سنتز و مشخصه یابی نانو فیلترهای آلومینا-تیتانیایی به روش سل -ژل

امروزه توجه خاصی به استفاده از نانوفیلترهای سرامیکی در کاربردهای مختلف صنعتی مبذول گردیده است. در پژوهش حاضر نانوفیلترهای ترکیبی آلومینا- تیتانیایی به روش سل- ژل تولید و متغیرهای مختلف موثر بر خصوصیات زیرلایه و پوشش نانومتری آن مورد بررسی قرارگرفت. بدین منظور ابتدا زیرلایه آلومینایی به روش ریخته گری دوغابی تحت شرایط مختلف درصد پودرآلومینا، درصد چسب، درصد ماده تعلیق کننده و دمای تف جوشی تهیه گردید. تاثیر عملیات آسیاب کاری دوغاب نیز بر کیفیت و اندازه ذرات و حفرات زیرلایه بررسی شد. در این مرحله به منظور کاهش تعداد آزمایش های لازم از روش طراحی تاگوچی استفاده به عمل آمد. بر این اساس زیرلایه آلومینایی بهینه تهیه شد و پوشش تیتانیا توسط فرایند سل- ژل به روش پوشش دهی غوطه وری روی آن انجام گردید. در این مرحله متغیرهایی نظیر نسبت هیدرولیز(آب به آلکوکسید)،ph ، زمان غوطه وری وتعداد لایه های پوشش دهی مورد بررسی قرارگرفت. مشخصه یابی نمونه های زیرلایه و پوشش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش پرتو ایکس، فلورسانس پرتو ایکس، آنالیز دانه بندی توسط پرتو لیزر و آزمون های تخلخل سنجی جیوه ای و ارشمیدس انجام گرفت. نتایج اولیه نشان داد که عملیات آسیاب کاری دوغاب قبل از ریخته گری موجب کاهش قابل توجه میانگین اندازه ذرات و حفرات در زیرلایه آلومینایی می شود. شرایط مناسب برای تهیه زیرلایه آلومینایی 20% پودر، 300 میلی لیتر چسب پلی وینیل الکل به ازای 100 گرم آلومینا، آسیاب کاری دوغاب به مدت 30 دقیقه و دمای تف جوشی 1500 درجه سانتیگراد بدست آمد. تحت این شرایط زیرلایه ای عاری از ترک با میانگین اندازه خلل وفرج 268 نانومتر، درصد تخلخل سطحی 8% و درصد تخلخل باز 36% تولید گردید. محلول سل پایدار تیتانیا نیز با نسبت هیدرولیز 30 و phمعادل 9/1 حاصل گردید. همچنین بهترین شرایط عملیات غوطه وری به صورت دو مرحله ای با سرعت رفت و برگشت 18 میلیمتر بر دقیقه و زمانهای غوطه وری مرحله اول 1 دقیقه و مرحله دوم 30 ثانیه تعیین گردید. تحت این شرایط پوشش عاری از ترک یکنواختی با میانگین اندازه خلل وفرج حدود 4 تا 7 نانومتر و ضخامت 600 نانومتر روی زیرلایه آلومینایی بدست آمد.