واکنش و پاسخ دهی بالای برخی از نانو ساختارهای نیمرسانای اکسیژن دار از جمله نانو سیمهای اکسید روی و اکسید قلع به گازهای گوناگون، منجر به اهمیت این مواد در حسگرهای گازی شده که کاربرد فراوانی در علوم و صنایع مختلف دارند. از اینرو تحقیقات زیادی بمنظور سنتز و ساخت این نانوساختارها با روشهای آزمایشگاهی و نیمه صنعتی در حال انجام است. از این جهت هدف اصلی این پایان نامه سنتز نانو اکسید روی و مطالعه ساختاری آن به منظور بکارگیری آن در سنسورهای گازی می باشد. روش اصلی بکار رفته برای سنتز این نانو ساختارها، cvd است که به کمک کوره الکتریکی و با استفاده از روش اکسیداسیون مستقیم انجام می پذیرد. نمونه های متعددی از نانو ساختارهای اکسید روی با روشهای cvd ,pvd ,spray و تحت شرایط متفاوت سنتز شده اند. مطالعات ساختاری تشکیل نانو ساختارهای اکسید روی به شکل نانو سیمها، نانو میله ها و نانو فلاورها را به خوبی نشان می دهند. قطر نانو سیمهای تشکیل شده در حدود 80-70 نانو متر و طول آنها در حدود چند میکرون است در حالی که در مورد نانو میله ها و نانو فلاورها طول آنها کمتر از یک میکرون می باشد و قطر آنها مشابه نانو سیمهاست. در برخی از نمونه ها نانو ساختارها اشکالی مشابه سنگهای مرجانی گرفته اند. نمونه های سنتز شده در نواحی مختلف طیف اپتیکی به ویژه در ناحیه بنفش – آبی، سبز و مادون قرمز از خود گسیل نشان می دهند. به گونه ای که طیفها در ناحیه سبز با شدت کمتر و در ناحیه بنفش – آبی و مادون قرمز با شدت بیشتر مشاهده می شود. سنجشهای حسگری با نمونه های مختلف و با شرایط متفاوت نشان می دهد که نمونه های رشد یافته به روی زیر لایه های آلومینا از حساسیت بهتری نسبت به نمونه های دیگر برخوردارند و همچنین شرایط مناسب برای رسیدن به حساسیت حداکثر نیز مورد بحث قرار گرفته است. کلید واژه: نانو سیم، حسگر گازی، اکسید روی، نانو فلاورها، نانو میله ها، اسپری، pvd ,cvd

در این پروژه تلاش ما به حل معادله ی شرودینگر در نانوساختارهای نیمه رسانا و به طور مشخص چاه های کوانتومی متمرکز میباشد . هدف از انجام این پروزه شناخت دقیق تر فیزیک نانو ساختار هاست که بر این اساس تصحیح معادله ی شرودینگر برای چاه های کوانتومی ساخته شده از مواد نیمه رساهنای مختلف باید مشخص گردد. به عنوان مثا ل در مورد gaas با چاه های کوانتومی مربع متناهی سروکار داریم در حالی که در مورد gan به دلیل حضور میدان های قطبشی قوی ، پتانسیل چاه خمیده شده واز چاه کوانتومی مربعی متناهی به چاه کوانتومی مثلثی متناهی تبدیل می شود. این پروژه به کمک محاسبات عددی به کمک برنامه ی maple سعی دارد که انرژی گسیلی از چاه های کوانتومی را به طور نظری و بر اساس پارامترهای فیزیکی موثر محاسبه نماید و با مقادیر تجربی بدست آمده از طیف گسیل اپتیکی نانوساختارهای حاصل از چاه های کوانتومی نیمه رساناهای مختلف مقایسه نماید.در عمل پارامتر های متفاوتی از قبیل ضخامت ناحیه ی چاه، ارتفاع چاه کوانتومی ، انرژی بستگی ، پتانسیل جایگزیدگی ومیدان قطبشی داخل چاه ها باید در نظر گرفته شود. پهنای چاه های مورد مطالعه از 1 نانومتر تا 100نانومتر در مورد gan واز 10 نانومتر تا 150 نانومتر برای gaas در نظر گرفته شده است. ارتفاع چاه نیز متناسب با درصد ترکیب آلیاژی مواد مختلف از جمله نسبت al به ga در algaas و algan بوده و از مرتبه ی چند mev تا چند صد mev متغیر است. عملا به دلیل مشاهده ی آثار پدیده ی حبس کوانتومی در نانو ساختار ها ، می توان از نانو ساختار ها از یک طرف به عنوان آزمایشگاهی برای بررسی پدیده های کوانتومی استفاده کرد و با محاسبه ی مقادیر تئوری از طریق شبیه سازی کامپیوتری و مقایسه با مقادیر تجربی ، پیش بینی های مکانیک کوانتومی را محک زد، و از طرف دیگر به درک فیزیکی دقیق تری از فرایندهای حاکم بر رفتار نانوساختارها دست یافت. که این موضوع برای کاربردهای این ساختارها و قطعات ساخته شده از آن ها کلیدی است.

در این پژوهش سلول های خورشیدی آلی از نظر ساختاری و فرایند های فیزیکی که در حین تبدیل انرژی تابشی به انرژی الکتریکی در آن ها اتفاق می افتد بررسی شدند. به منظور بررسی امکان ساخت سلول با استفاده از مواد انتخاب شده، منحنی جذب و عبور و همچنین نمودار انرژی آن ها مورد بررسی قرارگرفت و نشان داده شد که این مواد شرایط لازم برای استفاده در ساخت سلول را دارند. سونش شیمیایی بستره ها، اضافه کردن لایه سد کننده اکسیتون و لایه پلیمری pedot:pss میان آند ولایه بخشنده برای حل مشکل اتصال کوتاه شدن در سلول های اولیه ساخته شده پیشنهاد شد و این عوامل به همراه لایه نشانی نقره به جای آلومینیوم استفاده شده در سلول های اولیه منجر به ساخت یک نمونه سلول خورشیدی آلی دو لایه ای شد. همچنین دیده شد که شکستن خلا دستگاه لایه نشانی در حین ساخت سلول افت عملکرد سلول را به دنبال خواهد داشت. بهینه سازی عملکرد سلول با تغییر ضخامت لایه بخشنده انجام شد و نشان داده شد که عملکرد سلولی با ساختار ito/pedot:pss/znpc/c60 (40 nm)/bphen (10 nm)/ag (50 nm) وقتی ضخامت لایه znpc nm40 باشد بهینه خواهد بود. اثر طول پخش اکسیتونی و تحرک پذیری الکترونی بر عملکرد سلول با مقایسه مشخصات دو سلول ساخته شده با استفاده از ptcda و 60c بررسی شد و در نهایت تاثیر عملیات حرارتی بعد از ساخت سلول بر عملکرد سلول مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و دمای ?c 110 به عنوان دمای بهینه برای انجام عملیات حرارتی پیشنهاد شد.

هدف ما در این پایان نامه سنتز و بررسی ویژگی های اپتیکی و بهینه سازی گسیل اپتیکی نانوسیم های نیترید آلومینیوم (aln) بدون آلایش و با آلایش فلزات واسطه به منظور تولید رنگ های اصلی طیف مریی است. سنتز نانوساختارهای یک بعدی aln با استفاده از روش نیتروژن دهی مستقیم در کوره الکتریکی سه منطقه ای به صورت موفقیت آمیز انجام شد. نمونه-ها در شرایط متفاوتی از جمله شرایط دمایی مختلف، درصدهای متفاوتی از مواداولیه، شار متغیر گاز حامل و فعال، تغییر در میزان و نوع آلایش سنتز شده اند. نتایج سنتز نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (fe-sem) مطالعه شده است. این نتایج نشان می داد که با تغییر شرایط رشد، نانوساختارهای متفاوتی سنتز شده است. نمونه ها در دو دسته ی کلی بدون آلایش و آلایش یافته با فلزات واسطه ی مس و منگنز سنتز شدند. گسیل اپتیکی نمونه ها به روش فوتولومینسانس در دمای اتاق با استفاده از طول موج های تحریکی nm 360 و nm 325 حاصل از لامپ uv و لیزر he-cd مطالعه شده است. نتایج، گسیل خوبی در دمای اتاق در سه ناحیه آبی، سبز و قرمز به ترتیب از نمونه های بدون آلایش، آلایش یافته با مس و منگنز را نشان می دهد. این گسیل ها به ناکاملی هایی از جمله تهی جاهای نیتروژن، ناخالصی های اکسیژن و ترازهای عمیقی که توسط فلزات واسطه در گاف نواری aln ایجاد می شوند نسبت داده شده است. به منظور بهینه سازی گسیل اپتیکی، نمونه ها در شرایط متفاوتی بازپخت شدند. نتایج فوتولومینسانس نشان می دهد که بازپخت نمونه ها به مدت 30 دقیقه در حضور گاز نیتروژن و یا به مدت 60 دقیقه تحت جریان گاز ar شدت نورگسیلی را به طور چشم گیری افزایش می دهد

لامپ های الکترولومینسانس پودری جریان متناوب ( ?????) به دلیل محدودیت در شدت نورگسیلی در کاربردهای خاصی از قبیل تأمین نور پس زمینه برای صفحات نمایش یا مانیتورها (با ویژگی های روشنایی و شفافیت زیاد، زاویه دید وسیع، زمان پاسخ سریع، طول عمر زیاد)، صفحات نمایشگر انعطاف پذیر و تلفن های موبایل، تابلوهای تبلیغاتی و نورپردازی سالن ها، اماکن تجاری و هنری مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از کاربردهای این گونه قطعات را می توان در شکل زیر مشاهده نمود. این پایان نامه به طراحی و ساخت قطعات ????? با روشی کاملا ساده، ابتکاری و تکرارپذیر پرداخته است. ماده سولفیدی استفاده شده در این قطعه، پودر ????????????? می باشد که به صورت یکنواخت روی لایه دی الکتریک لایه نشانی شده است. لایه دی الکتریک مورد استفاده، تیتانات باریوم می باشد، که به روش غلتشی روی زیرلایه ??? با زیرلایه شیشه معمولی لایه نشانی شده است. نمونه های متعددی برای رسیدن به شدت گسیل مناسب و یکنواختی نور گسیلی ساخته شده اند و بارها روش لایه نشانی و تهیه قطعات مورد اصلاح و بازنگری قرار گرفته است. نمونه های نهایی ساخته شده دارای نور گسیلی یکنواخت با شدت بسیار خوب می باشند به صورتی که در مقایسه با نمونه لامپ های ????? (از شرکت ?????? آمریکا) دارای نور گسیلی با شدت بیش از %50 می باشند. ازجمله پارامترهای مورد توجه در این پایان نامه ولتاژ راه انداز این قطعات بوده که جهت کاهش هزینه های سیستم و سادگی کار با آن ها تلاش شده است نمونه های ساخته شده با ولتاژ ?220 و فرکانس ????50? فعال گردند تا مبدل ولتاژ و یا فرکانس از مدار حذف گردد. لازم به ذکر است که ولتاژ راه انداز نمونه های خارجی در مواردی ?480 با فرکانس????120 و یا ?110 با فرکانس ???1000 می باشد. از ایده های مناسب جهت کاهش ولتاژ راه اندازی استفاده از نانوذرات یا نانوسیم های فلزی در فصل مشترک الکترود (یا ???) و لایه پودری فسفر سولفید روی می باشد که در این پایان نامه نانوذرات مس و نانوسیم های ایندیم برای این منظور به کار گرفته شده است. در ادامه این پایان نامه، طراحی و ساخت سیستم های سنجش دمایی و رطوبتی انجام شده و طول عمر عملکرد لامپ های ????? تحت شرایط دمایی و رطوبتی مختلف، و نیز اثر ولتاژ اعمالی بر لامپ های ?? ساخته شده مورد مطالعه قرار گرفته است. در بخشی دیگر از این پایان نامه تأثیر سایز نانوساختارهای به کار رفته در ولتاژ راه اندازی لامپ مورد بررسی و سنجش قرار گرفته و تغییرات میدان الکتریکی حاصل از اعمال ولتاژ در قطعه الکترولومینسانس که به طور مستقیم با ولتاژ راه انداز قطعه متناسب است به کمک بسته نرم افزاری ???????? ترسیم شده است.

موضوع تحقیق این پایان نامه "اصلاح عملکرد قطعات الکترولومینسانس با استفاده از نانومواد"می باشد که در این خصوص ابتدا نانوسیم های ایندیم به روش تزریق داغ تحت خلاء سنتزشده و نتایج آن موید سنتز موفقیت آمیز نانوسیم های ایندیم به صورت آرایه ای دو بعدی و نانوسیم های آزاد می باشد. برای تهیه آرایه های دو بعدی نانوسیم های ایندیم که در قالب آلومینا سنتز شدند، از حلال های شیمیایی مانندهیدروکسیدسدیم جهت حذف قالب آلومینایی استفاده شد و برای تهیه نانوسیم های آزاد قبل از حذف قالب آلومینایی، حذف مکانیکی لایه اضافی ایندیم انجام شده است. در بخش بعدی نانوسیم های سنتزشده جهت اصلاح عملکرد قطعات الکترولومینسانس بکار گرفته شد. قطعات الکترولومینسانس قطعاتی هستند که بر اساس اعمال میدان الکتریکی به یک ماده فعال (که در این جا سولفیدروی zns بدون آلایش و یا با آلایش می باشد) تولید نور می کنند. قطعات الکترولومینسانس شامل پودرهای الکترولومینسانس و فیلم نازک الکترولومینسانس می باشد کاربردقطعات الکترولومینسانس پودری به دلیل روشنایی کم ، به نورهای پس زمینه و لامپ هایی که نیاز به روشنایی کم دارند؛ محدود می شود. اما فیلم های نازک الکترولومینسانس در صفحات نمایشگر استفاده می شود. در حال حاضر صفحات نمایشگر الکترولومینسانس تجاری تخت بر پایه گسیل نوری zns:mn کار می کند. راه های مختلفی برای افزایش بازده نوری قطعات الکترولومینسانس وجود دارد، استفاده از نانوسیم فلزی در تماس با لایه فسفر (به عنوان نانوالکترود) سبب افزایش میدان الکتریکی اعمالی به قطعه شده و بازده نوری قطعه را افزایش می دهد. در این پروژه قطعات الکترولومینسانس به کمک فیلم نازک اکسیدروی، سولفیدروی و سولفیدروی آلایش یافته با منگنز تهیه شده است. فیلم های نازک به روش تبخیرحرارتی و اسپری سنتز شده اند. ساختار و خواص اپتیکی آن ها به کمک تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی، پراش اشعه x وطیف عبوری و طیف فتولومینسانس بررسی شده است. فیلم های نازک رشدیافته به روش تبخیرحرارتی طیف عبوری کمتری نسبت به نمونه های سنتزشده به روش اسپری از خود نشان دادند. فیلم نازک سولفیدروی آلایش یافته با منگنز خاصیت فتولومینسانس شدیدتری نسبت به سایر نمونه ها دارد.

به کمک روش نشست بخار شیمیایی و کوره الکتریکی، سنتز انواع نانو ساختارهای تک بعدی نیمرسانای نیتروژندار با موفقیت انجام شد. برای این منظور، اقدام به طراحی یک سیستم رشد نانوساختارهای نیمرسانای نیتروژندار کردیم. این سیستم متشکل از کوره الکتریکی، کپسول های گاز فعال و حامل، لوله های اتصال و شیرهای سوزنی، درپوش ها، لوله آلومینا و کوارتز، فلومترها، گازشو و سیستم خنک کننده کوره می باشد. واکنش شیمیایی میان مواد اولیه درون بوته آلومینا با جریان گاز باعث بدست آمدن این نوع ساختارها می شود تا مجموعه ما جزو روش های نشست بخار شیمیایی حرارتی محسوب شود. نمونه ها در دو بخش از کوره تشکیل می شوند، وسط کوره که دمایی بین c° 950 و c° 1250 دارد و انتهای سردتر کوره با دمای c° 50. ثابت می شود که دمای این دو ناحیه بر روی شکل نهایی نانو ساختارها تاثیر مستقیم می گذارد. ساختارهای بدست آمده از دو جنس نیترید آلومینیم (aln) و نیترید سیلیکون (si3n4) بوده که به شکل انواع نانو بلورها مانند نانو سوزن ها، نانو میله ها، خارپشتک ها، نانو سیم ها، نانو قفس ها و نانو ذرات بدست آمده اند. در این میان بعضی از این ساختارها به صورت یک آرایه شبه منظم بدست آمده و بعضی دیگر مانند نانو قفس های سیمی شکل و نانو پولک ها برای اولین بار گزارش می شود. داده ها حاصل آنالیز بدست آمده از تکنیک هایی چون تصویر الکترونی، پراش اشعه ایکس، آنالیز عنصری، طیف سنجی پراش الکترونی و آزمون فوتولومینسانس است. این آزمون ها برای معرفی ریخت شناسی، تشخیص شبکه بلوری، درصد عناصر تشکیل دهنده و خواص اپتیکی نانوساختارها مفید است و به شناسایی مکانیسم رشد کمک شایانی می کند. تنوع ساختارها به دلیل کنترل و تغییر انواع پارامترهای موثر در رشد نانوساختارها است. این پارامترها شامل زمان رشد، دمای واکنش، تنظیم شار گاز حامل و فعال، به کار بردن کاتالیست، دمای زیرلایه و غیره می باشد. در نهایت با توجه به داده های بدست آمده، موفق به ارائه مکانیسم رشدی برای بیشتر نمونه ها شدیم. مکانیسم رشد معرفی شده بر پایه چند فرایند فیزیکی مانند پخش جرمی و سطحی، اثر کرکندال، و مکانیسم های vls و vtcp پایه گذاری شده است. ثابت می شود با آنکه در مراحل ابتدایی رشد نانو ساختارهای aln از مکانیسم vls پیروی می کند، ولی به دلایلی مکانیسم رشد آن تبدیل به مکانیسم vtcp می شود. در مورد si3n4 هم باید گفت که به طور موفقیت آمیزی توانستیم به وسیله مکانیسم vtcp و صرفا با استفاده از خود زیرلایه سیلیکونی خورده شده، یک شبه آرایه از نانو سوزن تهیه کنیم. با توجه به سادگی و اقتصادی بودن روش تهیه نانو ساختارهای معرفی شده، می توان کاربردهای متعددی برای محصولات بدست آمده فرض کرد. به عنوان مثال، می توان از نانو ساختارهای aln برای ساخت انواع دیودها و از نانو سوزن های si3n4 برای تهیه پروب میکروسکوپ های afm استفاده کرد.

در این تحقیق سنتز نانوذرات مس با روش آسیاب کاری مکانیکی بررسی شد. در این راستا تأثیر پارامترهایی نظیر زمان آسیابکاری، سرعت چرخش آسیاب، افزودن اسید استئاریک به عنوان عامل کنترل فرآیند و اتمسفر آسیابکاری مورد مطالعه قرار گرفت. سپس ساخت کامپوزیت مس-آلومینا مورد مطالعه قرار گرفت و تأثیر درصدهای وزنی مختلف آلومینا در اندازه های 40 میکرومتر و 60 نانومتر بر روی خواص مکانیکی و الکتریکی کامپوزیت بررسی گردید. یافته های آزمایش در مورد آسیاب کاری مکانیکی مس نشان می دهد که ابتدا آسیاب کاری در سرعت rpm 600 در مدت 10 ساعت یک ساختار دندریت ایجاد می کند. با گذشت زمان یک ساختار لایه ای پولکی شکل می گیرد. با کاهش سرعت آسیابکاری تا rpm 450 امکان تولید نانو دندریت مس وجود ندارد و تا مدت زمان 30 ساعت نیز با این سرعت به ساختار لایه ای شکل دست پیدا نکردیم. افزایش زمان آسیابکاری تا حدود 50 ساعت باعث تشکیل ساختاری لایه ای با اندازه ای یکنواخت میشود. با افزودن اسید استئاریک به عنوان عامل کنترل فرآیند در مدت زمان کوتاه تری به ساختاری پولکی شکل و یکنواخت دست می یابیم. آسیاب کاری در اتمسفر گاز آرگون باعث گردید تا فاز ناخواسته cuo که در آسیاب کاری مس در اتمسفر هوا ایجاد می شد، تشکیل نگردد. همچنین در این پایان نامه به سنتز کامپوزیت مس-آلومینا به روش آسیاب کاری، پرس سرد و سینتر در حضور گاز آرگون پرداختیم. با انجام تست های مکانیکی و الکتریکی و مقایسه درصدهای مختلف وزنی آلومینا در کامپوزیت به این نتیجه رسیدیم که نانوکامپوزیت cu/3%wtal2o3 دارای بیشترین چگالی و سختی و کمترین تخلخل بوده و از مقاومت الکتریکی پایینی بین نانوکامپوزیت های مس-آلومینای سنتز شده در این تحقیق برخوردار می باشد که گزینه مناسبی برای کاربردهای الکتریکی مانند الکترودهای جوش، رله ها، الکترومترها و ... که نیاز به سختی بالایی دارند، می باشد.

این پایان نامه مشتمل بر پنج فصل است که در فصل اول خواننده با نانوساختارهای یک بعدی و دسته بندی آن ها و روش سنتز آن ها آشنا می شود. در فصل دوم برای آشنایی خواننده، انواع حسگرهای گازی و پارامترهای حسگری آورده شده است. در فصل سوم حسگرهای گازی اکسید-فلز مورد بررسی قرار گرفته است و دسته بندی شده اند و در این فصل به مروری بر مقالات مربوط به حسگرهای گازی اکسید-فلز منتشر شده از سال 2002 تا کنون پرداخته شده است. با توجه به هدف این پروژه در استفاده از روش های نیمه صنعتی و ارزان قیمت جهت سنتز نمونه-ها، تاکید اصلی فصل چهارم بر سنتز نانوسیم های اکسید قلع به روش cvd است. در این فصل به بررسی پارامترهای اساسی در سنتز نانوسیم های اکسید قلع در روش cvd و رشد کنترل شده ی این ساختارها پرداخته شده است و نتایج حاصل از سنتز نمونه ها به همراه مطالعات ساختاری آن ها در این فصل آورده شده است. برای نیل به این هدف ما به طراحی و ساخت سیستم cvd پرداختیم که شامل ساخت کوره ی دوناحیه ای تحت خلا و سیستم گازرسانی می باشد.

پنجره های هوشمند نوری قطعاتی هستند که ویژگی های نوری آن ها به ویژه میزان شفافیت شان، تحت اعمال یک ولتاژ خارجی، به طور برگشت پذیر تغییر می کند. از جمله ی بهترین مواد برای ساخت پنجره های هوشمند، اکسیدهای تنگستن و نیکل هستند که مدت هاست به دلیل زمان سوئیچینگ سریع، تغییرات عبور و بازده رنگی بالا، توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده اند. در این پایان نامه، به مطالعه ی مورفولوژی، خواص ساختاری، نوری و الکتروکرومیکی نمونه های اکسید تنگستن تهیه شده به روش الکتروانباشت و سل ژل و اکسید نیکل به روش رسوب حمام شیمیایی بر روی زیرلایه های ito وfto پرداخته ایم. در این مطالعه از، دستگاه های میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem)، پراش پرتو x، طیف سنجی uv-vis و الکتروشیمیایی برای مشخصه یابی استفاده شده است. برای لایه نشانی اکسید تنگستن به روش الکتروانباشت، از پودر تنگستن صنعتی، هیدروژن پراکساید، اتانول و آب دوبار یونیزه استفاده شده است. پارامترهای مورد مطالعه در این تحقیق عبارتند از: دمای بازپخت ( ?65 تا ?400)، زمان لایه نشانی (min7 تاmin 12)، ماندگاری محلول ( 0 تا 72 ساعت پس از تهیه ی محلول) و تأثیر ماندگاری محلول پس از بازپخت در حضور اتمسفر اکسیژن. در لایه نشانی اکسید نیکل به روش رسوب حمام شیمیایی از پودر سولفات نیکل (با خلوص %99)، پودر پتاسیم پرسولفات (با خلوص %9/99) و آمونیاک %25 استفاده شده است و پارامتر مورد مطالعه در این تحقیق زمان لایه نشانی (min10 تا min50) است. در نمونه های اکسید تنگستن لایه نشانی شده به روش الکتروانباشت، تصویر fesem نشان دهنده ی شکل گیری تخلخل و تراکم های خوشه ای بر روی سطح زیرلایه ها است. طیف های xrd آن نشان دهنده ی ساختار بی شکل برای این نمونه ها است. طیف عبوری بیانگر میزان تغییر عبور نمونه ها در دو حالت رنگی و بی رنگ در الکترولیت یک مولار ?liclo?_4-pc است و چرخه ولتامتری نمونه ها نشان دهنده ی میزان برگشت پذیری و ظرفیت شارژ ماده ی مورد نظر است. با مقایسه هایی که برای لایه نشانی اکسید تنگستن به روش های الکتروانباشت و سل ژل انجام شد، مشاهده کردیم که میزان تخلخل های موجود در روش الکتروانباشت (با زمان ماندگاری محلول به مدت h72 و زمان لایه نشانی min10) بسیار بیشتر از روش سل ژل است. از آن جایی که وجود تخلخل ها باعث افزایش میزان مبادله ی یون و الکترون ها می شود، در نتیجه در روش الکتروانباشت بازده رنگی نمونه بیشتر از روش سل ژل است. برای لایه نشانی اکسید نیکل به روش رسوب حمام شیمیایی، مشاهده کردیم که بهترین ویژگی های نوری و الکتروکرومیکی در لایه نشانی به مدت min50 و تحت عملیات باز پخت در دمای ?300 حاصل شد.

سپس ساخت نانوکامپوزیت زیرکونیا-آلومینا با استفاده از روش آسیاب کاری مکانیکی مورد مطالعه قرار گرفت و تأثیر درصدهای حجمی مختلف آلومینا و همچنین تاثیر دماهای بازپخت مختلف بر روی خواص مکانیکی نانو کامپوزیت های تولید شده بررسی گردید. برای آنالیز ساختاری نمونه ها از پراش پرتو x وبرای مطالعه مورفولوژی نمونه ها از میکروسکوپ روبشی الکترونی و برای بررسی خواص مکانیکی نیز از دستگاه میکروسختی ویکرز استفاده شده است. یافته های آزمایش در مورد تولید زیرکونیای تتراگونال شبه پایدار نشان داد که با افزودن سه درصد مولی اکسید ایتریم به زیرکونیا و انجام عملیات حرارتی روی پودرهای حاصل، به هر سه روش یاد شده میتوان این ماده را در دمای اتاق تولید کرد. بطوریکه در طیف های xrd نمونه های تولید شده به هر سه روش، پیک های مربوط به زیرکونیای تتراگونال مشاهده شد. همچنین در این پایان نامه به تولید نانوکامپوزیت زیرکونیا-آلومینا به روش آسیاب کاری، پرس سرد و بازپخت در اتمسفر هوا پرداختیم. با انجام تست های مکانیکی و مقایسه درصدهای مختلف حجمی آلومینا در نانوکامپوزیت به این نتیجه رسیدیم که نانوکامپوزیت شامل 10 درصد حجمی آلومینا که در دمای ?c1600 بازپخت شده است، دارای بیشترین چگالی است، نمونه ی شامل 90% حجمی آلومینا که در دمای ?c1700بازپخت شده بود کمترین تخلخل را نسبت به سایر نمونه ها داشت. میکرو سختی نانوکامپوزیت های آلومینا-زیرکونیا تولید شده اندازه گیری شد و بیشترین سختی مربوط به نمونه ی شامل 90 % حجمی آلومینا که در دمای ?c 1700 بازپخت شده، می باشد. با مقایسه نتایج بدست آمده می توان دریافت که نمونه ی اخیر، به دلیل سختی زیاد گزینه ی مناسبی برای کاربرد در ابزارهایی که عدم نفوذپذیری در آنها مهم است، می باشد.

نانوساختارهای نیمه رسانا به جهت خواص منحصربفرد نوری که از خود نشان می دهند، امروزه موضوع تحقیقات بسیاری می باشند و از این رو با توسعه و تحقیق در این زمینه، قطعات اپتوالکترونیکی متعددی ساخته شده است. در این میان نانوساختارهای یک بعدی و دو بعدی به جهت نسبت سطح به حجم بالا می توانند کاندیدای مناسبی برای بکارگیری در چنین ادواتی باشند. در این رساله سعی شده است ضمن ارائه روشی مناسب و ارزان قیمت برای دستیابی به چنین نانوساختارهایی، که عمدتا از طریق سنتز شیمیایی در فاز بخار توسط یک کوره الکتریکی صورت گرفته است، خواص ساختاری و اپتیکی آنها نیز مورد بررسی قرار گیرد. عمده تحقیقات صورت گرفته بر روی نانوساختارهای نیمه رسانای با گاف نواری پهن از جمله اکسیدروی، دی اکسید قلع و نیترید آلومینیم بوده است. اهمیت نیمه رساناهای با گاف نواری پهن آنجایی پررنگ تر می شود که نانوساختارهای چنین نیمه رساناهایی، خواص نور گسیلی مناسبی را در طول موجهای سبز-آبی، بنفش و ماورا بنفش از خود نشان می دهند. در این میان روشهای متعددی برای سنتز این دسته از نانوساختارها پیشنهاد شده است که عمدتا روشهایی پرهزینه، در دماهای بالا و نیازمند خلا نسبتا بالا و یا تجهیزات پیچیده هستند. از اهداف این رساله ارائه روشی نیمه صنعتی و نسبتا ارزان قیمت با امکانات موجود که عمدتا توسط گروه آزمایشگاهی در دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود ساخته شده است، برای رشد این نانوساختارها می باشد. روش ذکر شده بر مبنای تبخیر مواد اولیه در منطقه گرم یک کوره الکتریکی افقی، واکنش شیمیایی با گاز فعال و انتقال آنها توسط گاز حامل بر روی زیرلایه های قرار گرفته در منطقه سرد کوره استوار می باشد. از نکات بارز این روش در عین سادگی و ارزان قیمت بودن، وجود پارامترها و عوامل موثر زیاد بر سیستم رشد می باشد. در این میان می توان پارامترهایی همچون دمای رشد، آهنگ افزایش دما رشد، نوع و نسبت گازهای فعال و حامل در کوره الکتریکی، نوع مواد اولیه جهت سنتز، استفاده یا عدم استفاده از کاتالیست، نوع و دمای زیر لایه، وارد کردن ناخالصی های متفاوت درون سیستم را نام برد که هریک از آنها در حد امکانات موجود مورد مطالعه قرار گرفته است. تغییر سیستماتیک هریک از این عوامل، سبب ایجاد نانوساختارهای یک بعدی و دوبعدی از جمله نانوسیمها، نانومیله ها، نانوشانه ها، نانو دندانه ها، نانو تسمه ها و نانو صفحات گردید که در بخشهایی از این رساله چگونگی تاثیر هریک از این عوامل بر خواص ساختاری ارائه شده است. جدای از مطالعه بر روی خواص ساختاری که از طریق روشهایی همچون میکروسکپ الکترونی روبشی (sem)،میکروسکپ الکترونی عبوری (tem و hrtem)، پراش پرتو ایکس (xrd) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس(edx) صورت گرفته است، خواص اپتیکی چنین نانوساختارهایی مورد تحقیق قرار گرفته است. خواص نورگسیلی مناسب فتولومینسانس (pl) نانوساختارهای سنتز شده در ناحیه طول موجهای سبز-آبی، بنفش و ماورا بنفش، این نوید را می دهند که با بهینه سازی و بکارگیری چنین روشهایی می توان گامهای امیدوارکننده ای در جهت ساخت ادوات نورگسیل با این طول موجها برداشت. چگونگی تغییرات خواص نورگسیلی با تغییر در ساختار و وارد نمودن ناخالصی از دیگر موضوعات مورد بحث می باشد. در نهایت خواص اپتیکی غیرخطی چنین نانوساختارهایی خصوصا برای اکسید روی که دارای خواص اپتیکی غیرخطی بالایی نیز می باشد، از طریق سیستم آزمایشگاهی روبش-z با دریچه بسته و باز، اندازه گیری و مورد مطالعه قرار گرفت. در این میان ضمن اندازه گیری پارامترهایی از جمله ضریب جذب و ضریب شکست غیرخطی، بررسی اثر دما و چگونگی تغییر این پارامترها نیز ارائه شد که با توجه به میزان نسبتا بالای چنین ضرایبی برای اکسید روی، این ماده را به عنوان ماده ای با پتانسیل بالقوه جهت ساخت ادوات اپتیکی غیرخطی مانند کلیدهای اپتیکی و سیستمهای متمرکز کننده پرتو نور لیزر معرفی می نماید.

در این پایان نامه مورفولوژی ?خواص ساختاری و حسگری نانوساختارهای دی اکسید تیتانیم(tio2) تهیه شده با روش های مختلف مانند آندیزاسیون شیمیایی ? انباشت بخار شیمیایی , اسپری پایرولیزیز مورد مطالعه قرار گرفت. زیرلایه مورد استفاده برای روش انباشت بخار شیمیایی و اکسایش آندی ورقه تیتانیوم ولی برای روش اسپری پایرولیزیز سیلیکون نوع p با راستای (100) می باشد. چند نمونه با روش اکسایش شیمیایی با استفاده از محلول الکترولیت اتیلن گلیکول به همراه آمونیوم فلوراید (به عنوان اسید) با غلظت 10% آب در محلول الکترولیت آماده شدند. ولتاژ انتخاب شده برای این نمونه ها ?? ولت و در دمای ?500 بازپخت شده اند. تصاویر fesem حاکی از شکل گیری نانو لوله های دی اکسید تیتانیم می باشد طیف xrd نشانگر شکل گیری فاز آناتاز با راستای رشد ترجیحی (101) می باشد. همچنین خواص پاسخ گازی نانولوله برای یخار استون ? اتانول? بخار آب و آمونیاک در دماها و غلظتهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت که با توجه به نتایج بدست آمده? دمای کار به ترتیب برابر ?200 ? ?300 ? ?300 و ?250 می باشد. نانوصفحه های دی اکسید تیتانیم با استفاده از روش انباشت بخار شیمیایی تهیه شدند. دمای انتخابی منبع جهت رشد نمونه ها ? 850 می باشد. تصاویر fesem شکل گیری نانو صفحه های دی اکسید تیتانیم را نشان می دهد. طیف xrd نمونه حاکی از تشکیل فاز روتایل تتراگونال با راستای ترجیحی (110) می باشد خواص حسگری نمونه نسبت به بخار استون در دمای کار ?250 بررسی شد.همچنین نانوذرات t?o 2 با اسپری پایرولیزیز تهیه شد. الگوی پراش پرتو ایکس نشان دهنده تشکیل فاز بلوری آناتاز با راستای ترجیحی (101) می باشد.پاسخ گازی نمونه ها نسبت به بخار استون در دمای کار ?300 مورد بررسی قرار گرفت.

رطوبت خاک یکی از پارامترهای مهم و تعیین کننده رفتار خاک در پروژه های آب و خاک و منابع طبیعی است. در واقع برای مدیریت و برنامه ریزی های آبیاری، اندازه گیری مداوم رطوبت خاک الزامی است. برای اندازه گیری رطوبت خاک روش های مختلفی وجود دارد که به طور کلی می توان آن ها را به دو دسته مستقیم مانند روش وزنی و غیر مستقیم مانند نوترون متر، بلوک گچی، تانسیومتر، تتاپروب، روش استفاده از اشعه گاما، tdr و... تقسیم بندی نمود. اندازه گیری رطوبت با استفاده از روش های متداول دارای معایب و محدودیت هایی می باشد، از جمله می توان به وقت گیر بودن و یا پرهزینه بودن آن ها اشاره کرد. به نظر می رسد برای کاهش محدودیت این روش ها بتوان از روش های جدیدی برای اندازه گیری رطوبت در خاک استفاده کرد. نظر به اینکه نانو تکنولوژی با کنترل مواد در ابعاد نانومتری، دست به ابداع وسائل و روش های نوین در جهت رفع مشکلات بشر و رسیدن او به هدف هایش زده، لذا در این تحقیق امکان سنجی به کارگیری فناوری نانو در اندازه گیری رطوبت هوا نیز مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور رطوبت خاک در شرایطی یکسان با استفاده از انواع مختلف دستگاه های اندازه گیری رطوبت اندازه گیری شده و نتایج با روش شاهد (روش نمونه گیری وزنی) مقایسه شدند. تجزیه و تحلیل داده ها توسط نرم افزارهای مختلف آماری از جمله minitab،dmm data processor و excel صورت گرفت که نتایج نشان داد مدل های رگرسیونی برازش داده شده در مورد سنسورهای رطوبت سنجی خاک، دقت بالایی داشت. همچنین ماده ی نانویی از جنس اکسید تیتانیوم برای اندازه گیری میزان حساسیت به بخار آب (رطوبت هوا)، تهیه شد که نتایج آن نیز نشان دهنده حساسیت بالای این مواد نسبت به بخار آب بود. کلمات کلیدی: رطوبت، سنسورهای رطوبت سنجی خاک، نانو سنسور، مقایسه ی سنسورهای خاک

از مهم¬ترین و پرکاربردترین نانو مواد، نانوساختارهای اکسید فلزی می باشد. این مواد با توجه به کاربردهای وسیعی که در بسیاری از صنایع دارند توجه زیادی را به¬خود جلب کرده اند. علاوه بر این نانوساختارهای اکسید فلزی کاربردهای ارزشمندی در صنایع لاستیک، پزشکی، آرایشی و بهداشتی و... دارند. به¬دلیل کاربردهای زیادی که این نانوساختارها در صنعت دارند بایستی روش¬های مقرون بصرفه و ارزان قیمت برای تولید این نانوساختارها توسعه داده شود. در این میان روش¬های متعددی جهت سنتز نانوساختارهای اکسید فلزی پیشنهاد شده است که عمدتا روش¬هایی پرهزینه و نیازمند به مواد اولیه گران قیمت و تجهیزات پیچیده می¬باشند بنابراین تعداد خیلی کمی از آنها کاربردهای تجاری دارند بنابراین از دیدگاه اقتصادی جهت تولید نانوساختارها مناسب نیستند. هدف این پایان نامه ارائه روشی نیمه صنعتی و نسبتا ارزان قیمت با امکانات موجود که عمدتا در آزمایشگاه نانو دانشگاه صنعتی شاهرود طراحی و ساخته شده است، برای تولید نانوساختارهای اکسید فلزی می¬باشد. نانوساختارهای اکسید مس به دو روش اکسیداسیون حرارتی و تخلیه الکتریکی در محیط مایع و نانوساختارهای اکسید روی به روش تخلیه الکتریکی در محیط مایع انجام شده است که روش-هایی ساده و مقرون بصرفه می¬باشد که نیازی به تجهیزات آزمایشگاهی پیچیده ندارد و مواد اولیه ارزان قیمت در این روش¬ها استفاده شده است. از نکات بارز این روش¬ها در عین سادگی و ارزان قیمت بودن، وجود پارامتر ها و عوامل موثر زیادی بر سیستم سنتز می¬باشد. در این میان می¬توان در روش اکسیداسیون حرارتی پارامترهایی همچون دما و زمان اکسیداسیون را نام برد و در روش تخلیه الکتریکی در محیط مایع می¬توان پارامترهای فاصله¬ی بین الکترودها، ولتاژ، جریان ac و dc ، شرایط محیطی سنتز، قطر الکترودها و نحوه قرار گرفتن الکترودها را نام برد که هر یک از آن¬ها را در حد امکانات موجود مورد مطالعه قرار گرفته است. تغییر سیستماتیک هر یک از این عوامل، سبب ایجاد نانوساختارهای اکسید فلزی با ساختارهای مختلف و نرخ تولید متفاوت گردید که در بخش¬هایی از این پایان نامه چگونگی تأثیر هر یک از این عوامل بر خواص ساختاری و میزان تولید ارائه شده است. جهت مشخصه یابی نانوساختارها از آنالیزهای مختلفی شامل پراش اشعه ایکس، پراکندگی دینامیکی نور، میکروسکوپ الکترونی روبشی و فلوئورسانس اشعه ایکس استفاده شده است.

امروزه نانوساختارهای نیمرسانا به دلیل خواص منحصر به فردی که از خود نشان می دهند موضوع بسیاری از تحقیقات هستند. در این میان نانوساختار های اکسید قلع و اکسید روی به دلیل پتانسیل کاربردی بالا و خواص منحصر به فردی که از خود نشان می دهند در زمینه های مختلفی از جمله قطعات اپتو الکترونیکی کاربرد فراوان دارند. در این پایان نامه سنتز نانوساختارهای اکسید روی و اکسید قلع به روش چگالش از فاز بخار شیمایی و توسط یک کوره الکتریکی تیوبی با موفقیت انجام شد. با تغییر در عوامل موثر بر رشد مانند دمای چشمه، دمای زیرلایه، مکانیسم رشد و شار اکسیژن ساختارهایی با مورفولوژی های گوناگون و خواص ساختاری متفاوت رشد داده شد و تاثیر این عوامل بر فرآیند رشد نانوساختارها بررسی شد. نتایج سنتز نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و پراش پرتو x (xrd) مطالعه شد. این نتایج نشان داد که با تغییر در شرایط رشد نمونه ها نانوساختارهای متفاوتی رشد می یابند. تاثیر شرایط رشد بر خواص نورگسیلی نمونه ها توسط طیف سنجی فوتولومینسانس (pl) در دمای اتاق و با استفاده از طول موج تحریکی nm 325 برای نمونه های اکسید روی و nm 270 برای نمونه های اکسید قلع مطالعه شد. نتایج، یک گسیل uv و گسیلی پهن در ناحیه مرئی را برای نمونه های اکسید روی و اکسید قلع نشان می دهد. گسیل uv به گذار لبه نواری و گسیل مرئی به ناکاملی های شبکه بلوری، از جمله تهی جاهای اکسیژن، روی و قلع نسبت داده شد. مشاهده شد که با کاهش قطر نانوساختارها و افزایش نسبت سطح به حجم، ناکاملی های بلوری در سطح افزایش یافته و به مراتب شدت گسیل مرئی نیز افزایش می یابد. به منظور بررسی بیشتر خواص نورگسیلی و بهینه سازی گسیل اپتیکی نمونه ها، نمونه ها در شرایط متفاوتی بازپخت داده شدند. حذف گسیل مرئی برای نانوسختارهای اکسید روی بعد از بازپخت در اتمسفر بخار روی مشاهده شد.

در این رساله نانوساختارهای اکسید روی آلاییده با عناصرلانتانیدی یوروپیوم و دیسپروسیوم به روش های نهشت بخار شیمیایی و هیدروترمال رشد داده شدند. مورفولوژی، خواص ساختاری و اپتیکی نانوساختارهای رشد یافته بوسیله پراش اشعه ایکس(xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem)، تعیین اندازه ذرات(psa)، آنالیزهای حرارتی همزمان tga/dta/dtg، طیف سنجی انعکاسی پخش (drs)و تکنیک فتولومینسانس(pl) مشخصه یابی شدند. برای تضعیف و تقویت نقص های ذاتی و غیر ذاتی و بویژه بررسی نقش آنها در انتقال انرژی از اکسیدروی میزبان به یون های لانتانیدی، از فرایند بازپخت نمونه ها و همچنین آلایش عناصر آلومینیوم، منیزیم و مس بهره گرفته شد. برای بررسی نقش مورفولوژی و نقص های مرتبط در خواص اپتیکی نیز انواع نانوساختارهای اکسیدروی با آلایش لانتانیدی رشد داده شدند. نتایج فتولومینسانس نشان می دهد در نمونه های نانومیله که نسبت سطح به حجم بالایی دارند، به علت وجود نقصهای ذاتی بیشتر، انتقال انرژی به یون های یوروپیوم و دیسپروسیوم بیشتر بوده و شاهد گذارهای قوی و تیز در یون های لانتانیدی هستیم. آلایش عناصر آلومینیوم، منیزیم و مس نیز نشان می دهد که نقص های غیرذاتی در کنار نقص های ذاتی نقش مهمی در انتقال انرژی و در نتیجه ایجاد نشرهای قوی از یون های لانتانیدی ایفا می کنند.

نظر به اهمیت کاربرد فناوری نانو در صنایع مختلف، این پایان نامه در دو بخش اصلی به انجام رسیده است. یکی در حوزه کاربردهای کشاورزی و دیگری در حوزه نانوکامپوزیت ها. در بخش اول که با همکاری دانشکده کشاورزی دانشگاه شاهرود انجام شد، کود نیترات کلسیم مورد آسیاکاری مکانیکی قرار گرفت که فرآیند آن به طور کامل در متن پایان نامه توضیح داده شده است. سپس تاثیر آماده سازی اولیه کود نیترات کلسیم بر جذب کلسیم روی دو محصول گوجه فرنگی و هلو بررسی شد. نتایج حاصل از این کار بسیار امیدوار کننده بود و عملکرد بسیار مثبتی را در جذب کلسیم در میوه های هلو و گوجه فرنگی و زمان ماندگاری آن ها نشان داد. در بخش دوم پایان نامه سعی بر آن بوده است تا با سنتز نانوکامپوزیت های al-sic و al-al2o3، کامپوزیتی تهیه شود که دارای استحکام مکانیکی بالایی بوده و از لحاظ سبکی به آلومینیوم نزدیک باشد. بدین منظور توسط یک دستگاه آسیای سیاره ای پرانرژی، پودرهای صنعتی al2o3 و sic در مدت زمان های مختلف آسیاکاری شدند تا توزیع های متفاوتی از اندازه نانوذرات بدست آید. سپس نمونه های آسیاکاری شده با درصد حجمی یکسان به ماتریس آلومینیوم اضافه شدند و در مدت زمان های برابر تحت آسیاکاری مکانیکی قرار گرفتند. در نهایت با استفاده از آنالیز سختی سنجی ویکرز، تاثیر زمان آسیاکاری فاز تقویت کننده بر سختی نانوکامپوزیت پایه آلومینیوم بررسی شد. این بررسی ها نشان دادند که آسیاکاری فاز تقویت کننده بخصوص در ساعات اولیه، تاثیر محسوسی در سختی نانوکامپوزیت های پایه آلومینیوم می گذارد.

سلول های خورشیدی رنگدانه ای (dsscs)، متشکل از فوتوالکترود با پوششی از مولکول های رنگدانه، الکترود مقابل از جنس پلاتین و الکترولیت اکسایشی- کاهشی i_3^-/ i^- می باشد که به روش دکتر بلید بر روی شیشه ی رسانا لایه نشانی می شوند. اساس کار این سلول ها، که هزینه ی تهیه ی مواد اولیه و ساخت آن ها پایین است بر مبنای جدایش الکترون از سطح رنگدانه در اثر تابش فوتون می باشد. در این پایان نامه در ابتدا نمونه هایی از سلول های خورشیدی رنگدانه ای تک لایه و دولایه، برپایه ی فوتوالکترودهایی متشکل از نانوساختارهای tio2، zno و sno2 ساخته شدند. سپس نمونه های ساخته شده در روزهای مختلفی از سال و با شرایط آب و هوایی متفاوت در شهر شاهرود تحت تابش خورشید، و به کمک آنالیزور نور خورشید (solar module analyzer) مشخصه یابی شده و پارامترهای فوتوولتاییک آن ها تعیین شد.در مرحله ی بعد نمونه های ساخته شده تحت تابش طیف am 1.5 g شبیه ساز خورشیدی قرار گرفته و پارامترهای جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز، ضریب پرشدگی و بازدهی نمونه ها تعیین و منحنی جریان- ولتاژ (i-v) سلول ها رسم شد. در بین نمونه های ساخته شده سلول مبتنی بر فوتوالکترود متشکل از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم با ضخامت زیاد دارای بیشترین بازدهی در حدود 59/4% می باشد.

سرامیکهای مدرن در تمام زاویای زندگی امروزی بشر وارد شده اند و کاربرد گسترده آنها علوم مختلف ، تکنولوژی و حتی پزشکی را تحت الشعاع خود قرار داده است . دسته ای از سرامیکهای مدرن، شیشه سرامیکها هستند. شیشه سرامیکهای ترکیبات آمورفی هستند که ذرات کریستالی در آنها امکان رشدئ می یابد و در حقیقت ساختار آمورف و کریستال بصورت یک مجموعه قابل ساخت است . کاربردهای طبی این ترکیبات بدلیل سازگاری بسیار خوب آنها با بافت های بدن بویژه بافتهای استخوانی، اخیرا گسترش زیادی یافته است . دلایل مختلفی از جمله استحکام مکانیکی، الاستیسیته، مقاومت در مقابل سایش ، مقاومت در برابر خوردگی ها بیولوژیکی و شیمیایی و مهمتر از همه سازگاری بیولوژیکی، بیوسرامیکی ها را بعنوان جایگزینی مناسب برای بافتهای سخت بدن از جمله استخوانها، دندانها و مفاصل کطرح کرده است . آلیاژهای فلزی که مورد استفاده گسترده ای در ارتوپدی و ساخت ایمپلنت ها و اعضاء مصنوعی دارند، نتوانسته اند از خود خواص مکانیکی و شیمیایی مناسب را بعنوان یک جایگزین خوب و کاشت ایده آل بریا بافتهای استخوانی، نشان دهند. شیشه سرامیک آپاتیت - ولاستونیت (apatite wollastonit glass ceramic) از جمله بیوسرامیکهای مناسب برای جایگزینی بافتهای استخوانی است و ساخت ایمپلنت های بیواکتیو و پروتزهای مفصلی به کمک این ماده امکان پذیر است . این ترکیب بر خلاف فلزات و بر خلاف گروهی از سرامیکها، قادر است با بافتهای سخت و حتی بافتهای نرم بدن اتصلات و پیوندهای بسیار محکمی را برقرار سازد و به همین دلیل آنرا به گروهی از بیوسرامیکها بنام بیوسرامیکهای بیواکتیو متعلق می دانیم. این پرورژه به سنتز و مطالعه ساختار شیشه a/w می پردازدو ترکیب شیمیایی a/w بصورت زیر است :[(0/5 درصد)caf2 - (4-6 درصد)mgo - (16/2 درصد) p2p5 - (44/7 درصد) cao - (34 درصد) sio2 (درصد وزنی)] نمونه های این شیشه سرامیک ، باید تحت انجام آزمایشهای بیوشیمیایی، بیولوژیکی و کاشت در بدن حیوانات آزمایشگاهی قرار گیرند. نیاز مبرم مراکز طبی کشور به پروتزها و کاشت های غیر فلزی مناسب و لزوم رسیدن به خود کفایی در تهیه و تولید مواد پزشکی می تواند بعنوان هدف انجام این پروژه مطرح شد.