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 به واسطه وجود نیروی واندروالس قوی بین لایه های نانولوله های کربنی کاربردی نمی گردد. بر همین اساس، برای افزایش برهمکنش این مواد با سایر مواد، عامل دار کردن پیشنهاد گردیده است و گروه های عاملی مختلفی توسط دانشمندان به ابتدا و جداره نانولوله های کربنی اضافه گردید. در بین عوامل مختلف اضافه شده به سطح نانولوله های کربنی، دی آمین ها به دلیل وجود دو گروه آمینی از اهمیت بسزایی برخوردار هستند. در حقیقت از دی آمین ها به عنوان یک پل برای نشاندن سایر گروه های عاملی استفاده می کنند. به منظور نشاندن گروه های دی آمین روش های مختلفی توسط محققان گزارش شده است اما بیشتر روش های گزارش شده سخت، زمانبر و چندمرحله ای می باشد. تولید یون دیازونیوم به کمک آمین ها به سرعت انجام می گیرد و این فرایند می تواند راهکار مناسبی جهت اضافه کردن دی آمین ها به سطح نانولوله های کربنی باشد. علاوه بر این، روش مایکروویو نیز به عنوان روشی سریع و شناخته شده پیشنهاد گردیده است.سه مکانیسم هدایت، پلاریزاسیون و قطبی شدگی بین صفحه ای باعث ایجاد نقاط داغی در نانولوله های کربنی میشود. احتمالا تلفیق روش مایکروویو و استفاده از روش تولید یون دیازونیوم می تواند روش جالب و سریعی برای نشاندن گروه های حاوی آمین بر روی نانولوله های کربنی باشد. لذا در این مطالعه ما به کمک تولید یون دیازونیوم تحت امواج مایکروویو، یک سری از دی آمین ها را به سطح نانولوله های کربنی اضافه کردیم. این واکنش با سرعت بالا و به صورت تک مرحله ای انجام گرفت. گروه های عاملی موجود بر روی نانو لوله های کربنی به کمک طیف سنجی مادون قرمز و دستگاه گرماوزن سنج بررسی گردید. تغییرات ساختاری نانولوله های کربنی بعد از عامل دار کردن به کمک طیف سنجی رامان معین گردید. به جهت بررسی مورفولوژی از دو دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری استفاده شد. دستگاه های مذکور شکل گیری گروه های عاملی بر روی سطح نانولوله های کربنی را تایید کردند. مطاله دیگری جهت نشاندن گروه های لیزین و یک گروه از اتانول آمین ها بر روی سطح نانولوله های کربنی انجام گرفت. در این بخش نیز به کمک روش مایکروویوگروه های لیزین به نانولوله های کربنی اضافه گردید. مجددا، دستگاه های تعیین مشخصات مادون قرمز، گرما وزن سنج و میکروسکوپ الکترونی عبوری برای بررسی گروه های عاملی و مورفولوژی ما را یاری دادند. از جمله مزایای اصلی این مکانیسم می توان به تک مرحله ای بودن، درجه عاملی بالا، فرایند تولید ساده و کم هزینه و ساخت سوسپانسیون های پایدار را می توان نام برد. نتایج نشان داد که عامل دارکردن به روش تولید یون ناپایدار دیازونیوم برای نشاندن گروه های محتوی آمین نوع اول به مراتب بهتر از سایر روش ها مانند آمیداسیون می باشد. ضمنا برای اضافه کردن عامل های محتوی گروه های هیدروکسیل، فرآیند افزایش الکترون دوستی به مراتب عملکرد بهتری را نسبت به سایر روش ها مانند استری شدن دارد. از سوی دیگر گروه های عاملی درجه عامل دار شدن متفاوتی را نشان داده اند که به شرح زیر میباشد. نانولوله های عامل دار شده با اتیلن دی آمین > عامل دار شده با هگزا متیلن دی آمین > عامل دار شده با دی آمینو بنزن ضمنا گروه های دی آمینی آلیفاتیک نشان دادند که می توانند به مانند یک پل در بین نانولوله های کربنی عمل کنند در حالی که گروه های آروماتیکی اینگونه نبودند.

در این پژوهش، به بررسی اثر افزودن نانولوله های کربنی اولیه و عامل دار شده بر روی عملکرد حرارتی ترموسیفون بسته دوفازی پرداخته شده است. از آنجا که یکی از مشکلات اساسی نانولوله های کربنی در حلال های قطبی مثل آب پایداری آنها می باشد. به همین منظور، از دو مکانیسم متفاوت عامل دار کردن برای حل این مشکل استفاده شد. عامل دار کردن کوالانسی و غیر کوالانسی با گروه های آب دوست و فعال کننده های سطحی دو روش اصلی افزایش پراکندگی نانولوله های کربنی در حلال ها می باشد. ابتدا فعال کننده سطحی صمغ عربی به مخلوط آبی حاوی نانولوله کربنی اضافه شد و خواص حرارتی آن بررسی گردید.در مطالعه دیگر، نانوذرات نقره آماده گردید و سپس به نانولوله های عامل دار شده اضافه گردید. مورفولوژی نانولوله کربنی عامل دار شده با نقره توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری( tem ) بررسی گردید. بازده، مقاومت و عدد ناسلت از جمله خصوصیات انتقال حرارت در ترموسیفون است که مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش غلظت و توان ورودی بازده حرارتی بهبود می یابد. اما این بهبود برا ی نانوسیال (نانولوله کربن-نقره/آب) در همه ی غلظت ها نسبت به نانوسیال (نانولوله کربن/آب) بیشتر بوده است. همچنین مقاومت حرارتی ترموسیفون نیز با افزایش توان ورودی و غلظت نانوسیال، کاهش می یابد. کمترین مقاومت حرارتی در کلیه توان های ورودی مربوط به نانوسیال (نانولوله کربن-نقره/آب) در غلظت 1% وزنی می باشد. علاوه بر این، عدد ناسلت در ترموسیفون نیز مورد بررسی قرار گرفت. عدد ناسلت با افزایش توان وروردی و غلظت نانوسیال به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. با این حال، افت فشار خلاء نیز به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای جوشش در سیالات مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افت فشار خلاء برای سوسپانسیون نانولوله کربن-نقره کمتر از آب است در صورتی که این افت برا ی سوسپانسیون شامل نانولوله کربنی به مراتب بیشتر است. بطورکلی نانوسیال (نانولوله کربن-نقره/آب) در تمامی حالات بهترین عملکرد حرارتی را نسبت به نانوسیال (نانولوله کربن/آب) و همچنین آب خالص داشته است.

در این مطالعه شبیه سازی یک مدول جدید از رآکتور غشایی برای فرآیند شیفت آب-گاز مورد مطالعه قرار گرفته است. از آنجا که این فرآیند به شدت تحت تاثیر تعادل می باشد، برای حل مشکل تعادل و رسیدن به تبدیل مورد نظر و تولید مناسب هیدروژن بدون وجود منوکسید کربن در آن،باید از رآکتور غشایی استفاده کنیم. در رآکتورهای غشایی معمول برای انجام فرآیند شیفت آب-گاز معمولا از غشا آلیاژ پالادیم (انتخاب پذیر نسبت به هیدروژن) استفاده می شود. در مواردی اندک از غشا پلی ونیل الکل (انتخاب پذیر نسبت به دی اکسید کربن) نیز استفاده شده است.در این مطالعه رآکتور غشایی فرآیند شیفت آب-گاز به طور همزمان هم از غشا آلیاژ پالادیم و هم از غشا پلی ونیل الکل در کنار یکدیگر در ساختار رآکتور غشایی استفاده شده است.استفاده از دو غشا به طور همزمان، بر مشکل تعادل فائق آمده و منجر به هر چه بیشتر مصرف شدن منوکسید کربن و همچنین تولید مضاعف هیدروژن می گردد. شبیه سازی انجام شده در این زمینه، یک بعدی و غیر ایزوترمال بوده و اثرات نوع خوراک و پارامتر های عملیاتی روی انواع رآکتور های پیوسته و ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج شبیه سازی، مشاهده می گردد که با افزایش فشار خوراک تا 20 بار حجم رآکتور دو غشایی 7/0 رآکتور غشایی آلیاژ پالادیم می باشد. همچنین میزان تبدیل منوکسید کربن برای رآکتور دو غشایی جریان جاری در شرایط یکسان 15/0 بیشتر از انواع دیگر می باشد. از طرفی اثر میزان هیدروژن موجود در خوراک برای دامکولرهای کمتر از 1 بر روی بازیابی هیدروژن بسیار محسوس بوده، به طوری که در دامکولر 5/.، اختلاف بازیابی هیدروژن بین خوراک با هیدروژن بالا و خوراک با هیدروژن پایین حدود 35/0 می باشد. به طور کلی نتایج بدست آمده حاکی بر بازدهی بالای رآکتور دو غشایی جریان جاری برای فرآیند شیفت آب-گاز در مقایسه با حالت های دیگر از جمله رآکتور تک غشایی جریان جاری می باشد.

اتیل استات یکی از مهمترین حلال های مورد استفاده در صنعت است. از اتیل استات بعنوان یک حلال و رقیق کننده که دارای مزایایی ازجمله: قیمت پایین، دسترسی آسان، سمیت کم و عطر و بوی مطبوع است، استفاده می شود. این ماده محصول واکنش استری شدن اسید استیک و متانول می باشد که واکنش آن تعادلی بوده و در آن آب محصول جانبی محسوب می شود. درصد تبدیل در این واکنش بدلیل محدودیت اعمال شده توسط تعادل ترمودینامیکی کم است. بنابراین برای افزایش درصد تبدیل و تولید هرچه بیشتر استر باید تعادل واکنش را برهم زد و کاری کرد تا واکنش به سمت تشکیل استر پیش برود. اینکار را می توان توسط حذف آب با غشا در فرآیند تراوش تبخیری انجام داد. تراوش تبخیری یکی از فرآیندهای جداسازی غشایی است که در آن انتقال جرم در میان غشا در اثر به وجود آمدن یک بخار با فشار کم در سمت پایین دست جریان صورت می گیرد. تراوش تبخیری معمولا بدلیل جداسازی بهتر به صورت یک فرآیند ترکیبی با سایر فرآیندهای جداسازی نیز بکار می رود. راکتورهای غشایی نمونه ای از این فرآیندهای ترکیبی است. در سال های اخیر توجه به راکتورهای غشایی بیشتر شده است. اگر غشا در یک راکتور بکار گرفته شود می توان با حذف یکی یا بیشتر از محصولات در واکنش، تعادل ترمودینامیکی را از بین برد و باعث افزایش درصد تبدیل واکنش شد. راکتورهای غشایی بدلیل محدود نشدن بازده فرآیند جداسازی تراوش تبخیری توسط فراریت نسبی اجزا و همچنین مصرف انرژی کمتر در مقایسه با تقطیر جایگزین مناسبی برای تقطیر واکنشی هستند. به همین منظور مدل سینتیکی برای واکنش استری شدن اسید استیک و اتانول در یک راکتور تراوش تبخیری ارائه شده است. نتایج حاصل از مدل برای تغییرات درصد تبدیل اتانول بر حسب زمان و مقدار آب موجود در راکتور بر حسب زمان در شرایط دمایی k363t=، غلظت کاتالیست g/l100cc=، نسبت مول اولیه اتانول به اسید استیک برابر یک و نسـبت سطـح موثـر غشــا به حـــجم مخــلوط m-1250s/v= بدست آمد و با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده و تطابق خوبی بین آن ها بوده است. برای نشان دادن اهمیت تراوش تبخیری، نتایج حاصل از مدل در حالت واکنش همراه با تراوش تبخیری با حالت واکنش بدون تراوش تبخیری آن هم در شرایط عملیاتی یکسان مقایسه شد. این مقایسه افزایش درصد تبدیل اتانول از 68% به 97% نشان داد. نتایج حاصله از مدل به طور کلی نشان داد که راکتور تراوش تبخیری دارای پتانسیل خوبی برای افزایش درصد تبدیل در واکنش های برگشت پذیر (به خصوص استری) و همچنین تولید آب به عنوان محصول دارد. کارایی راکتور غشایی با بررسی تاثیرات پارامترهای گوناگون مانند دما، غلظت کاتالیست، نسبت واکنش دهنده ها و نسبت سطح موثر غشا به حجم مخلوط واکنش بر روی درصد تبدیل اتانول و مقدار آب موجود در مخلوط تحلیل شد.

در این مطالعه یک روش اکسایش- برشی با استفاده از ماکرویوو برای خالص سازی نانولوله های کربنی چند دیواره که به روش رسوب بخارات شیمیایی سنتز شده اند مورد بررسی قرار گرفته است. اثر زمان های عملیاتی مختلف (5 ،10 ،20، 30 و 40 دقیقه) با استفاده از مخلوط پرمنگنات پتاسیم و اسید سولفوریک به نسبت مولی 3 به 1روی خالص سازی از نانولوله های کربنی بررسی شد. نمونه های اولیه و مورد عملیات به وسیله ی طیف سنج های مرئی و فرابنفش (uv–visible) و رامان(raman) و نیز میکروسکوپ های نوری(om) و الکترونی تراگسیلی (tem) و روبشی (sem) آنالیز شدند. نتایج نشان دادند که ناخالصی های کاتالیستی بیرونیِ نانولوله های کربنی، در طول 10 دقیقه از بین می روند. در ادامه ی عملیات با برش تدریجی دیواره های گرافیتی نانولوله های کربنی طی 20دقیقه، کاتالیست های درون نانولوله ها نیز حذف می گردند. افزایش زمان اکسیداسیون نانولوله های کربنی باعث باز شدن طولی دیواره های گرافیتی نانولوله های کربنی و تولید نوارهای گرافن می شود. با این حال تمامی ناخالصی های کربنی، قبل از 10 دقیقه اکسیده شده و از بین می روند. این روش به علت سهولت و سرعت در انجام عملیات، می تواند به عنوان یک روش موثر در خالص سازی نانو لوله های کربنی مورد استفاده قرار بگیرد.

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.

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.

رسوب و چسبندگی مواد یکی از مشکلاتی است که در صنایع مختلف و بخصوص در صنعت نفت وجود دارد . این رسوبات باعث کاهش بازده تولید و همچنین عمر و زمان ماندگاری بسیاری از تجهیزات مورد استفاده شده و در برخی موارد تعویض قطعات و توقف فرآیند، هزینه های فراوانی خواهد داشت. تولید و حمل و نقل و نگهداری سیالات نفتی به شدت تحت تاثیر ته نشین شدن ذرات معلق در چاه های نفت، لوله های انتقال و یا مخازن نگهداری آنها است. گرفتگی خطوط لوله به علت رسوب مواد آلی سنگین باعث انسداد و یا کاهش جریان در آن شده، و با کاهش راندمان و یا در موارد حاد تر باعث توقف کامل فرآیند خواهد بود. در این تحقیق چسبندگی سیالات سنگین نفتی بر روی سطوح فولاد ضد زنگ ، با ایجاد ساختار مرتبه ای میکرو-نانو و با تقلید از سطوح در طبیعت و پوشش دهی فلوئوروپلیمر کاهش داده شد. ساختار میکرو – نانو با لایه نشانی های مکرر دی اکسید سیلسیم و کنترل اندازه ذرات در هر لایه انجام شد. در بعضی نمونه ها برای افزایش زبری سطح از سمباده- زنی و یا شن پاشی قبل از پوشش دهی استفاده شد. پوشش پرفلوئورودسیل تری اتوکسی سیلان با اتصال گروههای دارای انرژی سطح پایین به سطح فلز به روش پاششی، باعث کاهش انرژی سطح نمونه ها شد و زاویه تماسی قطره نفت تا 112 درجه بر روی سطوح پوشش داده شده اندازه گیری شد، که افزایش قابل ملاحظه ای نسبت به سطوح بدون پوشش با زاویه 8/32 داشت. به منظور بررسی رفتار ترشوندگی سطوح، از آب و اتیلن گلیکول استفاده شد که خواص فوق آب گریزی و فوق روغن گریزی را نشان داد.

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.

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.

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.

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.

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.

چکیده ندارد.