تهیه ی نانوکامپوزیت های پلی اتیلن- خاک رس به روش آسیاکاری پر انرژی ومطالعه ی مورفولوژی، بلورینگی و پایداری گرمایی آن ها و مطالعه ی سینتیک بلوری شدن غیرهم دمای نانوکامپوزیت های پلی اتیلن- خاک رس و تهیه، مشخصه یابی و اندازه گیری برخی از خواص انتقالی نانوسیالات مغناطیسی ?-fe2o3 و fe3o4

در دهه ی اخیر، نانوکامپوزیت های پایه پلیمری به دلیل خواص منحصر به فرد فیزیکی و شیمیایی، از نظر تحقیقات پایه و کاربردهای صنعتی مورد توجه ویژه قرار گرفته اند. در بین این گروه از مواد مهندسی، نانوکامپوزیت های پلیمر- خاک رس به دلیل خواص قابل ملاحظه نسبت به پلیمر خالص از قبیل خواص مکانیکی بهتر، پایداری گرمایی بیشتر، ضریب انبساط گرمایی کمتر و نفوذ پذیری گاز مورد توجه بیشتری قرار دارند. اولین قسمت این پایان نامه، چهار هدف اصلی را دنبال می کند. اولین هدف، تهیه ی نانوکامپوزیت های پلی اتیلن- خاک رس با روش آسیاکاری پر انرژی به عنوان یک روش جدید و مشخصه یابی آن ها با استفاده از روش های متفاوت می باشد. دومین هدف، بررسی مورفولوژی نمونه های پلی اتیلن خالص و نانوکامپوزیت های پلی اتیلن- خاک رس آسیاکاری شده می باشد. بدین منظور مورفولوژی و اندازه ی ذرات پلی اتیلن خالص و نانوکامپوزیت ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز الک مورد بررسی قرار گرفت. بررسی تأثیر همزمان زمان آسیاکاری و مقدار خاک رس بر مورفولوژی و دانه بندی پودر پلی اتیلن مورد توجه و حائز اهمیت است. نتایج نشان می دهد که میانگین اندازه ی ذرات پلی اتیلن آسیاکاری شده بیشتر از پلی اتیلن بدون آسیاکاری است زیرا مکانیسم غالب در طی آسیاکاری پدیده ی جوش می باشد. همچنین اندازه ی ذرات نانوکامپوزیت های پلی اتیلن- خاک رس با افزایش مقدار خاک رس بعد از آسیاکاری افزایش پیدا می کند. سومین هدف بررسی درجه ی بلورینگی پلی اتیلن و نانوکامپوزیت های آن با روش پراش پرتو x می باشد. همچنین اثر زمان آسیاکاری و مقدار خاک رس بر درجه ی بلورینگی پلی اتیلن نیز بررسی شد. نتایج نشان می دهد که زمان آسیاکاری بر بلورینگی پلی اتیلن به ویژه در زمان های اولیه ی آسیاکاری اثر زیادی دارد و درجه ی بلورینگی پلی اتیلن با افزایش خاک رس کاهش می یابد. آخرین هدف این قسمت، مطالعه ی پایداری گرمایی پلی اتیلن و نانوکامپوزیت های پلی اتیلن- خاک رس با استفاده از آنالیز وزن سنجی گرمایی است. اثر زمان آسیاکاری و مقدار خاک رس بر پایداری گرمایی پلی اتیلن نیز بررسی شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش زمان آسیاکاری اتلاف جرم پلی اتیلن خالص به دماهای بالاتر انتقال می یابد. افزودن خاک رس می تواند به طور قابل ملاحظه ای دمای تخریب پلی اتیلن را افزایش دهد و از طرف دیگر تخریب آغازین پلی اتیلن را سرعت بخشد. سینتیک بلوری شدن پلیمرهای نیمه بلورین برای دهه های متمادی موضوع مورد توجه بسیاری از تحقیقات بوده است. اگرچه آنالیز فرایند بلوری شدن غیرهم دما به دلیل تغییر پیوسته ی شرایط خارجی نظیر دمای بلوری شدن ممکن است نسبت به فرایند هم دما پیچیده تر باشد، ولی تعیین آن اطلاعات فراوانی را در مورد گذار بلوری در اختیار می گذارد. هدف اصلی قسمت دوم مطالعه ی حاضر، تحقیق بر روی سینتیک بلوری شدن غیرهم دمای pe و نانوکامپوزیت های پلی اتیلن- خاک رس (pecn) در سرعت های سردسازی متفاوت است. برای رسیدن به این هدف، داده های تجربی مربوط به pe خالص و pecn با 15% وزنی (pecn15) بعد از 60 ساعت آسیاکاری به روش گرماسنجی تفاضلی روبشی بدست آمد. معادلات اَورامی، اوزاوا و مو برای توصیف رفتار بلوری شدن غیرهم دما و تعیین پارامترهای بلوری شدن استفاده شد. همچنین انرژی فعال سازی برای بلوری شدن غیرهم دمای pe و pecn15 به روش کیسینجر محاسبه شد. آنالیز سینتیکی نشان می دهد که معادله ی اوزاوا نمی تواند توصیف مناسبی را برای بلوری شدن غیرهم دمای pe و pecn15 فراهم آورد، اما روش لیو توانست به طور موفقیت آمیزی بلوری شدن غیرهم دمای نمونه ها را توصیف کند. سرعت بلوری شدن pecn15 از pe خالص بیشتر است. علاوه بر این خاک رس می تواند قابلیت pe را برای بلوری شدن هنگامی که در سرعت سردسازی واحدی از حالت مذاب سرد شود، افزایش دهد. نانوسیال مغناطیسی یا فروسیال به خاطر برخی از خواص منحصر به فرد به عنوان یک سیال هوشمند رفتار می کند. مطالعه ی خصوصیات انتقال گرما نانوسیالات مغناطیسی بسیار مورد توجه قرار دارد. این نانوسیال به ویژه از نظر مطالعات بنیادی در زمینه ی رفتار گرمایی نانوسیالات مغناطیسی و توسعه ی ابزارهای گرمایی کاربردی در تعدادی از حوزه ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در سومین قسمت این پایان نامه، مطالعه ی هدایت گرمایی نانوسیالات 4o3fe در آب و ویسکوزیته ی نانوسیالات 3o2fe-? در گلیسرول ارائه می گردد. برای رسیدن به این هدف، نانوذرات سوپرپارامغناطیس 4o3fe به روش هم رسوبی شیمیایی در شرایط مختلف تهیه و نانوسیالات 4o3fe با پراکنده کردن این نانوذرات در آب مقطر به عنوان سیال پایه تهیه شدند. به منظور بهبود در پراکندگی نانوذرات 4o3fe در آب مقطر از تترامتیل آمونیم هیدروکسید استفاده شد. هدایت گرمایی موثر نانوسیالات 4o3fe در دماها و کسرهای حجمی متفاوت به طور تجربی اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد که هدایت گرمایی نانوسیالات 4o3fe در دمای ?c 40 به ازای افزایش کسر حجمی به 3% حجمی تا 5/11% افزایش می یابد. نتایج تجربی با چند مدل نظری مختلف نیز مقایسه گردید. همچنین نانوذرات 3o2fe-? به روش گرمادهی محلول تهیه و در گلیسرول به عنوان سیال پایه پراکنده شدند. ویسکوزیته ی نانوسیالات 3o2fe-? در گلیسرول به عنوان تابعی از کسرحجمی، دما و نرخ برشی اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد که نانوسیالات 3o2fe-? در گلیسرول، سیالاتی غیرنیوتنی با رفتار رقیق شدن برشی هستند و رفتار رقیق شدن برشی در کسرهای حجمی بزرگتر و دماهای پایین تر مشهودتر است. ویسکوزیته ی نانوسیالات به طور قابل ملاحظه ای با افزایش دما کاهش یافته و با افزایش کسرحجمی نانو ذرات افزایش می یابد. رفتار رئولوژیکی نانوسیالات 3o2fe-? در گلیسرول را نمی توان با مدل های انیشتن، برینکمن و بچلور توصیف کرد، در حالی که وابستگی دمایی ویسکوزیته ی این نانوسیالات به خوبی با معادله ی vft توصیف می شود.