هدف از این تحقیق تهیه نانوذرات و همچنین پوشش های نانوساختار تیتانات باریم- استرانسیم می-باشد. سنتز نانوذرات توسط روش سل- ژل سیتراتی با استفاده از پیش ماده های ایزوپروپوکسید تیتانیم، اتیلن گلیکول، اسید سیتریک، آب، نیترات باریم، نیترات استرانسیم و استیل استون و در دمای c°750 انجام شد. بررسی فازی پودر حاصل شده توسط xrd مورد تایید قرار گرفت. بررسی ها نشان داد که به منظور بدست آوردن سل پایدار جهت سنتز نانوذرات، باید ph سل خنثی یا قلیایی باشد. همچنین نتایج حاصل از میکروسکوپ sem و tem نشان داد که افزایش ph سل، افزایش نسبت مولی اسید سیتریک در سل و همچنین افزایش نسبت استرانسیم به باریم در ساختار، باعث کاهش اندازه ذرات می شود. خواص اپتیکی ذرات سنتز شده توسط آنالیز uv-vis بررسی شده و مشخص شد که با افزایش درصد استرانسیم در ساختار، گاف انرژی افزایش می یابد. در بخش دیگر این تحقیق، لایه های نازک تیتانات استرانسیم- باریم توسط روش سل- ژل و با استفاده از تکنیک غوطه-وری و پوشش دهی چرخشی بر روی ویفر سیلیکون (111) نشانده شد. نتایج حاصل از میکروسکوپ نوری و همچنین میکروسکوپ sem سطح لایه های تهیه شده توسط روش پوشش دهی چرخشی را یکنواخت و عاری از ترک ولی سطح لایه تهیه شده به روش غوطه وری غیر یکنواخت و دارای ترک نشان داد. همچنین نانوساختار بودن لایه ها توسط میکروسکوپ sem مورد تایید قرار گرفت. نتایج حاصل از آنالیز بیضی سنجی و میکروسکوپ afm نشان داد که با افزایش دمای پخت لایه های نازک از c?600 به c?900 گاف انرژی آن ها ازev 26/4 بهev 02/4 کاهش و زبری سطح آن ها از nm21/4 بهnm 72/6 افزایش می یابد.

از اواخر قرن بیستم اکسید فلزات مزو متخلخل (mmos) به علت ویژگی های حسگری، کاتالیستی، حمل دارو، مغناطیسی و الکتریکی به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این تحقیق فریت منیزیم مزومتخلخل با سطح ویژه بالا با استفاده از روش نانوریخته گری برای اولین بار با استفاده از تمپلیت مزومتخلخل سیلیکایی kit- 6سنتز شد. مراحل انجام این تحقیق به سه بخش عمده تقسیم می شود. در بخش اول تمپلیت مزومتخلخل سیلیکایی سنتز شد و تغییر دمای هیدروترمال برای دستیابی به اندازه قطر حفر? مطلوب مورد بررسی قرار گرفت سپس در بخش دوم شامل فریت منیزیم خالص در دماهای مختلف سنتز شد و دمای بهینه برای دستیابی به تک فاز فریت منیزیم انتخاب شد و نهایتاً در بخش سوم با استفاده از نتایج به دست آمده از دو بخش پیشین تزریق محلول حاوی پیش ماده های منیزیم و آهن به تمپلیت مزومتخلخل سیلیکایی انجام شد و تغییر دما و زمان تزریق، همچنین بررسی تأثیر افزایش ph به منظور دست یابی به فاز فریت منیزیم مورد بررسی قرار گرفت. محصولات به دست آمده توسط آنالیزهایی نظیرbet، saxrd، waxrd، vsm وtem مورد بررسی قرار گرفتند. در بخش اول، نمونه های تمپلیت سیلیکایی مزومتخلخل سنتز شدند و نتایج betنشان می دهند که افزایش دمای هیدروترمال باعث افزایش اندازه ی قطر حفرات می شود و در دمای ?°130 حفره هایی با قطرnm76/8 حاصل می شوند، همچنین نتایج saxrdوtemنشاندهند? نظم عالی در این نمونه ها هستند. در سنتز نمونه های بخش دوم، سنتز فریت منیزیم خالص، نتایج waxrd نشان دادند که دمایc°900 برای دستیابی به تک فاز فریت منیزیم بهترین دما بوده و نیز با استفاده از نتایج تست vsmمی توان گفت که مغناطش نمونه ها با حذف هرچه بیشتر فاز هماتیت بهبود می یابد. در بخش سوم، یعنی سنتز فریت منیزیم مزومتخلخل، با استناد به نتایج تستwaxrd می توان گفت نمونه های به دست آمده با استفاده از آمونیاک میزان تشکیل فاز را افزایش داده اند و رساندن ناگهانی phمحلول به 11 در مقایسه با سایر نمونه ها بیشترین میزان فاز فریت منیزیم را نشان می دهد. نتایج تست bet نشان می دهد که این نمونه های فریت منیزیم مزومتخلخل از سطح ویژ? بالایm2/g 100 برخوردارند و الگوی به دست آمده از تست saxrdنظم قابل قبولی را در نمونه ها نشان می دهند

چکیده در این پژوهش لایه های نازک باریم استرانسیم تیتانات (ba1-xsrxtio3) با استوکیومتری های 4/0، 3/0، 2/0، 1/0=x به روش سل-ژل تهیه شدند. برای تهیه سل 25/0 مولار، از نمک های فلزی باریم استات و استرانسیم استات، آلکوکسید فلزی تیتانیم تترا ایزوپروپوکساید با استوکیومتری مناسب، حلال های استیک اسید و 2-متوکسی اتانول و همین طور از استیل استون به عنوان پایدار کننده استفاده شد. لایه نشانی فیلم های bst با ضخامت ها و استوکیومتری های مختلف، بر روی زیرلایه های سیلیکونی پوشش داده شده با پلاتین (si/pt) و با دستگاه پوشش دهنده چرخشی با سرعت rpm 3000 و به مدت s 30 انجام شد. آنالیز های حرارتی sta و dsc برای شناسایی رفتار حرارتی سل مورد استفاده قرار گرفت و فیلم های پوشش داده شده پس از خشک شدن در c? 150-100 و حرارت دهی در c? 480، در دمای c? 700 آنیل شدند. برای تعیین ساختار کریستالی و اطمینان یافتن از تک فاز بودن فیلم های bst، از آن ها الگوی پراش پرتو ایکس تهیه شد. مشخصه یابی الگو های پراش فیلم های bst با استوکیومتری های مختلف به کمک روش ریتولد ریفاینمنت نرم افزار maud انجام شد و با این روش اندازه پارامتر های شبکه، چگالی شبکه، اندازه بلورک ها و درصد کرنش شبکه محاسبه شد. اندازه بلورک ها برای استوکیومتری های مختلف حدود nm 58/26-25/18 به دست آمد. آنالیز fe-sem برای مطالعه مورفولوژی سطح، حضور احتمالی ترک و بررسی ضخامت فیلم ها در سطح مقطع مورد استفاده قرار گرفت. به طور کلی در محدوده ضخامت های nm 289-130 فیلم هایی بدون ترک به دست آمد و در ضخامت های بیشتر تا nm 420 نیز با تغییر روش عملیات حرارتی، تهیه فیلم های بدون ترک با موفقیت انجام شد. علاوه بر fe-sem از روش بیضی سنجی نیز برای تعیین ضخامت فیلم ها و همین طور مطالعه برخی خواص نوری فیلم های bst از جمله ضریب شکست آن ها در محدوده طول موج های nm 950-190 استفاده شد و روند تقریبی افزایش ضریب شکست با افزایش میزان استرانسیم از 1/0 تا 4/0 مشاهده شد. پس از تهیه فیلم با کیفیت مطلوب، تأثیر ترکیب بر خواص الکتریکی با اندازه گ‍یری مقاومت و ویژگی های دی الکتریک مانند ظرفیت و تانژانت اتلاف در محدوده فرکانسی mhz 1-khz 1 مورد مطالعه قرار گرفت.

نانوکامپوزیت های نانو لوله کربنی-اکسید فلزی به خاطر ارائه خواص قابل توجه کاتالیستی و فتوکاتالیستی مورد توجه محققان بسیاری می باشد. از آن جا که تحقیقات برای دستیابی به مواد فتوکاتالیست جدید ادامه دارد و از آن گذشته تاکنون بررسی در مورد خاصیت فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت ceo2/cnts صورت نگرفته بود، در این تحقیق به سنتز و بررسی خاصیت فتوکاتالیستی این ماده پرداخته شد. بدین منظور ابتدا mwcnts با استفاده از عوامل اکسنده مختلف عامل دار شد. تاثیر شرایط مختلف فرایند از جمله غلظت اسید، دما و زمان رفلاکس بر روی گروه های عاملی بررسی شد. سپس نانوکامپوزیت ceo2/mwcnts با استفاده از دو روش رسوب شیمیایی و هیدروترمال سنتز شد و با استفاده از روش های آنالیزی مختلف مانند xrd، ftir، fesem، tg-dta و uv-vis مورد شناسایی قرار گرفت. نتایج آنالیزها حاکی از تشکیل نانوکامپوزیت مورد نظر با استفاده از هر دو روش بود؛ با این تفاوت که در کامپوزیت سنتز شده به روش هیدروترمال، بر اساس نتایج آنالیز ftir، اتصال از نوع شیمیایی مشاهده شد. در مرحله بعد خاصیت فتوکاتالیستی کامپوزیت های ceo2/mwcnts در تجزیه رنگ آلی نیتروژن دار متیل اورنژ برای اولین بار، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت سنتز شده به روش هیدروترمال به دلیل برقراری اتصال شیمیایی بین ceo2 و mwcnts، فعالیت فتوکاتالیستی بیشتری دارد. همچنین در بررسی به عمل آمده بر روی تاثیر ph مشخص شد که با افزایش ph میزان تجزیه فتوکتالیستی رنگ افزایش می یابد.

در سال های اخیر ملاحظات زیست محیطی در ارتباط با کاربرد، بازیافت و تجزیه مواد بر پایه سرب و اثرات مضر آن ها بر سلامتی انسان ها و سایر موجودات زنده، موج جدیدی در توسعه فروالکتریک های بدون سرب ایجاده کرده است. در این پژوهش، پیزوالکتریک های بدون سرب بر پایه تیتانات بیسموت سدیم پتاسیم: (bnktx, x=0.18-0.24) bi0.5(na1-xkx)0.5tio3 در ناحیه مرز فازی چند شکلی (mpb) به کمک روش حالت جامد ساخته شدند. تاثیر افزودن نانو ذرات فریت بیسموتbifeo3 (bf) تهیه شده از روش سونوشیمیایی، بر روی ریزساختار، چگالی و خواص الکتریکی این سرامیک ها بررسی شد. ساختمان بلوری و ریزساختار نمونه های تولید شده توسط آنالیز (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بهترین خصوصیات الکتریکی را در نمونه 20/0=x نشان دادند (?r=1743, tan ?=0.053, td=100 ?c, tm=284 ?c, d33=195 pc/n, =1320 pm/v). بطوریکه بیشترین پاسخهای پیزوالکتریک و الکترومکانیکی تایید کردند که ترکیب حاوی 20/0=x دارای فازهای mpb بهینه و خصوصیات الکتریکی قابل توجه میباشد. با تنظیم دمای تف جوشی در (?c 1150 به مدت 2 ساعت) فریت بیسموت با ترکیب (bnkt) محلول جامد سه تایی (bnt-bkt-bf) تشکیل داد. افزودن 3 و 7 درصد مولی از نانو ذرات فریت بیسموت کاهش چشمگیر خصوصیات الکتریکی را در پی داشت. با در نظر گرفتن شعاع یونی آهن (fe+3) برای جایگزین شدن در مکان b ساختار پروسکایت bnt-bkt به جای یون های تیتانیم (ti+4) خواص الکتریکی کاهش یافت. همچنین حضور نانو ذرات bf موجب تغییر حالت شکست از درون دانه ای به صورت بین دانه ای و ترد شدن مرزدانه ها گردید. در اندازه گیری های الکترومکانیکی، کرنشهای %13/0 و %38/0 به ترتیب در میدانهای 1 و kv/mm 4/2 در دمای اتاق در نمونه 20/0=x به ساز و کار گذار فازی مربوط شدند. این مقادیر نشان دهنده ساخت یک کارانداز و عملکرد آن در میدان های الکتریکی کوچک می باشد. در بخش دیگری از این پژوهش به منظور رسیدن به ریزساختار بافت دار از ترکیب bnkt با رشد ترجیحی و منظم، ذرات صفحه ای شکل تیتانات بیسموت (bit) bi4ti3o12 به عنوان ذرات شابلون به روش نمک مذاب تهیه شدند. دوغاب با خصوصیات رئولوژیکی مناسب از پودر bnkt0.20 به همراه 7 درصد مولی نانو ذرات فریت بیسموت در حلال غیر سمی اتانول به منظور ریخته گری نواری تهیه گردید. پس از اعمال فشار 250 مگاپاسکال بر 35 لایه از نوار خشک شده، تف جوشی نمونه ها انجام گرفت. با تغییر شرایط تف جوشی، نمونه ها ریزساختارهای متفاوتی نشان دادند و ساختار بافت دار طی یک فرایند تف جوشی سه مرحله ای (در دمای oc 800 به مدت یک ساعت تحت فشار 50 مگاپاسکال، سرد شدن نمونه تا دمای اتاق و حرارت دهی مجدد در دمای oc1200 به مدت 10 ساعت) از طریق کنترل نفوذ ذرات زمینه به سمت ذرات شابلون نتیجه شد. با افزایش دما و زمان های طولانی تف جوشی، ذرات نانو متری فریت بیسموت با نقطه ذوب پایین موجب تشویق فرایند rtgg و ایجاد ریزساختار بافت دار می شوند.

در این پایان نامه، به بررسی خواص الکتریکی وریستورهای اکسید قلع ساخته شده از نانومواد پرداخته شده است. همچنین برای اولین بار بر مشکلات صنعتی وریستورهای اکسید قلع غلبه شده است و علاوه بر این برای اولین بار در جهان وریستورهای اکسید قلع برای کاربردولتاژ پایین طراحی شد.