تعلیق و پایدارسازی نانو ذرات خاک رس در بسترهای آبی- الکترولیتی با شوری زیاد در صنایع مختلفی همچون حفاری نفت ، ازدیاد برداشت و رفع مشکلات تولید از مخازن نفتی حائز اهمیت فراوان می باشد.اصلاح سطحی نانو ذرات خاک رس از جمله روشهای کار آمد در این راستا بشمار می آید.در این تحقیق ، اصلاح سطحی ذرات نانو خاک رس بنتونایتی از طریق پیوند زنی کو پلیمرهای مختلف شامل کوپلیمر پلی وینیل پیرولیدون-کو-پلی استایرن (pvp) ،کوپلیمر پلی دی آلیل دی متیل آمونیوم کلرید – کو- پلی اکریل آمید(pdadmac) و کوپلیمر پلی متیل متاکریلات- کو – متاکریلیک اسید(pmma) بر سطوح آن صورت گرفته است. بازدهی واکنش پیوند زنی با استفاده ازروشهای ftir ،tga و xrd سنجیده شد. نتایج حاصله حاکی از پیوند شدن موفقیت آمیز کوپلیمرهای pvp و pdadmac بر سطوح خارجی نانو ذرات می باشد. از طرف دیگر اکثر ملکولهای کوپلیمر pmma در میان لایه های نانو ذرات خاک رس نفوذ کرده و بر سطوح داخلی ذرات پیوند شده اند. همچنین با استفاده از روشهای کدورت سنجی ، پتانسیل زتا و تفرق نور نشان داده شد که سرعت ته نشینی نانو ذرات اصلاح شده در بستر آب شور (با غلظت نمک بیش از 130000 گرم بر لیتر) به مراتب کمتر از نانو ذرات اولیه مبی باشد.این امر به حضور کو پلیمرهای پیوندشده بر سطح نانو ذرات ونقش آنها در جلوگیری از تجمیع و رسوب آنها نسبت داده شد.همچنین به منظور افزایش بیشتر پایداری نانو ذرات اصلاح شده در بستر آبی با شوری زیاد از پلی اکریل آمید هیدرولیز شده (phpa) آنیونی نیز در محیط استفاده گردید. حضور phpa در اطراف نانو ذرات به افزایش ضریب حفاظت از آنها در مقابل یونهای موجود در الکترولیت و در نتیجه مقابله با لخته شدن و رسیدن به پایداری بیشتر آنها در آب شور انجامید.در نهایت تمایل ترمودینامیکی نانو ذرات اصلاح شده به گونه های پلیمری باردار (پلی اکریل آمیدهای کاتیونی و آنیونی) وهمچنین انرژی بر هم کنش آنها با یکدیگر ازطریق روشهای جذب لانگ میر و پتانسیومتری با حسگر غشایی یون گزین تعیین گردید. پایدارترین نانو کلی اصلاح شده با انرژی گیبس منفی مربوط به pvp-nanomer می باشد که دردمای 75 درجه سانتیگراد و درمحیط آب مقطر 41/5- و در محیط الکترولیت 41/3- کیلو ژول بر مول می باشد. پتانسیل زتا این نانو کلی نیز در آب مقطر حدود 20- و در الکترولیت 10- میلی ولت است.

در این تحقیق تأثیر حضور مقادیر بسیار کم نانو صفحات گرافن اکساید بر سازوکار جداسازی گاز co2 توسط دو غشا تهیه شده از پلی دی متیل سیلوکسان لاستیکی (pdms)و پلی اتر ایمید شیشه ای (pei) بررسی شد. همچنین بکارگیری نانو ذرات گرافن اکساید پیوند خورده با گروههای اتیلن اکساید (eo)، و آمین در بستر پلی ایمید و کمک به بهبود انتخاب پذیری غشاهای حاصل، از طریق فعالسازی سازوکار انتخاب پذیری چندگانه در آنها، دیگر هدف تحقیق پیش رو بود. نانو صفحات گرافنی و غشاهای تهیه شده توسط آزمونهای طیف سنجی مادون قرمز (ftir)، پخش اشعه ایکس (xrd) گرماسنجی وزنی (tga) میکروسکوپی الکترونی روبشی میدان گسیلی (fe-sem) گرماسنجی روبشی تفاضلی (dsc) و جذب حلال مورد بررسی قرار گرفتند. تراوش پذیری غشاهای تهیه شده برای گازهای خالص دی اکسیدکربن و متان نیز به کمک یک سامانه غشایی فشار ثابت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی های ریخت شناسی، بر پخش مناسب نانو صفحات گرافن اکساید در بستر پلیمرهای مورد استفاده دلالت داشت. همچنین نتایج حاصل از آزمون های تراوش پذیری گاز در غشاها نشان داد که افزودن 25/0 درصد وزنی گرافن اکساید در pei و 5/0 درصد وزنی go در pdms منجر به افزایش همزمان عبورپذیری co2 (به ترتیب15/1 و 3/1 برابر) و انتخاب پذیری co2/ch4 (به ترتیب6/1 و 2 برابر) میشود. این امر به قابلیت صفحات گرافن اکساید در برهمکنش ترجیحی با گازco2 از یک طرف و ایجاد مسیر زیگزاگی و کاهش حجم آزاد بسترها به نفع عبور co2 از طرف دیگر، نسبت داده شد. بعلاوه، با ترکیب اثر انتخاب پذیریهای چندگانه بیشترین مقدار انتخاب پذیری co2/ch4 در غشای حاوی 75/0 درصد وزنی گرافن آمینه /پلی اترایمید معادل با 140 حاصل شد و عبوردهی co2 در این غشا برابر با 57/1 برر بود. این مقدار انتخابپذیری بالا و کمتر گزارش شده برای پلی ایمید ناشی از واکنش خود به خودی co2 با گروههای آمینه پیوند خورده بر سطح نانو ذرات تلقی گردید. نهایتاً مقایسه نتایج بدست آمده با نمودار رابسون بهبود کارآیی غشاهای نانوکامپوزیتی در مقایسه با غشاهای خالص را تأیید نمود.

امروزه کامپوزیت ها به دلیل دارا بودن وزن کم و مقاومت مکانیکی بالا در بسیاری از کاربردهای صنعتی مطرح می باشند. در این تحقیق بر روی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پلی پروپیلن، لاستیک ضایعاتی، خاک رس مطالعه صورت گرفته است. در این پژوهش حضور همزمان پودر لاستیک ضایعاتی و نانوذرات خاک رس در بستر پلی پروپیلن بمنظور دستیابی به ترکیبی با مجموعه ای از خواص بهینه در دستور کار است. در این راستا ابتدا با توجه به ترکیب و مقدار اجزاء تشکیل دهنده کامپوزیت مورد مطالعه، با استفاده از روش طراحی مخلوط و نرم افزارminitab16 ، درصد ترکیب مواد نانوکامپوزیت تعیین شد. سپس مواد نانوکامپوزیت سه گانه با درصد ترکیب های متفاوت به روش اختلاط مذاب و با استفاده از دستگاه اکستردور دوپیچه تهیه شد. پس از انجام آزمون های کشش، ضربه و گرفتن تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی میدانی، خواص و اثر برهمکنش مواد ترکیبی بررسی شد. پس از ساخت نانوکامپوزیت به روش اختلاط مذاب و بررسی تجربی برخی از خواص مکانیکی آن، مانند مدول یانگ و مقاومت به ضربه، نتایج مزبور با تئوری های موجود مانند هالپین-تسای و قانون مخلوط ها مقایسه شده است. در نهایت مدل هایی برای پیش بینی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های سه تایی مانند مدول یانگ، مقاومت ضربه و کرنش شکست ارائه شده است. در نهایت مشاهده شد که اضافه کردن نانوذره خاک رس موجب افزایش استحکام ماده می شود و افزودن لاستیک موجب بالا بردن خاصیت چقرمگی کامپوزیت می شود. افزودن pp-g-ma نقش سازگارکنندگی مثبتی در بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت دارد.

مواد اَبَر متخلخل آلی توجه بسیاری را در سال های اخیر به خود جلب کرده اند. در این تحقیق برای ساخت نمونه ها از رزین نوالاک به همراه هگزامین به عنوان مونومر اولیه در محیط اشباع از حلال استفاده شده است و به منظور عملیات خشک کردن ژل های آلی از روش خشک کردن در شرایط محیطی سود برده شده است. هدف از این پژوهش در مرحله اول بررسی ریز ساختار و ریخت شناسی نمونه های به دست آمده از این روش است. برای این منظور نمونه هایی با پنج غلظت متفاوت تهیه شد و از روش تخلخل سنج جیوه ای برای بررسی اندازه تخلخل و توزیع اندازه تخلخل و تاثیر فشار ایزو استاتیک بر نمونه های توده ای به همراه تصاویر میکروسکوپ الکترونی کمک گرفته شده است. در آزمون تخلخل سنج جیوه ای به منظور بررسی دقیق تر داده ها باید از دو مدل نفوذ جیوه ای در کنار مدل فروپاشی استفاده شود. بررسی ها نشان داد که با افزایش غلظت توزیع اندازه تخلخل به سمت تخلخل های ریزتر جا به جا می شود. به طوریکه بیشینه توزیع اندازه تخلخل با افزایش غلظت، از 1200نانومتر برای نمونه 10% به مقدار 9 نانومتر برای نمونه 35 % می رسد. در واقع می توان نمونه های با غلظت های 25% و 35% را در محدوده نانو ساختار به حساب آورد. علاوه بر این تمام آزمون ها، تغییر ریز ساختار را تایید کرده و می توان گفت که با افزایش غلظت ریز ساختار از حالت کلوئیدی به ریز ساختار پلیمری تغییر می کند به طوریکه در غلظت 25% آغاز انتقال ریز ساختار اتفاق می افتد و در نمونه 35% ساختار پلیمری غالب می شود. در قسمت دیگر این پژوهش به منظور کاهش شکنندگی این مواد از لاستیک اکریلو نیتریل بوتادین به عنوان عامل چقرمگی استفاده شده است. در این مرحله سه نوع فرمول بندی مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که نمونه ها دارای حجم تخلخل پایین و اندازه تخلخل کمتر از 300 نانومتر است با اضافه نمودن لاستیک به زمینه نووالاک ریز ساختار متفاوتی را مشاهده می کنیم و به جای ساختار انبوهه ای، دیواره های منسجم در کنار حفرات بزرگ دیده می شود و در واقع ساختار اَبَر متخلخل را نتیجه نمی دهد ولی این دو ماده در کنار ریخت شناسی هسته- پوسته را به وجود می آورند و بر همکنش بسیار مناسبی را نتیجه می دهند.

بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی و الکتروشیمیایی پلیمر ارزان قیمت و در دسترس کیتوسان مهم ترین چالش مرتبط با استفاده از آن به عنوان غشای تبادل پروتون در پیل های سوختی متانول مستقیم (dmfc) بشمار می رود. اصلاح شیمیایی کیتوسان و نیز استفاده از نانوذرات بر پایه گرافن اکساید می تواند در این زمینه مفید واقع شود. بنابراین در این تحقیق، مطالعه ویژگی های غشای تبادل پروتون متشکل از بستر کیتوسان (ch) و کیتوسان سولفاته (chs) و نانوذرات گرافن اکساید اولیه (go) یا اصلاح شده (sgo) به منظور بهره برداری از آنها در dmfc مدنظر قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمون های ft-ir، xrd و afm حاکی از توزیع مناسب نانوذرات در بستر پلیمری بود. همچنین، حضور نانوذرات اصلاح شده بدلیل برهمکنش های مناسب با بستر پلیمری به افزایش پایداری حرارتی و مکانیکی غشاهای نانوکامپوزیتی انجامید. بعلاوه، نتایج آزمون های تعیین ظرفیت تبادل یونی و هدایت پروتونی نشان داد که نانوذرات اصلاح شده با ایجاد مجراهای پیوسته ناشی از برهمکنش های اسیدی-بازی فی ما بین گروه های سولفونیک اسید و آمید، توسعه مکانهای با مقاومت اندک در برابر پرش پروتون را تسهیل می نمایند. بر این اساس، ظرفیت تبادل یونی و هدایت پروتونی غشا بستر مخلوط حاوی 5 درصد وزنی از sgo (sgo5ch/chs/) به ترتیب 23% و 260% نسبت به غشای ch/chs افزایش یافت. انتخاب پذیری (نسبت هدایت پروتونی به عبوردهی متانول) غشای sgo5ch/chs/ نیز 4 برابر غشای اولیه بود. نهایتا، نتایج تجربی هدایت پروتونی غشاهای تهیه شده از سازگاری خوبی با پیش بینی یک مدل اخیرا اصلاح شده بر پایه معادلات نرنست-پلانک برخوردار بود.

پر مرغ به عنوان منبع مهمی از زیست پلیمرهای کراتینی، به دلیل دارا بودن ساختار پیچیده و برهم کنش های قوی بین مولکولی، قابل انحلال در حلال های معمولی نبوده و فرآیند پذیر نمی-باشد. اصلاحات شیمیایی، برای مثال پیوندزنی، به منظور تبدیل پر به مواد گرمانرم با کاربردهای صنعتی مختلف، پیشنهاد می گردد. در این کار، پلیمری شدن پیوندی منومر وینیل استات (vac) بر الیاف پر مرغ با استفاده از سامانه اکسایش- کاهش پتاسیم پرسولفات (k2s2o8)/سدیم بی سولفیت (nahso3) انجام شده است. در این راستا، اثر غلظت های منومر، آغازگر، نسبت مولی پتاسیم پرسولفات به سدیم بی سولفیت، دما و زمان پلیمری شدن بر تبدیل منومر به پلیمر، درصد پیوندزنی و بازده پیوندزنی بررسی گردید. مقادیر پیوندزنی مناسب: درصد تبدیل منومر، 25/26، درصد پیوندزنی، 23 و درصد بازده پیوندزنی، 8/43 در غلظت وینیل استات برابر با 200% وزنی نسبت به پر، غلظت آغازگر برابر با 16% وزنی نسبت به پر، نسبت مولی پتاسیم پرسولفات به سدیم بی سولفیت برابر با 2، دمای c? 70 و زمان واکنش برابر با 5/3 ساعت به دست آمده است. وقوع پیوندزنی با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir)، رزونانس مغناطیسی هسته (nmr)، گرماسنجی روبشی تفاضلی (dsc) و تحلیل گرماوزن سنجی (tga) تأیید شد. همچنین آزمایش های رئولوژیکی نشان داد که الیاف پر اصلاح شده رفتاری مشابه مواد گرمانرم با ثابت توانی کوچک تر از یک (شبه پلاستیک) نشان می-دهد. به نظر می رسد طول زنجیرهای پلی وینیل استات پیوندی برای تشکیل فیلمی پیوسته با خواص مکانیکی قابل قبول از الیاف پر اصلاح شده، به اندازه کافی بلند می باشد.