نانولوله کربنی ساختاری از کربن است که از پیچ خوردن صفحات گرافیتی ایجاد می شود و دارای خواص مفید بسیار زیادی می باشد. خصوصیت مشهور نانولوله های کربنی استحکام کششی بسیار بالا در عین حال انعطاف پذیری بالاست. خواص الکتریکی نانولوله های کربنی هم دامنه ای وسیعـی از کاربردهای این مواد را در برمـی گیرد. نانولوله های کربنی مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی داشته و از پایداری گرمایی بالایی برخوردارند. رسانایی گرمایی آنها در جهت محوری نیز بالاست. با توجه به این خواص نانولوله های کربنی کاربردهای وسیعی در صنایع گوناگون یافته اند. از همان ابتـدای کشف و تولید این مواد تلاش های زیادی برای ارائه یک روش مناسـب و اقتـصادی برای خالص سازی نانولوله های کربنی با کیفیت قابل قبول انجام شده است و در حال حاضر نیز خالص سازی آنها موضوع بسیاری از تحقیقات در مجامع علمی معتبر دنیا است. اکسیداسیون فاز مایع، فاز گاز و روش های فیزیکی سه تکنیکی هستند که بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. تا کنون تلاش های زیادی برای بهینه سازی این فرآیندها انجام شده و در حال انجام نیز می باشد. اما کماکان در این فرآیندها مرحله حرارت دهی یا جدا کردن ناخالصی ها یک مرحله پرهزینه شناخته می شود و نقطه ضعف این روش ها برای تجاری شدن و تولید انبوه است چرا که در دماهای بالا و زمان های نسبتا طولانی انجام می شود. اما روش های متنوع دیگری برای خالص سازی نانولوله های کربنی پیشنهاد شده است. یکی از روش های جدید پیشنهادی حرارت دهی با تابش مایکروویو است که به علت سریع و کم آسیب بودن توجه تعدادی از محققین را به خود جلب کرده است. فرآیند خالص سازی به طور کلی به این صورت است که نانولوله های کربنی ناخالص به همراه حلال داخل ظرف واکنش ریخته می شوند و تحت تاثیر امواج مایکروویو حرارت داده می شود. آنچه بعد از حرارت دهی به دست می آید توده ای از نانولوله های کربنی است که ناخالص های کربنی آن اکسید شده اند و نیاز به اسید شویـی برای از بین بردن ناخالصـی های فلزی دارد. بنابراین روشی کـه بـرای خالص-سازی نانولوله های کربنی در این تحقیق به کار می رود یک فرآیند دو مرحله ای سریع و کم آسیب است که در مرحله اول نانولوله های کربنی به همراه آب اکسیژنه در مجاورت اسید استیک با مایکروویو حرارت داده می شوند. در مرحله دوم خارج از مایکروویو نانولوله های کربنی با اسید کلریدریک برای حذف ناخالصی های فلزی شستشو داده می شوند. خلوص و کیفیت هر نمونه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی/ عبوری، آنالیز اسپکتروفتومتری، آنالیز طیف سنجی رامان و وزن سنجی حرارتی بررسی می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهند که این روش به خوبی می تواند برای خالص سازی نانولوله کربنی استفاده شود.

نانولوله های کربنی دارای خواص گرمایی، الکتریکی و مکانیکی منحصربفردی هستند و می توانند به عنوان مواد امیدبخشی برای کاربردهای گوناگون ایفای نقش کنند. از جمله کاربردهای اصلی نانولوله های کربنی ساخت کامپوزیت ها، سنسورها و پیل های سوختی را می توان نام برد. متاسفانه بسیاری از این کاربردها به واسطه وجود نیروی واندروالس قوی بین لایه های نانولوله های کربنی، کاربردی نمی گردد. نیروی واندروالس باعث عدم انحلال پذیری و واکنش پذیری کم نانولوله های کربنی با سایر مواد می گردد. برای افزایش انحلال پذیری و برهم کنش نانولوله ها، عامل دار کردن پیشنهاد گردیده است و گروه های عاملی توسط دانشمندان مختلف به نانولوله ها متصل شده اند. اما اکثر روش های گزارش شده سخت، زمانبر، چندمرحله ای و دارای بازدهی کم می باشند. در این مطالعه برای حل این مشکلات سعی شد با استفاده از یک آمینواسید زیستی به نام آرژنین نانولوله ها را عامل دار نمود. آرژنین به دلیل داشتن یک سر اسیدی و یک سر بازی، با سه گروه آمین گزینه ای مناسب برای افزایش انحلال پذیری نانولوله در نظر گرفته شد. به دلیل وجود دو گروه آمینی در ساختار آرژنین نیز روش تولید یون دیازونیوم که مکانیزمی بسیار سریع می باشد، به عنوان مکانیزم عامل دار شدن استفاده شد. علاوه بر این، روش مایکروویو نیز به عنوان روشی سریع و شناخته شده برای فعال کردن سطوح نانولوله در مدت زمان کم پیشنهاد گردید. لذا در این مطالعه، آرژنین به کمک تولید یون دیازونیوم و تحت امواج مایکروویو به سطوح نانوله اضافه گردید. این واکنش به صورت تک مرحله ای و با سرعت بالا انجام شد. همچنین برای بررسی میزان تاثیر امواج مایکروویو بر روی عامل دار کردن، نانولوله ها در توان های متفاوت عامل دار شدند. گروه های عاملی موجود بر روی نانولوله ها به کمک طیف سنجی مادون قرمز، طیف سنجی مرئی-فرابنفش و دستگاه گرما وزن سنج بررسی شد. تغییرات ساختاری نانولوله های کربنی نیز بعد از عامل دار کردن به کمک طیف سنج رامان تعیین شد. برای بررسی مورفولوژی نیز از دو دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری استفاده شد. دستگاه های مذکور، اتصال گروه های عاملی آرژنین را به سطوح نانولوله تائید نمودند. از جمله مزایای اصلی این مکانیسم می توان تک مرحله ای بودن، درجه عاملی بالا، فرایند تولید ساده و ساخت سوسپانسیون های پایدار را نام برد. به دلیل ویژگی زیستی آرژنین نیز می توان از نانولوله عامل دار شده در فعالیت های پزشکی و بیوشیمیایی استفاده نمود. علاوه بر این مشخص شد که با افزایش توان مایکروویو، میزان نشستن گروه های عاملی بر روی سطوح نانولوله نیز افزایش یافته است. بیشترین میزان عامل دار شدن برابر با 03/1 میلی گرم بر میلی لیتر برای نانولوله عامل دار شده در 900 وات بدست آمد. از سوی دیگر نانولوله های عامل دار شده، شدت انحلال های متفاوتی را در حلال های مختلف نشان دادند که بیشترین انحلال در آب و کمترین انحلال در استون بدست آمد.

در سال های اخیر نانو لوله های کربنی به عنوان نسل جدیدی از نانو ساختارها ، توجه بسیاری از محققان را به خود معطوف کرده است . نانولوله های کربنی به دلیل دارا بودن مقاومت بالای مکانیکی و گرمایی ، قابلیت هدایت الکتریکی ، سطح ویژه و ظرفیت جذب بالا ازسایر مواد نانوساختار متمایز شده اند . یکی از کاربردهای جدید نانولوله های کربنی ، استفاده از آنها به عنوان فیلترهای تصفیه بیولوژیکی آب می باشد. ساختار توخالی نانولوله های کربنی سبب شده است که فیلتر های نانولوله ای در مقایسه با سایر فیلتر ها شدت جریان بالاتری نشان دهند . علاوه بر این فشار مورد نیاز برای انتقال آب نیز کاهش می یابد . بنابراین با ذخیره انرژی استفاده از این فیلتر ها بسیار ارزانتر از سایر فیلترها خواهد شد . بر اساس این نتایج در این تحقیق امکانپذیری و نیز فرآیند حذف باکتری سالمونلا تایفی موریوم (یکی ازعوامل بیماری زای روده ای) از آب به کمک آرایه نانولوله های کربنی مورد مطالعه قرار گرفته است . تصاویرمیکرسکوپ الکترونی پس از تماس آرایه نانولوله های کربنی با آب آلوده به باکتری ، توانایی این نانوساختارهای کربنی را برای حذف باکتری آلاینده نشان داد و مکانیسم حذف باکتری را از نوع جذب سطحی تخمین زد. پارامترهای مهمی از جمله وزن آرایه نانولوله های کربنی ، غلظت اولیه باکتری و نیز اثر خالص سازی آرایه نانولوله های کربنی بر میزان جذب باکتری توسط آرایه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمایشها بیانگر این واقعیت است که با افزایش وزن آرایه ها ، راندمان حذف باکتری افزایش یافته و به شکل معکوس افزایش غلظت اولیه باکتری باعث کاهش راندمان حذف گردیده است . همچنین خالص سازی آرایه نانولوله های کربنی با پرمنگنات پتاسیم ، باعث افزایش سینتیک جذب باکتری گردید . این در حالی است که خالص سازی آرایه ها فقط در غلظتهای بالای باکتری راندمان حذف را افزایش می دهد . مدل سازی فرایند جذب باکتری توسط آرایه نانولوله ها با مدل های سینتیکی و ایزوترم جذب نشان داد که مدل سینتیکی شبه درجه اول لاگرگرن و ایزوترم جذب فروندلیچ به خوبی داده های تجربی را تایید می کنند . همچنین نتایج نشان دادند که برای رنجی از غلظت های اولیه باکتری ، فرایند جذب در 40دقیقه به تعادل می رسد که نشان دهنده سینتیک سریع جذب باکتری روی سطح آرایه ها است .مقایسه نتایج بدست آمده از آزمایشها ی انجام شده در این تحقیق با نتایج موجود برای نانولوله های کربنی غیر آرایه ، راندمان حذف بالاتری را برای آرایه نانولوله های کربنی نشان داد که علت این امر را می توان به دلیل ساختار منظم آرایه نانولوله های کربنی و نیز قابلیت دسترسی به سطح بیشتر دانست. از سوی دیگر طول بلند این آرایه ها نیز باعث کاهش هدر رفت آنها و در نتیجه افزایش راندمان حذف باکتری می گردد. در نهایت امکان سنجی اقتصادی ساخت سیستم گندزدایی با آرایه نانولوله های کربنی و نیز مقایسه برآورد هزینه های ساخت آن با دو روش گندزدایی با کلر و ازن نیز انجام شده است . ارزیابی ها نشان دادند که در حال حاضر با توجه به هزینه بالای خرید نانولوله های کربنی ، قیمت نهایی تصفیه یک مترمکعب آب ،22برابر بیشتر از سیستم گندزدایی با کلر تخمین زده می شود . اما با توجه به کاهش قیمت نانولوله های کربنی در آینده نزدیک و همچنین قابلیت استفاده مجدد آرایه نانولوله های کربنی ، جایگزینی این فیلترهای نانوساختار در برابر روش های سنتی تصفیه آب امکان پذیر خواهد بود . از بعد فنی و زیست محیطی نیز استحکام ساختاری بالای نانولوله های-کربنی سبب می شود که بر خلاف سیستم کلرزنی ، تولید محصولات جانبی سرطانزا در اثرواکنش یا تجزیه نانولوله های کربنی با مواد دیگر موجود در آب وجود نداشته باشد .همچنین با توجه به مکانیسم جذب فیزیکی میکرب ها و غیر فعال کردن آنها با مکانیسم های سمیت طبیعی نانولوله های کربنی ، بحث افزایش مقاومت میکرب ها در مقابل این مواد وجود نخواهد داشت .

نانولوله های کربنی به دلیل خواص مکانیکی فوق العاده کاربردهای فراوانی را در زمینه ساخت انواع کامپوزیتها پیدا کرده اند. استفاده از این مواد در ساختار پلیمر باعث افزایش خواص مکانیکی از جمله مقاومت کششی و عمر خستگی می شود. به هم چسبیدگی و ایجاد لخته حین اختلاط نانولوله ها با پلیمر از مهمترین مشکلات ساخت این نوع کامپوزیتها است. عاملدار کردن نانولوله های کربنی توسط گروه های آمینی به افزایش میزان توزیع پذیری و پیوستگی این مواد با پلیمر و در نتیجه افزایش مقاومت آن کمک بسیاری می کند. یکی از مشکلات استفاده از کامپوزیتهای پلیمری پدیده خستگی بوده که ناشی از اعمال نیروهای متغیر و سیکلی بر روی قطعه می باشد. این عوامل سبب ایجاد ترک هایی در قطعه و شکستهای ناگهانی در چنین نواحی می شود. برای افزایش مقاومت این کامپوزیتها در برابر خستگی می توان از نانولوله های کربنی عاملدار استفاده کرد. در این تحقیق نانولوله های کربنی ابتدا توسط گروه های دی آمین عاملدار شده و سپس تاثیرافزایش میزان عامل استفاده شده روی آنها بر افزایش مقاومت نانوکامپوزیت در برابر خستگی مورد بررسی قرار گرفت. در این حالت با افزایش تعداد عامل نشانده شده روی نانولوله ها تعداد پیوندهای بین نانولوله و ماتریس و به تبع آن مقاومت در برابر خستگی افزایش می یابد. سپس تاثیر پخت اولیه ی رزین و نانولوله کربنی عاملدار را روی کاهش مرزدانه های بین نانولوله و ماتریس بررسی شد. با توجه به اینکه پخت اولیه می تواند باعث اتصال بهتر رزین به سطح نانولوله شود و امکان بوجود آمدن مرزدانه ها را در این محل کاهش دهد، بنابراین می تواند احتمال ایجاد ترکهای خستگی را در این مکان ها کاهش دهد. کامپوزیت هایی که با استفاده از این دو روش بهینه سازی ساخته شدند حدود ??? درصد افزایش در عمر خستگی را نسبت به نمونه های اپوکسی خالص از خود نشان دادند.

نانولوله های کربنی دارای خصوصیات قابل توجه ای در زمینه های مکانیکی، الکترونیکی، بیولوژیکی و ... هستند. این خصوصیات باعث کاربرد آنها در زمینه های گوناگون مانند ذخیره انرژی، ذخیره اطلاعات، جاذب های گازی، حسگرهای شیمیایی، ابزارهای ماکروویو، ابزارهای نوری، بیوحسگرها و ... شده است. به علت استفاده گسترده از این مواد محققان در دهه های اخیر سعی بر بهبود خواص نانولوله های کربنی داشته اند. از جمله روش های بهبود نانولوله های کربنی می توان به پر کردن آنها با مواد مختلف اشاره کرد. در این تحقیق از روش شیمی مرطوب برای پر کردن نانولوله های کربنی چند جداره با اکسید آهن استفاده شده است. در این تحقیق منفعت های موجود در این روش نشان داده شده است. سه پارامتر در این تحقیق در نظر گرفته شده است که عبارتند از: زمان فراصوت، زمان رفلاکس و زمان هم زدن نانولوله های کربنی با محلول نیترات آهن 9آبه. طراحی آزمایشگاهی برای بررسی تاثیر این پارامترها و اثرات متقابلشان در پر کردن نانولوله های کربنی چند جداره با روش شیمی مرطوب استفاده شده است. تکنیک آماری استفاده شده در این تحقیق طراحی فاکتوریال کامل می باشد. نتایج آزمایشگاهی با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش 6 طراحی شده است. در این تحقیق برای اندازه گیری غلظت آهن از طیف سنجی اتمی استفاده شده است. استفاده از آهن خصوصیت مغناطیسی به نانولوله ها بخشیده و باعث کاربرد آن در زمینه های گوناگون مانند جاذب امواج رادار، جاذب رنگ از فاضلاب و همچنین سنسورها در صنایع غذایی در صنعت بسته بندی و کاتالیست ها برای واکنش های شیمیایی شده است. مورفولوژی و ساختار نانولوله های پر شده با اکسید آهن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیف سنج پراش اشعه ایکس و آنالیز وزن سنج حرارتی ارزیابی شده اند.

نانولوله های کربنی دارای خواص الکتریکی و مکانیکی منحصر به فردی هستند و در زمینه های مختلقی مانند ترانزیستورها، مواد نیمه رسانا و کامپوزیت ها کاربرد دارند. البته در اغلب موارد نانولوله های کربنی سنتز شده دارای ناخالصی های کربنی و فلزی هستند. خالص سازی نانولوله های کربنی شامل حذف ناخالصی های کربنی بوسیله اکسیدکردن آنها و حذف ناخالصی های فلزی با استفاده از اسید می باشد. بدین ترتیب حذف ناخالصی ها باعث بهبود خواص نانولوله های کربنی می شود. در سالیان اخیر استفاده از تابش مایکروویو برای حذف ناخالصی ها به عنوان روشی سریع، موثر همراه با بازده جرمی بالا شناخته شده است. در این پایان نامه پارامترهای موثر بر خالص سازی نانولوله های کربنی با استفاده از پتاسیم پرمنگنات در حضور تابش مایکروویو بررسی می شوند. پارامترهای بررسی شده شامل نسبت مولی اسید به اکسیدکننده، نسبت مولی اکسیدکننده به نانولوله های کربنی و زمان می باشند. پس از انجام آزمایشات مقدار مطلوب هر پارامتر تعیین می شود. سپس این مقادیر را با دو اکسیدکننده دیگر آمونیوم پرسولفات و هیدروژن پراکسید نیز مقایسه می شوند. مقدار آهن اولیه موجود در نانولوله های کربنی خام با استفاده از آنالیز گرما وزن سنجی تعیین شد. همچنین مقدار آهن استخراج شده از نانولوله های کربنی به وسیله آنالیز طیف سنجی فرابنفش محاسبه شد. برای تعیین مقدار گروه های عاملی اکسیژن دار از روش تیتراسیون بوهم استفاده شد. مورفولوژی نانولوله های کربنی نیز توسط تصاویر میکروسکوپ های نوری، الکترونی عبوری و الکترونی روبشی بررسی شد. بر اساس نتایج پتاسیم پرمنگنات و هیدروژن پراکسید به ترتیب باعث خروج بیشترین و کمترین مقدار آهن از نانولوله های کربنی می شوند. همچنین بیشترین مقدار گروه های عاملی نیز توسط آمونیوم پرسولفات تولید می شود. علاوه بر آن فاصله بین نانولوله های کربنی فرآوری شده نیز افزایش می یابد. از جمله مزایای این پژوهش می توان به تخریب کمتر ساختار نانولوله های کربنی، تعیین معادله تجربی سرعت مصرف پتاسیم پرمنگنات و حذف نسبتاً موثر ناخالصی های کربنی و فلزی اشاره کرد.

نانولوله های کربنی به دلیل رسانایی بالا و مقاومت در برابر شرایط محیطی یکی از بهترین جایگزین ها برای فلزات و پلیمرهای رسانا، در ساخت صفحات شفاف و رسانا می باشند. یکی از روش های نوینی که می تواند در تولید این صفحات اشکال دلخواهی را فرونشانی نماید اینکجت نانولوله های کربنی است. اساس این روش خروج قطرات از نازل های پرینتر و چاپ جوهر بر روی سطح است. در اطراف این قطرات ودر طی خشک شدن حلقه هایی به نام کافی رینگ تشکیل می شودکه یکنواختی ظاهری سطح چاپ شده و در نتیجه رسانایی آن را کاهش می دهد. یکی از روش های کاهش این حلقه ها تغییر جریان های موجود در قطره با تغییر خصوصیات جوهر می باشد.یکی از بهترین روش برای پایداری جوهر و تنظیم خصوصیات آن، استفاده از مواد فعال سطحی می باشند. مرسوم ترین ماده فعال سطحی یعنیsds به دلیل کشش سطحی پایین خود باعث پخش شدن قطرات جوهر روی سطح و ایجاد کافی رینگ می شود. در ابتدا برای افزایش کشش سطحی از ماده فعال سطحی gar استفاده شد. اما این ماده به دلیل کشش سطحی بالای خود مانع اتصال قطرات و ایجاد رسانایی شد. از این رو با ایده ترکیب این دو نوع ماده فعال سطحی با کشش سطحی بالا و پایین، در درصدهایی خاص از ترکیب آن ها یکدستی مناسبی در سطح حاصل شد. این یکدستی باعث بالا رفتن رسانایی سطح نسبت به جوهرهایی گردید که ماده فعال سطحی با کشش بالا یا پایین داشتند. با استفاده از آنالیز sem مشخص شد که با ترکیب این دو ماده فعال سطحی به دلیل پل شدن یکی از مواد در بین مایسل های ماده ی فعال سطحی دیگر، در درصدهای میانی ذرات درشتی حاصل شد. این ذرات درشت به دلیل کاستن از حضور ذرات ریز بر روی سطح قطره باعث افزایش تبخیر در این درصد ها نیزگردید. البته در یکی از درصدهای ترکیب دو ماده فعال سطحی به دلیل حضور این ذرات درشت پدیده خاص به نام کافی رینگ شبه درختی پدید آمدکه به دلیل تشکیل این پدیده مسیرهای قطوری در سطوح چاپ شده تشکیل شدکه باعث ارتقاء رسانایی سطح شد. از طرفی مواد فعال سطحی با ایجاد فاصله بین نانولوله ها و به دلیل بارهای موجود در ساختارشان، باعث عدم عبور الکترون ها و کاهش رسانایی سطح می شوند که برای رفع این مشکلات سعی شد با استفاده از اسید مواد فعال سطحی از سطح نمونه ها خارج گردند. در این خارج سازی دیده شد که sds به دلیل قطبیت خود، نسبت به gar راحت تر از سطح نمونه ها خارج شده و در نتیجه رسانایی و شفافیت آن ها ارتقاء یافت.

فرآیند تولید ارزان قیمیت و کاربردهای متعدد فوم پلی یورتان باعث شده است که توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کند. به منظور بهبود خواص مکانیکی، گرمایی و الکتریکی فوم پلی یورتان از نانولوله های کربنی به عنوان تقویت کننده استفاده می شود. از متداولترین روش ها برای بهبود پراکندگی نانولوله های کربنی اصلاح سطح آنها با گروه های عاملی است. در این پژوهش اثر اصلاح سطح نانو لوله های کربنی بر خواص فوم نانوکامپوزیت پلی یورتان/نانو لوله کربنی چند جداره بررسی شد. بدین منظور سطح نانو لوله های کربنی با گروه های عاملی دی آ مین و کربوکسیل فرآوری شد. سپس از نانو لوله های خام و فرآوری شده برای ساخت فوم نانو کامپوزیت پلی یورتان استفاده شد. به منظور ارزیابی خواص فوم، نمونه های ساخته شده تحت آزمون رسانایی الکتریکی قرار گرفتند. همچنین به منظور ارزیابی تغییرات مشخصات حفره و مورفولوژی فوم پلی یورتان در اثر افزودن نانولوله های کربنی از آنالیز میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نانو لوله های کربنی در ماتریس فوم ممکن است به عنوان عوامل هسته زایی ناهمگن عمل کنند. که از این رو تعداد هسته هایی که در حضور نانو لوله های کربنی تشکیل می شود، بیشتر است. همچنین در اثر افزودن نانولوله کربنی خام دانسیته نمونه ها افزایش می یابد که این نتیجه احتمالا ناشی از افزایش ویسکوزیته رزین در حضور نانولوله های کربنی است. افزودن نانو لوله های کربنی خام باعث می شود که رسانایی الکتریکی فوم افزایش یابد. با افزودن این ذرات به ماتریس شبکه پیوسته ایی از آنها در فاصله باریک بین حباب ها ایجاد می شود که باعث عبور جریان الکتریسیته در فوم می شود. همچنین رسانایی الکتریکی نمونه های ساخته شده با نانولوله خام در مقایسه با نانولوله های فرآوری شده بیشتر است. چرا که ممکن است شبکه پیوسته ایی از نانولوله های خام در فاصله باریک بین حباب ها راحت تر تشکیل شود که باعث عبور جریان الکتریسیته می شود.

لی آنیلین از جمله پلیمرهای رسانا است که به دلیل فرآیند سنتز راحت و راندمان بالا ی پلیمریزاسیون مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مشکلات پلی آنیلین خصوصیات مکانیکی پایین آن می باشد. از متداول ترین روش ها برای بهبود خواص مکانیکی پلی آنیلین، ساخت کامپوزیت های آن است. بدین منظور از پلیمرهایی که خواص مکانیکی مطلوبی دارند یا تلفیق مقادیر کمی از نانو لوله های کربنی برای بهبود خواص رسانایی و مکانیکی پلی آنیلین استفاده می شود. بهبود خواص کامپوزیت در اثر افزودن نانو لوله های کربنی وابسته به توزیع یکنواخت نانو لوله های کربنی در ماتریس پلیمری است. یکی از متداول ترین روش ها برای بهبود پراکندگی نانولوله ها فرآوری سطح آنها با گروه های عاملی است. در این پژوهش اثر شرایط عملیاتی مانند ولتاژ، غلظت اسید، غلظت مونومر و زمان ته نشینی بر خواص فیلم پلی آنیلین بررسی شد. به منظور بررسی خواص فیلم پلی آنیلین از آنالیز میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. همچنین از نانولوله های خام و فرآوری شده با گروه های کربوکسیل و آمین به منظور بررسی خواص کامپوزیت اپوکسی- پلی آنیلین-نانولوله استفاده شد و نمونه های ساخته شده تحت آزمون رسانایی الکتریکی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که تغییر شرایط عملیاتی در طی فرآیند پلیمریزاسیون آنیلین، سرعت پلیمریزاسیون و مورفولوژی فیلم بدست آمده را تحت تاثیر قرار می دهد. از این رو رسانایی الکتریکی پلی آنیلین ته نشین شده، تابعی از شرایط عملیاتی است. رسانایی الکتریکی و گرمایش کامپوزیت اپوکسی-پلی آنیلین-نانولوله فرآوری شده در مقایسه با کامپوزیت حاوی نانولوله خام بیشتر است. افزایش رسانایی الکتریکی ممکن است ناشی از تشکیل پیوندهای نسبتا قوی بین گروه های عاملی و زنجیره های پلی آنیلین باشد. از طرفی رسانایی الکتریکی نمونه های ساخته شده با نانو لوله آمین دار در مقایسه با نمونه های حاوی نانو لوله کربوکسیل دار بیشتراست. این نتیجه نیز ممکن است به علت پیوند قوی تر بین گروه های آمین روی سطح نانو لوله ها و زنجیره های پلی آنیلین بوده و بدین ترتیب قابلیت انتقال بار افزایش می یابد. همچنین با افزایش مقدار گروه عاملی آمین رسانایی الکتریکی نمونه ها افزایش می یابد. این نتیجه احتمالا به علت برهمکنش بیشتر و افزایش تعداد پل های ارتباطی نانو لوله و زنجیره های پلی آنیلین می باشد. از این رو تعداد مسیرهای انتقال الکترون بیشتر می شود.

نانولوله های کربنی دارای خواص گرمایی، الکتریکی و مکانیکی ویژه هستند و می توانند به عنوان مواد مفیدی برای کاربردهای گوناگون ایفای نقش کنند. از جمله کاربردهای اصلی نانولوله های کربنی ساخت کامپوزیت ها، سنسورها و پیل های سوختی را می توان نام برد. متاسفانه بسیاری از این کاربردها به واسطه وجود نیروی واندروالس قوی بین لایه های نانولوله های کربنی، کاربردی نمی گردد. در واقع نیروی واندروالس باعث عدم انحلال پذیری و واکنش پذیری کم نانولوله های کربنی با سایر مواد می گردد. برای افزایش انحلال پذیری و برهم کنش نانولوله ها، عامل دار کردن پیشنهاد گردیده و گروه های عاملی مختلفی توسط محققین به نانولوله ها متصل شده اند. ولی اکثر روش های گزارش شده زمانبر، چندمرحله ای و دارای بازدهی کم می باشند. هدف این مطالعه اتصال یک هیدروکربن با زنجیره بلند به نانولوله های کربنی می باشد. اتصال این عامل به نانولوله می تواند باعث افزایش انحلال پذیری نانولوله در محیطهای آلی گردد. علاوه بر این، روش مایکروویو نیز به عنوان روشی سریع و شناخته شده برای افزایش سرعت عامل دار کردن سطوح نانولوله در مدت زمان کم مورد استفاده قرار گرفت. از جمله مزایای اصلی این روش می توان به درجه عامل دار شدن بالا، فرایند تولید آسان و ساخت سوسپانسیون های اشاره نمود. برای بررسی میزان تاثیر امواج مایکروویو، دما و زمان بر عامل دار کردن، نانولوله ها به ترتیب در توان ها، دماها و زمان های متفاوت عامل دار شدند. گروه های عاملی موجود بر روی نانولوله ها به کمک طیف سنجی مادون قرمز، طیف سنجی مرئی-فرابنفش و دستگاه گرما سنجی وزنی بررسی شد. برای بررسی مورفولوژی نیز از دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد. مطابق نتایج به دست آمده با افزایش توان مایکروویو، دما و زمان میزان نشستن گروه های عاملی بر روی سطوح نانولوله نیز افزایش می یابد، ولی افزایش دما تاثیر بیشتری در عامل دار کردن دارد. از سوی دیگر نانولوله های عامل دار شده، شدت انحلال های متفاوتی را در حلال های مختلف نشان دادند که بیشترین انحلال در استون و کمترین انحلال در آب بدست آمد.

تحقیقات اخیر نشان دهنده آنست که خواص الکتریکی و مکانیکی کامپوزیتهای پلیمری با اضافه کردن مقادیر کم نانولولههای کربنی بهبود مییابد. مطابق تحقیقات اخیر همراستاسازی نانولولههای کربنی در کامپوزیت پلیمری میتواند تاثیر بسزایی بر بهبود خواص کامپوزیت داشته باشد. هر چند همراستاسازی یک بعدی، خواص کامپوزیت را در یک راستا افزایش میدهد، اما در راستای عمود بر آن بهبود خواص مشاهده نمیشود. با این حال برای بهبود خواص کامپوزیت تقویت شده با نانولولههای کربنی در دو بعد، هنوز از همراستاسازی در دو راستای عمود بر هم استفاده نشده است. در تحقیق حاضر از دو روش اعمال میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی برای همراستاسازی نانولولهها در دو راستای عمود بر هم استفاده شد. در این روش با تنظیم غلظت نانولولههای کربنی، زمان و قدرت میدان اعمالی، همراستاسازی نانولولههای کربنی در نانوکامپوزیت پلیمری کنترل میشود. مطابق نتایج به دست آمده همراستاسازی نانولولههای کربنی یک بعدی، خواص مکانیکی و الکتریکی کامپوزیت را در این راستا افزایش داد، اما خواص در راستای عمود بر میدان اعمالی بهبود چندانی نداشت. در این تحقیق برای همراستاسازی نانولولههای کربنی در دو بعد میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی به طور همزمان و عمود بر هم اعمال شد. مطابق نتایج به دست آمده همراستاسازی دو بعدی، استحکام کششی برای نانوکامپوزیت را تا map 4/39 و همچنین رسانایی الکتریکی را تا s/cm 7-10 افزایش داد.

نانولوله های کربنی به دلیل خواص الکتریکی و حرارتی فوق العاده به عنوان تقویت کننده در کامپوزیت ها سبب بالا رفتن میزان گرم شدن نمونه می شوند. امّا وجود نیروهای ون در والس قوی بین نانوذرات، سبب چسبندگی آن ها شده که از جمله مشکلات در ساخت کامپوزیت ها می باشد. برای حل این مشکل استفاده از امواج فراصوت و نیز عامل دار کردن نانولوله می تواند موثر باشد. در این تحقیق از نانولوله کربنی خام پودری و آرایه برای تقویت ماتریس رزین اپوکسی در دو آرایش کامپوزیت و ویفر استفاده شد و اثر پارامترهای درصد وزنی، نسبت دو بعدی و نوع گروه عاملی بر رسانایی الکتریکی و میزان گرمایش بررسی شد. برای بهبود فرآیند اختلاط نانولوله در رزین اپوکسی از امواج فراصوت و نیز عامل دار کردن نانولوله استفاده شد. همچنین مشخص شد که با افزایش درصد وزنی نانولوله ، فاصله بین آن ها کمتر شده و تونلینگ بین نانولوله ها تسهیل می یابد که در این صورت طبق تئوری نفوذ، درصد وزنی آستانه نفوذ کم می شود. با افزایش نسبت دو بعدی نانولوله خام پودری، احتمال برخورد/ نزدیکی بین نانولوله ها بیشتر شده و رسانایی الکتریکی و گرمایش کامپوزیت/ ویفر افزایش می یابد. همچنین عامل دار کردن نانولوله علاوه بر بهبود پراکندگی سبب بالا رفتن میزان گرمایش می شود، امّا به دلیل نقص ایجاد شده بر روی آن، رسانایی کاهش می یابد. درشت بودن ذرات نانولوله های آرایه سبب بالا رفتن میزان گرمایش و کاهش رسانایی آن ها شده است. کاهش نسبت دو بعدی نانولوله آرایه با عملیات آسیاب گلوله ای سبب کاهش رسانایی و گرمایش می شود.

فرایند نمک زدایی یکی از فرایند های ضروری قبل از پالایش نفت خام می باشد، زیرا حضور نمک، آب و رسوبات در نفت مشکلات جدی را حین فرایند پالایش نفت خام بوجود می آورد. از آنجا که فرایند نمک زدایی نفت خام یک فرایند الکتروستاتیکی است، تأثیر هدایت الکتریکی نفت خام بر آن موضوعی اجتناب ناپذیر است و باید اثر آن در محاسبه ی سرعت ته نشینی قطرات آب نمک موجود در نفت، به منظور بهینه سازی فرایند جداسازی در نظر گرفته شود. همچنین تنش بین سطحی نیز تأثیر زیادی در شکستن امولسیون و تشکیل قطرات بزرگتر دارد. در رابطه ی استوکس متغیری که این خصوصیات بر آن اثر می گذارند، شعاع قطرات آب می باشد. در این مطالعه رابطه ای برای شعاع قطرات آب انتخاب گردیده تا اثر پارامترهای مختلف امولسیون نفت خام و آب بر شعاع قطرات بررسی شود. در این رابطه اثر پارامترهای دیگری چون دانسیته، گذردهی آب و همچنین میزان ولتاژ اعمالی نسبت به فاصله بین الکترودهای نمک زدا نیز در نظر گرفته شده که منجر به یک بررسی جامع از پارامترهای موثر بر شعاع قطرات می شود. در نهایت مشخص گردید که اگر هدایت الکتریکی نفت خام به صورت نمایی بر شعاع قطرات تأثیر بگذارد، شعاع قطرات نیز با تقریب خوبی به صورت نمایی با دما رابطه دارد. در نتیجه می توان رابطه سرعت ته نشینی استوکس را به صورت رابطه ای بر حسب دما نوشت و با توجه به مسائل اقتصادی و با استفاده از داده های تجربی دمای بهینه فرایند نمک زدایی را از این مدل بدست آورد.

در این پژوهش خواص کامپوزیت‎ رزین اپوکسی و نانولوله‎های کربنی خام (کامپوزیت cnt) و نانولوله‎های اصلاح شده با مایعات یونی (کامپوزیت cnt/ils) مورد مقایسه قرار گرفته‎اند. برای انجام آزمایشات ابتدا نانولوله‎های کربنی و مایع یونی به صورت یک ترکیب باکی‎ژل در آمده و سپس با رزین اپوکسی مخلوط ‎شد. نتایج حاصل از آزمون‎های رسانایی الکتریکی، ضریب دی‎الکتریک و استحکام کششی کامپوزیت‎های cnt حاکی از آن است که نانولوله‎های کربنی تا کسر جرمی 1% به خوبی در کامپوزیت پراکنده شده و پس از آن شروع به کلوخه شدن می کنند. همچنین بر اساس این آزمایشات می توان گفت که خواص الکتریکی، مکانیکی و دی الکتریک کامپوزیت‎های cnt بر حسب درصد مایع یونی به سه ناحیه تقسیم بندی می شوند. به عبارت دیگر افزایش کسر جرمی مایع یونی تا 10 برابر مقدار نانولوله کربنی، موجب کاهش رسانایی الکتریکی و ضریب دی‎الکتریک و همچنین افزایش استحکام کششی کامپوزیت‎ می‎شود. با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گرفته شده این بهبود را می توان به بهبود پراکندگی نانولوله‎های کربنی و افزایش فاصله بین آن‎ها در حضور مایع یونی نسبت داد. مقادیر بیشتر مایع یونی تا 50 برابر نانولوله کربنی، رسانایی الکتریکی و ضریب دی‎الکتریک کامپوزیت را افزایش داده و استحکام کششی آن را کاهش می‎دهد. افزایش رسانایی الکتریکی و ضریب دی‎الکتریک، به تشکیل قطرات مایع یونی در کامپوزیت و درنتیجه نزدیک شدن نانولوله‎ها به یکدیگر نسبت داده شده است. در مقابل کاهش استحکام کششی نیز می‎تواند به دلیل ایجاد حفره‎های میکرونی نسبت داد که وجود آنها به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی در کامپوزیت مشهود بود. همچنین باید در نظر داشت که در این حالت به دلیل حضور قطرات مایع یونی، پخت کامل کامپوزیت مقدور نمی باشد. علاوه بر این، نتایج بدست آمده از آزمون وزن‎سنجی‎گرمایی نشان دهنده کاهش پایداری حرارتی کامپوزیت می باشد. در حالتی که مایع یونی بیشتر از 50 برابر نانولوله کربنی باشد، رسانایی الکتریکی و ضریب دی‎الکتریک مجددا کاهش می‎یابند. این روند نزولی می تواند به دلیل حل شدن نانولوله‎ها در مایع یونی با بزرگ شدن قطرات آن و در نتیجه افزایش فاصله بین نانولوله‎ها باشد. مطالعه دیگر انجام شده مربوط به تاثیر چهار نوع مایع یونی گلیسلین، اتالین، رلین و اگزالین می‎باشدکه بر اساس آن مایع یونی گلیسلین علی‎رغم رسانایی الکتریکی کمتر نسبت به اتالین، بیشترین بهبود را در رسانایی الکتریکی و ضریب دی‎الکتریک کامپوزیت‎های cnt/ils ایجاد کرده است. با توجه به تصاویر میکروسکوپ نوری این نتیجه به پراکندگی خوب قطرات گلیسلین در کامپوزیت نسبت داده شده است. در حالی که اتالین در کسر‎های جرمی پایین‎تری نسبت به گلیسلین تشکیل فاز پیوسته داده و نانولوله‎ها را در خود حل می‎کند.

در این پژوهش به بررسی تاثیر فعال کننده های سطحی مختلف روی خواص کامپوزیت آئروژل رزورسینول-فرمالدئید/نانولوله و کامپوزیت آئروژل کربن/نانولوله پرداخته می شود. آئروژل های رزورسینول-فرمالدئید از طریق پلیمریزاسیون سل-ژل رزورسینول با فرمالدئید در محلول آبی تولید می شوند. ژل آلی تولید شده به وسیله دی اکسید کربن فوق بحرانی خشک شده و سپس در حضور گازهای بی اثر پیرولیز می شود. به منظور پراکنده کردن نانولوله ها در محلول آبی از فعال کننده های سطحی استفاده شد. در این روش از دو ماده سدیم دودسیل سولفات (sds) و صمغ عربی به عنوان فعال کننده سطحی استفاده شد. در ساخت نمونه های کامپوزیت از درصدهای وزنی مختلف نانولوله و همچنین نسبت های مختلف فعال کننده سطحی استفاده شد. در نهایت تاثیر هر کدام از فعال کننده های سطحی روی خواص کامپوزیت آئروژل رزورسینول-فرمالدئید/نانولوله و کامپوزیت آئروژل کربن/نانولوله بررسی شد. مطابق نتایج، افزایش درصد وزنی نانولوله موجب کاهش انقباض و دانسیته و افزایش هدایت الکتریکی و جذب نمک در همه نمونه های دارای فعال کننده های سطحی اعم از قبل و بعد از پیرولیز می شود. این پدیده به این علت می تواند باشد که نانولوله های کربنی دارای مقاومت مکانیکی بسیار بالایی می باشند. بنابراین، احتمالا افزایش مقدار نانولوله های کربنی در آئروژل باعث افزایش مقاومت مکانیکی کامپوزیت می شود. این افزایش مقاومت مکانیکی، می تو اند موجب کاهش درصد انقباض و در نتیجه کاهش دانسیته شود. همچنین احتمالا به علت اینکه نانولوله های کربنی دارای هدایت الکتریکی بالایی می باشند، با افزایش تعداد آنها در کامپوزیت هدایت الکتریکی آن افزایش می یابد. جذب نمک هم با هدایت الکتریکی و تخلخل نمونه ها رابطه مستقیمی را نشان داد. به طوری که به نظر می رسد افزایش درصد وزنی نانولوله از طریق افزایش همزمان هدایت الکتریکی و تخلخل، موجب جذب بیشتر یون های نمک شده است. از طرفی دیگر افزایش درصد وزنی نانولوله در نمونه های دارای نانولوله خام تاثیر قابل توجه ای روی خواص کامپوزیت بدست آمده نمی گذارد. این پدیده به این علت می تواند باشد که بدون فعال کننده های سطحی، نانولوله ها به خوبی در محلول آبی پخش نشده در نتیجه تاثیر زیادی روی خواص کامپوزیت بدست آمده نمی گذارند. افزایش مقدار فعال کننده سطحی در نمونه های دارای sds و صمغ عربی موجب کاهش انقباض و دانسیته و افزایش هدایت الکتریکی و جذب نمک نمونه ها قبل و بعد از پیرولیز می شود. این پدیده به این علت می تواند باشد که با افزایش مقدار فعال کننده سطحی نانولوله ها بهتر و یکنواخت تر در توده آئروژل پخش می شوند. این پخش بهتر نانولوله ها می تواند باعث افزایش مقاومت مکانیکی و هدایت الکتریکی کامپوزیت شود.

در این پژوهش، با ارائهی یک روش تکمرحلهای و ساده برای عاملدار کردن سعی شده است معایب عاملدار کردن شیمیایی و الکتروشیمیایی تا حدی برطرف شود. در این روش، فرض میشود که کلر تولید شده از واکنشهای الکتروشیمیایی با نانولولهها واکنش داده و در ادامه اتیلندیآمین در سطح نانولولهها با کلر جایگزین میشود. برای اطمینان از انجام واکنش کلر با نانولوله ها، تغییرات میزان جذب فرابنفش کلر با زمان در حضور و عدم حضور نانولولههای کربنی بررسی شد. نتایج این آنالیز نشان میدهد که مقدار کلر در حضور نانولولههای کربنی کاهش مییابد که این کاهش احتمالا به دلیل واکنش با نانولولهها می باشد. در مرحله بعد و پس از انجام واکنش آمین، وجود گروههای آمینی متصل شده بر روی نانولولهها نیز به کمک طیفسنجی مادونقرمز، طیفسنجی مرئی-فرابنفش، آنالیز گرماوزنسنج و آنالیز تیتراسیون تایید شد. علاوه بر این، مقایسهی نتایج آنالیزهای این روش و روش مایکروویو (به عنوان یک روش مقایسهای) با نانولوله ی اولیه نشان داد که بازده عامل دار کردن برای روش الکتروشیمیایی ارائه شده بیشتر از روش مایکروویو میباشد. نتایج بررسی پراکندگی نانولولههای آمیندار در حلال توسط آنالیز طیفسنجی فرابنفش نیز حاکی از انحلالپذیری مناسب نمونهی الکتروشیمیایی میباشد. علاوه بر این، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، وجود ناهمواری هایی را در سطح نمونههای عاملدار شده نشان میدهند. این ناهمواریها احتمالا به دلیل ایجاد نقص هایی در دیوارهی نانولولهها در اثر عاملدار شدن ایجاد شده است. با استفاده از آنالیز پراش انرژی حضور عنصر نیتروژن در نمونه های عامل دار شده مشخص شد که می تواند نشان دهنده ی وجود گروههای آمینی بر روی نانولوله ها باشد. برای بررسی مکانیزم روش الکتروشیمیایی، سرعت واکنش و انتقال جرم به کمک اندازهگیری مقدار گروههای آمینی و میزان کلر موجود در محلول بررسی شد. برای بررسی سرعت واکنش، اثر دما بر عاملدار شدن نانولولهها توسط آنالیز گرماوزنسنجی و روش تیتراسیون اندازهگیری شد. نتایج نشاندهندهی تاثیر قابل توجه سرعت واکنش شیمیایی در تولید نانولولههای عاملدار میباشد. علاوه بر این، برای بررسی مکان انجام واکنش شیمیایی، از حضور نانولولهها در اطراف الکترود آند با یک پوشش پارچهای جلوگیری شد. با مقایسه ی نتایج این نمونه با نمونهی بدون پوشش ثابت شد که واکنش شیمیایی در تمام نقاط در درون ظرف رخ می دهد. برای بررسی انتقال جرم، اثر ایجاد اختلاط در محلول بررسی و تاثیر انتقال جرم بر میزان گروههای آمینی در سطح نانولولهها تایید شد. به طوریکه، با افزایش سرعت اختلاط در محلول میزان گروه های عاملی نیز افزایش می یابد.همچنین نتایج نشان داد که حبابهای تولید شده در سطح الکترود با پوشاندن سطح و کاهش جریان الکتریکی مانع مهمی برای انتقال جرم و تولید نانولولهی آمیندار در محیط هستند. برای کاهش اثر تجمع حبابها در سطح الکترود، ولتاژ به صورت ضربانی اعمال شد. نتایج آنالیز تیتراسیون و همچنین نمای سطح الکترود و اندازهی حبابها نشان میدهد که اعمال ولتاژ ضربانی میتواند منجر به کاهش حجم حبابها در لحظات ابتدایی برقراری جریان و در نتیجه افزایش بازدهی عاملدار کردن نانولولهها شود.

در این پژوهش به بررسی تاثیر زمان امواج فراصوت بر پراکندگی نانولوله های کربنی و نانوسلولز در ساخت فیلم نازک پرداخته شد. بدین منظور، ابتدا مورفولوژی فیلم نازک در زمان های مختلف (30، 45، 60، 75، 90 و 120 دقیقه)با تصاویر میکروسکوپ نوری و الکترونی بررسی شد.سپس با اندازه گیری ویسکوزیته سوسپانسیون در زمان های مختلف، نحوه تغییرات پراکندگی نانوسلولز و نانولوله مطالعه گردید. بر مبنای نتایج بدست آمده، ویسکوزیته وضریب دی الکتریک در بازه های زمانی 30 – 60 و 75 – 120 دقیقه کاهش و در بازه 60 – 75 افزایش می یابد. در مقابل رسانایی الکتریکی، جذب نمک و خواص مکانیکی در بازه های زمانی 30 – 60 و 75 – 120 دقیقه افزایش و در بازه 60 – 75 کاهش می یابد. تغییرخواص فیلم نازک به نحوه پراکندگی نانوسلولز و نانولوله ارتباط داده شده است. به عبارت دیگر کاهش ویسکوزیته در بازه 30 – 60 و 75 – 120 را می توان به افزایش پراکندگی نانولوله ها در نانوسلولز نسبت داد. ضمنا پیشنهاد شده است که افزایش پراکندگی می تواندباعث بهبود شبکه نانولوله ها و افزایش احتمال قرار گرفتن آن ها در ریز ترک های موجود در فیلم شود. باید در نظر داشت که ارتباط بیشتر نانولوله ها خودبر افزایش رسانایی الکتریکی، افزایش میزان جذب نمک و کاهش ضریب دی الکتریک تاثیر می گذارد. از طرفی افزایش ویسکوزیته در بازه 60 – 75 دقیقه به کاهش پراکندگی و تشکیل لخته هایی از نانولوله و نانوسلولز مرتبط شده است. در نتیجه می توان گفت کاهش پراکندگی نیز باعث تجمع نانولوله ها و کاهش احتمال قرار گرفتن آن ها در ریز ترک های ایجاد شده می شود. از طرفی این عامل می تواند سبب افزایش ضریب دی الکتریک، کاهش رسانایی الکتریکی وکاهش مقدار جذب نمک گردد.

هدف این پایان‎نامه بررسی تأثیر نانوذرات نقره بر خواص فیلم نانولوله کربنی تهیه شده به روش ته نشینی الکتروفورتیکی در مقایسه با فیلم نانولوله کربنی اکسید شده می باشد. بدین منظور، ابتدا شواهدی مبنی بر حضور نانوذرات نقره بر روی دیواره نانولوله کربنی از طریق آنالیزهای کمی مانند تیتراسیون و گرما وزن سنجی و آنالیزهای کیفی مانند طیف پراش پرتو ایکس و طیف سنج مادون قرمز حاصل شد. اندازه این نانوذرات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری 5 نانومتر محاسبه شد که همخوانی قابل قبولی با نتیجه بدست آمده از طیف پراش پرتو ایکس دارد. سپس پایداری سوسپانسیون با آنالیزهای پراکندگی، زتا پتانسیل، ثابت دی الکتریک و تحرک پذیری برای نانولوله اکسید شده و آرایش یافته مورد ارزیابی قرار گرفت. این آزمایشات نشان دادند اگرچه که در حالت کلی سوسپانسیون نانولوله اکسید شده پایدارتر از سوسپانسیون نانولوله آرایش یافته است اما سوسپانسیون نانولوله آرایش یافته با نانوذرات نقره نیز در مدت زمان فرآیند ته نشینی الکتروفورتیکی پایدار باقی می ماند. در مرحله بعد، تأثیر سه ولتاژ 40، 50 و 60 ولت بر رسانایی سوسپانسیون، جرم فیلم، میزان استحکام آن و رسانایی فیلم بررسی شد. بر طبق نتایج حاصل شده، از سوسپانسیون نانولوله آرایش یافته جریان الکتریکی بیشتری عبور کرد که احتمالاً به علت حضور نانوذرات نقره می باشد. همچنین با گذشت زمان رسانایی سوسپانسیون نانولوله آرایش یافته افزایش یافت. در مقابل رسانایی سوسپانسیون نانولوله اکسید شده ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت. تجمع یکباره نانولوله ها در اطراف الکترود موجب بوجود آمدن پتانسیل غلظت می شود. ایجاد پتانسیل غلظتی در سوسپانسیون سبب افت اولیه جریان می شود که با ته نشین شدن مقداری از نانولوله ها بر روی الکترود پتانسیل غلظتی کم شده و جریان افزایش می یابد. بیشتر بودن وزن نانولوله های آرایش یافته باعث می شود که به یکباره در اطراف الکترود تجمع نکنند و احتمال ایجاد پتانسیل غلظتی را به حداقل می رساند. بیشترین استحکام، یکنواختی و ماکزیمم مقدار ته نشینی برای فیلم نانولوله آرایش یافته در ولتاژ 50 ولت بدست آمد. کافی بودن نیرو در این ولتاژ باعث می شود نانولوله ها با ساختاری منظم بر روی الکترود قرار بگیرند. از طرفی عدم کافی بودن نیرو و آشفته شدن سوسپانسیون به ترتیب در ولتاژ کم و زیاد باعث عدم یکنواختی و استحکام فیلم می شود. همچنین در ولتاژ پایین تر مقدار جرم فیلم نانولوله آرایش یافته در مقایسه نانولوله اکسید شده کمتر بدست آمد. این نتیجه را می توان به عدم تحرک پذیری نانولوله ها به علت سنگینی آن ها در ارتباط دانست. ماکزیمم رسانایی فیلم های نانولوله کربنی در حالت خشک و مرطوب مربوط به فیلم نانولوله 50 ولت است. وجود ساختار منظم فیلم نانولوله ها در 50 ولت و عدم وجود مقاومت هایی در بین نانولوله ها را می توان دلیلی بر این نتیجه دانست.

چکیده یکی از روش های تولید فوم سلول باز، مشبک سازی شیمیایی به وسیله محلول سود می باشد که مناسب کاربردهایی از قبیل فیلتراسیون غبارهای باردار، واشرهای آنتی استاتیک آب بندی و بسته بندی آنتی استاتیک تجهیزات الکترونیکی می باشد. در این پژوهش سینتیک واکنش کاتالیزوری و پارامترهای موثر بر افزایش سلول باز شدن فوم پلی یورتان مورد مطالعه قرار گرفت. معیارهای سینتیک واکنش، درصد کاهش وزن فوم، ارتفاع جوهر جذب شده و درصد تخلخل فوم در نظر گرفته شد. مطابق نتایج می توان گفت سرعت واکنش خوردگی فوم نسبت به کاتالیزور سود از مرتبه اول بوده است. ارتفاع جوهر جذب شده متناسب با درصد کاهش وزن فوم شد. همچنین نتایج سرعت واکنش خوردگی با مدل هسته ترکیب نشده تطابق داشته و انحراف جزئی آن به عدم یکنواختی اندازه حفرات در قسمت های داخلی فوم نسبت داده شد. بررسی استحکام فشاری نشان داد با حذف دیواره سلولی، مدول الاستیسیته فوم سلول باز نسبت به فوم خالص کاهش می یابد. در پژوهش های مشابه برای افزایش رسانایی فوم کامپوزیت سلول باز، از پراکنش نانولوله های کربنی عامل دار شده استفاده شده که این کار به علت لزجت زیاد رزین با محدودیت مواجه شده بود. در این پژوهش برای پراکندگی بهتر نانولوله های کربنی عامل دار، از روش غوطه وری استفاده شد. مطابق نتایج رسانایی سطحی و جذب الکتریکی در فوم نانو کامپوزیت، با افزایش غلظت، نانولوله های کربنی بیشتر در سطح تجمع پیدا می کند. در اثر شست و شوی فوم نانو کامپوزیت در فراصوت، رسانایی سطحی آن با زمان، روند نمایی نزولی داشته و همچنان با غلظت اولیه نانولوله در سطح رابطه خطی دارد. همچنین می توان گفت مقدار نانولوله در هر نقطه از سطح کامپوزیت متناسب با غلظت نانولوله همان نقطه در محلول است. کلمات کلیدی: فوم، پلی یورتان، سلول باز، مشبک سازی شیمیایی، نانولوله کربنی و نانو کامپوزیت

نانولوله های کربنی دارای خواص گرمایی، الکتریکی و مکانیکی منحصر بفردی هستند. اما به واسطه وجود نیروی واندروالس قوی بین لایه های نانولوله های کربنی، کمتر استفاده می شوند. چرا که نیروی واندروالس باعث عدم پراکندگی و واکنش پذیری کم نانولوله های کربنی با سایر مواد می گردد. برای پراکندگی بیشتر نانولوله ها در سوسپانسیون، از فرآیند عامل دار کردن استفاده شده،چرا که این روش عملکرد موثری در افزایش پراکندگی نانولوله ها دارد. در فرآیند عامل دار کردن، نانولوله های کربنیبا نزدیک شدن به هم، تشکیل کلوخه داده و در سوسپانسیون ته نشین می شوند. بنابراین می توان پایین بودن درجه عامل دار شدن نانولوله های کربنی را مرتبط با کلوخه شدن نانولوله ها دانست. در این پژوهش برای حل این مشکل سعی شد تا با برقراری عملیات اختلاط در مرحله وقوع واکنش، از تشکیل کلوخه ها جلوگیری کرد. در این پژوهش، برای تعیین میزان عامل دار شدن نانولوله های کربنی از تیتراسیون و برای بررسی پراکندگی آنها در سوسپانسیون از آنالیزهای مبتنی بر رسانایی استفاده شد. برای ایجاد عملیات اختلاط، دو روش تزریق گاز و سرعت پروانه به کار گرفته شد. مطابق نتایج، با افزایش شدت جریان گاز و سرعت پروانه، درجه عامل دار شدن نانولوله های کربنی بصورت یکسان افزایش یافت. چرا که افزایش دبی گاز و سرعت پروانه، هر دو باعث افزایش سطح تماس نانولوله ها با گروه های عاملی شده و درنتیجه سرعت واکنش افزایش خواهد یافت. به نظر می رسد که عملیات اختلاط بر نیروی ذره- ذره بین نانولوله ها غلبه کرده و باعث کاهش تشکیل کلوخه ها می گردد. همچنین با افزایش کسر جرمی نانولوله کربنی در فرآیند عامل دار کردن، در ابتدا درجه عامل دار شدن افزایش یافته و سپس روند نزولی خواهد داشت. می توان گفت که افزایش کسر جرمی در ابتدا باعث افزایش اتصالات مطلوب شده، اما به تدریج این افزایش کسر جرمی به اتصالات نامناسب نانولوله ها منجر شده و باعث کاهش درجه عامل دار شدن می شود. برای بررسی پراکندگی نانولوله های عامل دار شده در سوسپانسیون، پارامترهای نیمه عمر رسانایی، رسانایی بی نهایت، عدد یکنواختی و میزان پراکنش معرفی شدند. مشخص شد که پارامترهای رسانایی نهایی بعد واکنش، رسانایی بی نهایت، نیمه عمر رسانایی، عدد یکنواختی دراز مدت ، میزان پراکنش دراز مدت و همچنین درجه عامل دار شدن رابطه مستقیم و خطی دارند. بنابراین با ارتباط مطلوبی که بین این پارامترها بدست آمد، می توان تا حدودی از آنها به جای هم استفاده کرد.

لایه برداری الکتروشیمیایی از گرافیت، یکی از روش های سنتز گرافن بوده که تولید آن برای ساخت ترانزیستور های سریع و کوچک با مصرف پایین، ساخت کامپوزیت با مقاومت بالا و برای بهبود عملکرد حسگرهای گازی حائز اهمیت است. مطابق مطالعات انجام شده، علی رغم اینکه حلال و توان سل الکتروشیمیایی در این فرایند می توانند نقشی اساسی ایفا کنند، کمتر مورد بررسی قرار گرفته و پژوهش های قبلی در یک بازه ی محدودی از اختلاف پتانسیل یا جریان الکتریکی انجام شده است. در این پژوهش ابتدا تاثیر توان الکتریکی و سپس تاثیر فعال کننده سطحی بر مقدار گرافن لایه برداری شده و مقدار گروه عاملی آن بررسی شده است.