هدف از انجام این پژوهش، دستیابی به شیشه-سرامیک های متخلخل در سیستم (r2o/ro)-tio2-p2o5 بوده است به نحوی که دستیابی به مناطقی متخلخل با چیدمانی از پیش تعیین شده و انتخابی به-لحاظ شکل، اندازه و توزیع امکانپذیر باشد. در این راستا، سیستم سه تایی cao-tio2-p2o5 به عنوان سیستم اولیه انتخاب و رفتار حرارتی و تبلور شیشه های متعلق به آن بررسی شد. با توجه به رفتار شیشه-سازی نامناسب ترکیب انتخاب شده، سیستم اولیه به سیستم چهارتایی cao-al2o3-tio2-p2o5 تغییر داده شد و اثر مقادیر مختلف al2o3 بر رفتار تبلور و شیشه سازی شیشه های حاصل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که بر اساس محاسبات hrub?، شیشه حاوی 10 درصد مولی al2o3 (g4)، دارای بیشترین قابلیت شیشه سازی (21/1=kh) می باشد. بنابراین ویژگی های ریزساختاری و رفتار تبلور این شیشه مورد بررسی بیشتر قرار گرفت. در ادامه با هدف حساس به نور ساختن شیشه g4، مقادیر مختلف نقره (15-5/0 قسمت وزنی) به آن افزوده شد و شیشه های حاصل تحت تابش پرتوهای فرابنفش و ایکس با هدف احیای نقره قرار گرفتند. بررسی های انجام شده نشان داد که پرتوتابی قادر به احیای نقره در این شیشه ها نمی باشد. بر این اساس جهت احیا و تشکیل نقره فلزی، شیشه های مذکور مستقیما در اتمسفر هیدروژن در دمای ?c500 و زمان-های مختلف احیا شدند. سپس تاثیر مقادیر مختلف نقره یونی و فلزی بر رفتار حرارتی، تبلور و جذب نور شیشه های حاوی نقره (3-1 قسمت وزنی) قبل و پس از احیا بررسی شد. تشکیل موثر ذرات نقره فلزی در شیشه های احیا شده منجر به کاهش شدید دمای تبلور به میزان بیش از ?c100 شد. با توجه به بلورینگی مناسب پس از تبلور و کاهش شدید دمای تبلور پس از احیا، شیشه حاوی سه قسمت وزنی نقره (s3) به عنوان شیشه بهینه در این مرحله در نظر گرفته شد. نتایج به دست آمده از محاسبات کینتیک تبلور و تعیین عدد آورامی شیشه s3 قبل و پس از احیا، حاکی از تاثیر مثبت ذرات نقره فلزی بر تغییر سازوکار تبلور و تبدیل آن از سطحی به حجمی بود. با عملیات حرارتی تبلور شیشه احیا شده s3 در دمای ?c712 ، فازهای بلورین فسفات تیتانیم کلسیم، متافسفات کلسیم و پیروفسفات کلسیم متبلور شدند. حذف دو فاز بلورین متافسفات کلسیم و پیروفسفات کلسیم به هنگام اسیدشویی، تشکیل تخلخل های کروی شکل با ابعاد حدود 2-1 میکرون را به همراه داشت. سپس برای دستیابی به آرایشی دلخواه از مناطق متخلخل، ابتدا ورود یونهای نقره به شیشه فاقد نقره طبق الگوی دلخواه با استفاده از تعویض یونی بررسی شد. برای القای قابلیت تعویض یونی، از لیتیم و پتاسیم در ترکیب شیشه فاقد نقره استفاده شد. همچنین برای کنترل ورود یون های نقره به مواضع دلخواه شیشه های مذکور طی تعویض یونی، شابلونی از جنس فلز کروم با استفاده از لیتوگرافی روی سطح شیشه چاپ شد. تعویض موثر یون های نقره با پتاسیم در مذاب حاوی نیترات نقره در دمای c? 300 به مدت 2 ساعت صورت گرفت. پس از تعویض یونی در شرایط اخیر و سپس احیا، الگوی مورد نظر از نقره فلزی در سطح شیشه به جا ماند. با اتمام فرایند تعویض یونی و احیای شیشه های لیتوگرافی شده، مناطق مورد نظر طی عملیات حرارتی تبلور به شیشه-سرامیک تبدیل شدند. اسیدشویی ساختارهای لیتوگرافی شده شیشه-سرامیکی و انحلال فازهای بلورین متافسفات کلسیم و پیروفسفات کلسیم در محلول اسیدی، به ساختاری متخلخل با الگویی انتخابی از مناطق متخلخل منجر شد.

در این پژوهش ساخت لعابهای شیشه – سرامیک جهت استفاده به عنوان لعاب کاشی کف در دو سیستم cao-al2o3-sio2که به صورتa و zno-mgo-al2o3-sio2 که به صورت b نامگذاری شد و هم چنین تلفیق این دو سیستم با نسبتهای مختلف مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در این راستا روشهای آنالیز حرارتی dta، پراش پرتو ایکس (xrd)، میکروسکوپ االکترون روبشی (sem) و ریزسختی سنجی ویکرز و رنگ سنجی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که آنورتیت به عنوان فاز اصلی و ژهلنیت به عنوان فاز فرعی در نمونه a تشکیل شده است در حالیکه نمونه b دارای فاز بلورین اسپینل به عنوان فاز اصلی و مولایت به عنوان فاز فرعی میباشد.همچنین مشخص شد در نمونه های e، f و g (تلفیق از دو سیستم a و b) فاز بلورین غالب آنورتیت بود و در دمای c?1180 به علت حضور مقادیرmgo در سیستم، پیکهای ضعیف اسپینل قابل تشخیص است. با توجه به نتایج جذب آب و انقباض خطی نمونههای a، b و g دارای بهترین رفتار زینتر پذیری در محدوده دمایی c?1210-1100 بودند و دمای c?1180 به عنوان دمای بهینه زینتر این نمونهها انتخاب شد. لعاب g با توجه به پارامترهای جذب آب، سختی، رنگ سنجی، جوهر پذیری، فازهای بلورین تشکیل شده به عنوان لعاب شیشه – سرامیک بهینه در این پژوهش در نظر گرفته شد. با مقایسه این لعاب شیشه – سرامیک با لعابهای معمول در صنعت کاشی مشاهده شد که سختی آن حدود 27% بیشتر از لعابهای معمول است و هم چنین دارای سفیدی نزدیک به لعاب های حاوی زیرکون است. بررسیهای ریز ساختاری نیز حاکی از تشکیل بلورهایی با اشکال نامنظم اسپینل و آنورتیت در این نمونه بود.

پژوهش حاضر به بررسی رفتار سینتر پذیری و تبلور، خواص مکانیکی و زیست فعالی کامپوزیت های تلفیق شده از دو سیستم شیشه ـ سرامیک cao-p2o5-na2o-tio2 (cpnt)و cao-p2o5-mgo-sio2-f (cpmsf) به عنوان یک ماده کاشتنی سازگار با محیط بدن پرداخته است. در این راستا، کامپوزیت هایی با نسبت مختلف وزنی از دو سیستم cpmsf:cpnt تهیه شده و رفتار سینتر پذیری و تبلور آنها با استفاده از آزمون های xrd و dta بررسی شد. پس از تعیین دمای بهینه سینتر، نمونه های سینتر شده به لحاظ خواص مکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفتند. در بین نمونه های سینتر شده، نمونه های کامپوزیتی با نسبت cpmsf:cpnt، برابر با 80:20 و 60:40 به ترتیب از استحکام خمشی 24/121 و mpa08/154، میکروسختی 663 و vhn683 و چقرمگی شکست 68/2 و mpa.m1/252/2 برخوردار بودند. هم چنین، کامپوزیت های ذکر شده دارای قابلیت ماشینکاری شوندگی متوسط بدون وقوع شکست بودند. زیست فعالی نمونه ها پس از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) به مدت 7، 14 و 21 روز در دمای ?c37 به وسیله آزمون های sem/eds و ft-ir ارزیابی شد. نتایج حاکی از زیست فعال بودن این نمونه ها با توجه به تشکیل فاز آپاتیت بر روی سطح نمونه ها بود.

روش ریخته¬گری دوغابی جهت شکل¬دهی ترکیب کوردیریت غیر استوکیومتری، با استفاده از مواد اولیه اکسیدی مورد بررسی قرار گرفت. مواد اولیه شامل سیلیس، آلومینا، اکسید تیتانیم و کربنات منیزیم، به دو صورت آماده سازی شدند: 1. مواد اولیه پس از مخلوط شدن در دمای ?1250 به مدت 4 ساعت تکلیس و سپس به مدت 24 ساعت به صورت خشک و 48 ساعت در محیط آب آسیاب شدند (پودر های c-24 و c-48w) 2. مواد اولیه پس از اختلاط در دمای ?1580 ذوب و در آب سرد شدند. فریت حاصل به مدت 48 ساعت در محیط آب آسیاب شد (پودر g-48w). روانساز dolapix pcn به عنوان بهترین روانساز برای هر سه پودر تعیین گردید. با تغییر شرایط آسیاب اندازه ذره از3.68 میکرون برای پودر c-24 به 2.2 میکرون برای پودر c-48w کاهش می¬یابد. با کاهش اندازه ذره حداکثر مقدار ماده جامد از 78 به 76 درصد وزنی کاهش می¬یابد. رفتار هر سه دوغاب در سرعت¬های برش پایین روان برشی است. اندازه پتانسیل زتای دوغاب¬های c-24 و c-48w در ph=11.5 به ترتیب52.2- و 53.6mv- اندازه گیری شد. اندازه¬ی پتانسیل زتای دوغاب g-48w نیز در ph=10.5، 65.2mv- اندازه¬گیری شد. اندازه پتانسیل زتا و نتایج بدست آمده از آزمون رسوب نشان دهنده¬ی پایداری دوغاب g-48w است. سینتر نمونه¬های c-24 و c-48w به دو روش تک مرحله¬ای و دو مرحله¬ای و سینتر نمونه¬ g-48w به صورت تک مرحله¬ای، دو مرحله¬ای و سه مرحله¬ای انجام گرفت. بیشترین چگالی نمونه¬های c-24 و c-48w به ترتیب 2.43 (93.4%) و 2.45g/cm3 (94.2%) و با استفاده از سینتر دو مرحله¬ای به دست آمد. کمترین مقدار جذب آب این نمونه ها نیز به ترتیب 5/2 و 4/0 درصد اندازه¬گیری شد. چگالی نمونه¬های g-48w برای سینتر یک و دو مرحله¬ای 2.5 (96.1%) ، برای سینتر سه مرحله¬ای 2.47gr/cm3و جذب آب تمام این نمونه¬ها صفر اندازه گیری شد. در نهایت، خواص نمونه¬های تهیه شده با روش ریخته گری دوغابی با نمونه¬ای که به روش ذوب شکل داده و عملیات حرارتی شده است (نمونه مرجع) مورد مقایسه قرار گرفت. این مقایسه نشان می دهد که نمونه g-48w ثابت دی¬الکتریک و ضریب انبساط حرارتی کمتر و استحکام خمشی بالاتری نسبت به نمونه-ی c-48wو نمونه¬ی مرجع دارد.

هدف از انجام این پژوهش، بررسی رفتار هدایت یونی شیشه-سرامیک های li2o-tio2-p2o5 می باشد. در این راستا، ابتدا با توجه به این موضوع که با انتخاب ترکیب استوکیومتری احتمال تبلور فازهای نامطلوب کم می باشد ترکیب استوکیومتری در نظر گرفته شد. سپس با توجه به رفتار شیشه سازی نامطلوب آن، به منظور بهبود رفتار شیشه سازی به این ترکیب مقادیر مختلف sio2 افزوده شد. پس از بهینه سازی رفتار شیشه سازی، شیشه 100 قسمت liti2(po4)3 و 5 قسمت sio2 به-عنوان شیشه پایه انتخاب شد. شیشه پایه پس از عملیات حرارتی در دمای پیک تبلور (?c700) به مدت 2 ساعت، دارای فاز liti2(po4)3 به عنوان فاز بلورین اصلی و فاز tio2 به عنوان فاز بلورین فرعی بود. در ادامه تأثیر دمای عملیات حرارتی بر فازهای بلورین متبلور شده، ریزساختار، رفتار هدایت الکتریکی و انرژی اکتیواسیون هدایت الکتریکی مورد ارزیابی قرار گرفت. افزایش دمای عملیات حرارتی از دمای ?c700 به ?c950، کاهش انرژی اکتیواسیون هدایت از مقدار 91/27 به kj/mol 21/21 و افزایش هدایت الکتریکی از مقدار 5-10×3 به scm-14-10×7 را در پی داشت. با افزایش بیشتر دمای عملیات حرارتی به دمای ?c1000 مقاومت الکتریکی افزایش یافت. سپس عنصر دوپ شونده cr به ترکیب شیشه پایه افزوده شد و تأثیر افزودن این عنصر بر رفتار تبلور، فازهای بلورین متبلور شده، ریزساختار، پارامترهای شبکه، رفتار هدایت الکتریکی و انرژی اکتیواسیون هدایت ترکیب 100 قسمت li1+xcrxti2-x(po4)3 و 5 قسمت sio2 (x=0.2-0.8) مورد ارزیابی قرار گرفت. با وجود افزودنی اکسید کروم بیشترین مقدار هدایت دمای اتاق با مقدار s/cm2-10×14/2 و کمترین مقدار انرژی اکتیواسیون هدایت با مقدار kj/mol1/15 به ازای 5/0x= حاصل شد. بنابراین، شیشه-سرامیک 100 قسمت li1.5cr0.5ti1.5(po4)3 و 5 قسمت sio2 به عنوان ترکیب حاوی مقدار بهینه اکسید کروم انتخاب شد. سپس اثر عملیات حرارتی بر فازهای بلورین متبلور شده، ریزساختار، هدایت الکتریکی و انرژی اکتیواسیون هدایت مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین مقدار هدایت دمای اتاق با مقدار s/cm2-10×31/35 و کمترین مقدار انرژی اکتیواسیون هدایت با مقدار kj/mol1/9 برای نمونه ای که در دمای ?c780 به مدت 2 ساعت تحت عملیات حرارتی قرار گرفته بود، حاصل شد. در مرحله بعد افزودنی اکسید زیرکنیوم به ترکیب شیشه پایه اضافه شد و اثر افزودن این عنصر بر رفتار تبلور، فازهای بلورین متبلور شده، ریزساختار، پارامترهای شبکه a و c، رفتار هدایت الکتریکی و انرژی اکتیواسیون هدایت مورد ارزیابی قرار گرفت. با افزودن اکسید زیرکنیوم، هدایت الکتریکی از مقدار 5-10×3 به scm-16-10×8/7 کاهش و انرژی اکتیواسیون هدایت از مقدار 91/27 به kj/mol 14/35 افزایش یافت.