهای بالا افزایش می¬یابد. کاهش ارتفاع سد پتانسیل نیز موید این نتایج می¬باشد. افزایش مقدار سیلیسیم به¬صورت خطی با کاهش ارتفاع سد پتانسیل به¬صورت خطی همراه است. بررسی¬ها نشان می¬دهند که حضور هر دو نوع پلیمر (پلی آنیلین و پلی اتیلن) در ترکیب، برای افزایش کیفیت نمونه¬ها الزامی است. پلی آنیلین مولد رفتار غیر خطی بوده و پلی اتیلن باعث افزایش استحکام مکانیکی و کاهش جریان نشتی می¬گردد. با افزایش مقدار سیلیسیم در ترکیب، پسماند افزایش می¬یابد. این امر به همراه افزایش جریان نشتی، (یا معادل آن گرمایش ژول)، باعث کاهش طول عمر واریستور می¬گردد. مطالعات نشان می¬دهند که دما تاثیر بسیار مهمی در رفتار واریستورها دارد. افزایش زمان بازپخت نمونه¬ها یک بیشینه در ضریب غیر خطی، ارتفاع سد پتانسیل و ولتاژ شکست بوجود می¬آورد ولی در جریان نشتی یک کمینه تولید می¬کند. این ویژگی-ها یک شرایط بهینه¬ای را برای واریستور فراهم می¬کنند. محاسبات نشان می¬دهند که همانند واریستورهای سرامیکی، مدل سد دوگانه شاتکی برای توجیه ویژگی¬های فیزیکی واریستورهای کامپوزیتی نیز برقرار است که نتیجه¬ای بسیار مهم است. بررسی طیف پراش پرتو ایکس نمونه¬ها بازپخت شده در زمان¬های مختلف نشان می¬دهد که هیچ ترکیب جدیدی در ساختار بوجود نیامده است. ولی شدت پیک¬ها با زمان بازپخت، بیشینه¬ای را نشان می¬دهند که دلیلی بر افزایش بلورینگی و سپس کاهش بلورینگی است. همچنین مطالعه¬ی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) اطلاعات دقیقی را درمورد ساختار ریز و توجیه آنها فراهم می¬نماید.

اهداف اصلی این کار تحقیقاتی تهیه هیدروژلهای پلیمری زیست تخریب پذیر با استفاده از نانوساختارهای نشاسته و سلولز و سپس بکارگیری آنها در رهایش کنترل شده داروها و آفت کش ها می باشد.

اهداف اصلی این کار تحقیقاتی تهیه نانو کامپوزیت پلیمرهای زیست تخریب پذیر، براساس پلیمرهای کیتوزان و نشاسته و افزودنی خاک رس (مونت موریلونیت) و استفاده از آنها در رهایش کنترل شده داروها و آفت کش ها می باشد.

وریستورهای بر پایه اکسید روی بطور گسترده ای برای حفاظت بسیاری از مدارهای الکتریکی و الکترونیکی در مقابل ولتاژهای بالا در محدوده چندین ولت تا بیش از یک میلیون ولت مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین از این وریستورها بعنوان وریستورهای ولتاژ بالا یاد می شود. به هر حال با توسعه تکنولوژی و استفاده از مدارهای الکتریکی در دستگاههای کوچکتر نظیرموبایل ها و تبلت ها، لزوم دستیابی به وریستورهای با ولتاژ شکست پایین و امکان کاربرد در جریانها و ولتاژهای بسیار پایین وجود دارد. بعبارت دیگر نیاز به ساخت وریستورها برای حفاظت مدارهای الکتریکی میکروساختار وجود دارد. تحقیق ها و فعالیتهای مختلفی در این زمینه صورت گرفته است. یکی از راه های بهبود عملکرد وریستورها، اصلاح ساختار آنها با افزودن مواد شیمیایی مناسب می باشد. در مورد وریستورهای بر پایه اکسید روی نیز تهیه وریستور های پلیمری با استفاده از مخلوط یک پلیمر با اکسید روی مورد توجه قرار گرفته است.