بررسی رفتار حرارتی برخی مخلوطهای پیروتکنیکی، بایندرهای پرانرژی، داروها و مایعات یونی با استفاده از تکنیکهای وزن سنجی حرارتی، تجزیه حرارتی تفاضلی و کالری سنجی روبشی تفاضلی و سنتز و بررسی خواص برخی ترکیبات معدنی با روشهای الکتروسنتز و رسوبگیری شیمیایی

رفتار حرارتی برخی مخلوطهای پیروتکنیکی حاوی پودرهای فلزی آهن، مس و هیدرید تیتانیوم بعنوان سوخت و اکسیدان های معدنی مختلف شامل نیترات پتاسیم، پرکلرات آمونیوم، نیترات باریم، کلرات پتاسیم و پرکلرات پتاسیم توسط تکنیک های تجزیه وزن سنجی، تجزیه گرمایی تفاضلی و کالری سنجی روبشی تفاضلی مطالعه شد. نتایج مطالعات در مورد اجزای خالص و مخلوط های پیروتکنیکی حاصل از اجزاء در ترکیب با سوخت یکسان نشان می دهد که نقطه ذوب، دمای فروپاشی حرارتی و سرعت آزادسازی اکسیژن توسط اکسیدان اثرات قابل توجهی روی دمای آغازگری مخلوط های پیروتکنیکی دارد. انرژی فعالسازی و پارامترهای مربوط به فعالسازی فرایند احتراق با استفاده از نتایج آزمایشات کالری سنجی روبشی تفاضلی محاسبه شدند. دماهای آغازگری بدست آمده و داده های حاصل از محاسبات سینتیکی آشکار ساختند که فعالیت گرمایی مخلوط های پیروتکنیکی حاوی سوخت آهن به ترتیب زیر کاهش می یابد: fe+kclo3 > fe+kno3 > fe+kclo4. همچنین رفتار حرارتی مخلوط های پیروتکنیکی حاوی سوخت پودر مس و اکسیدان های کلرات پتاسیم، پرکلرات پتاسیم و پرکلرات آمونیوم گزارش شد. یافته ها نشان می دهند که فعالیت حرارتی مخلوط های پیروتکنیکی حاوی سوخت پودر مس با روند زیر کاهش یافتهcu+nh4clo4>cu+kclo3>cu+kclo4 و دماهای فروپاشی آنها به ترتیب 283، 400 و ?c510 است. از سوی دیگر، خواص حرارتی-شیمیایی و خصوصیات آغازگری مخلوط های پیروتکنیکی حاوی هیدرید تیتانیوم بعنوان سوخت و کلرات پتاسیم، پرکلرات پتاسیم و نیترات باریم به عنوان اکسیدان مورد مطالعه قرار گرفت. مخلوط پیروتکنیکی tih2+kclo3 دمای ذوبی در حدود ?c358 و دمای آغازگری ?c472 دارد. سیستم پیروتکنیکی tih2+kclo4 در دمای ?c5/541 دچار فروپاشی می شود. در حالیکه ba(no3)2 در مخلوط حاوی سوخت tih2 دمای فروپاشی حدود ?c570 را نشان می دهد که این دمای ایمنی برای جلوگیری از فعال شدن ناخواسته مخلوط در اثر عوامل تصادفی نظیر شوک حرارتی است. داده های سینتیکی و دمای آغازگری، فعالیت نسبی این مخلوط های پیروتکنیکی را به ترتیب زیر نشان می دهند: tih2+kclo3> tih2+kclo4> tih2+ ba(no3)2. خواص شیمیایی-حرارتی و دمای فروپاشی سه مشتق سلولز یعنی آزیدواکسی سلولز نیترات، آزیدواکسی سلولز و سلولز استات نیترات، نامزدهای مناسب برای استفاده به عنوان بایندرهای جدید در ترکیبات پیشرانه، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که آزیدواکسی سلولز نیترات بصورت گرمازا در سه مرحله متوالی در محدود دمایی 180 تا ?c500 دچار فروپاشی گرمایی می شود. همچنین، پلیمر آزیدواکسی سلولز بصورت گرمازا در حدود ?c206 طی یک مرحله فروپاشی می شود. در حالیکه تجزیه حرارتی سلولز استات نیترات طی یک مرحله گرمازا در حدود?c 208 انجام می پذیرد. انرژی فعالسازی ظاهری، #??، ?g# و ?s# مربوط به فرایند فروپاشی حرارتی این ترکیبات از داده های آزمایشات dsc محاسبه شدند. براساس این داده های ترموسینتیکی، پایداری حرارتی نسبی این پلیمرهای پرانرژی از روند زیر تبعیت می نمایند: آزیدواکسی سلولز > سلولز استات نیترات > آزیدواکسی سلولز نیترات. داده ای پایداری حرارتی داروها نظیر زیدووداین و ایسیکلوویر در محاسبه اطلاعات پایداریشان جهت انبارداری و استفاده مورد نیاز هستند. این دو دارو به ترتیب به عنوان عامل ضد هپاتیت و ضد ویروس hiv مورد استفاده قرار می-گیرند. در این مطالعه پایداری حرارتی زیدوویداین و ایسیکلوویر تعیین شد و نتایج تجزیه وزن سنجی حرارتی نشان داده که عمده فروپاشی حرارتی این دو دارو به ترتیب در محدود دمایی ?c280-190 و ?c560-400 صورت می گیرد. تجزیه tg/dta مشخص نمود که ایسیکلوویر (در حدود ?c256) قبل از تجزیه حرارتی ماده، ذوب می شود. در حالیکه عمده تجزیه حرارتی زیدوویداین (در ?c242) بعد از ذوب آن (?c142) رخ می دهد. همچنین، پارامترهای سینتیکی داروها با استفاده از داده های dsc در مد دمای متغیر توسط روشهای ozawa و astm بدست آمد. رفتار حرارتی چهار نمونه مایع یونی شامل 1- اتیل 3- متیل ایمیدازولیوم تترا فلوئوروبورات (emibf)، 1- اتیل 3- متیل ایمیدازولیوم هگزا فلوئوروفسفات (emipf)، ان بوتیل-4- متیل پریدینیوم تترا فلوئوروبورات (bmpbf) و 1- بوتیل-3- متیل ایمیدازولیوم تری فلوئورومتان سولفونات (bmifcs) توسط تکنیک های تجزیه حرارتی در مد دمای متغیر مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دادند که عمده فروپاشی حرارتی نمونه های مایع یونی در دماهایی رخ می دهد که بالاتر از محدوده دمایی استفاده حلالهاست. تجزیه حرارتی emibf و emipf بترتیب در محدوده دمایی ?c310-290 و ?c400-300 اتفاق می افتد. در حالیکه bmpbf تا ?c340 پایدار است و تجزیه حرارتی آن در محدوده ?c360-342 صورت می گیرد. همچنین به کارگیری تکنیک های tg/dta مشخص نمود که bmifcs در حدود ?c390 تجزیه می شود. پارامترهای سینتیکی فرایند فروپاشی هر مایع یونی به روش کسینجر محاسبه شدند که با داده های حاصل از روش ozawa-flynn-wall مطابقت نشان می دهند. براساس مقادیر انرژی فعالسازی بدست آمده توسط روش کسینجر، اولین مرحله تجزیه حرارتی emibf، emipf، bmpbf و bmifcs به ترتیب دارای انرژی فعاسازی 89، 125، 191 و 254 کیلوژول بر مول است. سرانجام، پارامترهای ترمودینامیکی (#??، ?g# و ?s#) فرایند تجزیه حرارتی نمونه های مایع یونی تعیین گردید. روش جدیدی برای سنتز الکتروشیمیایی نانوذرات گوگرد در شرایط محیط و در فاز آبی ارائه گردید. ذرات گوگرد با اندازه های ریز با قطر 35 تا 65 نانومتر با الکترولیز محلول تیوسولفات سدیم سنتز شدند. فرایند تشکیل نانوذرات گوگرد عنصری از محلول تیوسولفات مورد بررسی قرار گرفت و مکانیسم احتمالی شکل گیری براساس داده های ولتامتری چرخه ای ارائه گردید. اثر غلظت تیوسولفات به عنوان پارامتر تجربی مهم بر روی اندازه ذره محلول مورد مطالعه واقع شد. در بخش دیگر این مطالعه، فرایند رسوبگیری حلال/ضدحلال جهت تهیه ذرات ریز گوگرد مورد استفاده قرار گرفت. تأثیر پارامترهای عملیاتی نظیر نوع حلال و ضد حلال و سرعت اختلاط ضدحلال با حلال روی اندازه ذره و شکل پودر گوگرد تولید شده بصورت تجربی بررسی شد. نتایج نشان دادند که با استفاده از فرایند رسوبگیری حلال/ضدحلال تحت شرایط بهینه ذرات گوگرد با اندازه ی 250 نانومتر قابل تولید است. فرایند الکتروسنتز جهت تهیه نانوذرات سولفید مس با خلوص بالا در اندازه ذرات و شکل های مختلف و دمای پایین با الکترولیز صفحه مسی به عنوان آند در محلول سولفید سدیم پیشنهاد گردید. نتایج نشان دادند که اندازه و شکل محصول توسط متغیرهای واکنش نظیر ولتاژ الکترولیز و غلظت سولفید به عنوان واکنشگر قابل تنظیم است. بررسی اندازه ذره ی ماده به عنوان تابعی از ولتاژ الکترولیز نشان می دهد که با افزایش ولتاژ، اندازه ذره ی سولفید مس کاهش می یابد. از سوی دیگر، اندازه ذره و شکل سولفید مس تولیدی به غلظت سولفید در محلول بستگی دارد و با کاهش آن اندازه ی ذره افزایش می-یابد. همچنین، شکل ذرات از حالت کروی به ذرات میله ای تغییر می یابد. مطالعات tg/dta بر روی نانوذرات مشخص نمود که عمده فروپاشی گرمایی در دمایی بین ?c530-270 طی دو مرحله اتفاق می افتد. سنتز ذرات فوق ریز پودر کربنات روی و اکسید روی با استفاده از روش رسوبگیری و تجزیه حرارتی پیش ماده مورد مطالعه قرار گرفت. در این تحقیق، روش تاگوچی جهت بهینه سازی پارامترهای فرایند رسوبگیری برای تهیه نانوذرات کربنات روی بکار گرفته شد. شرایط واکنش شامل غلظت های کربنات و یون روی، سرعت افزایش واکنشگر به ظرف واکنش و دمای راکتور توسط طراحی آرایه منظم (oa9) بهینه شدند. اثر این فاکتورها روی اندازه نانوذرات کربنات روی از طریق آنالیز واریانس (anova) برآورد گردید. نتایج تجربی نشان داد که حداقل اندازه در حدود 15 و حداکثر در حدود 70 نانومتر است. در مرحله ی بعد، روش موثر تک مرحله ای تجزیه حرارتی برای تهیه نانوذرات اکسید روی از پیش ماده کربنات روی بکارگرفته شد. ذرات کربنات روی و اکسید روی تهیه شده با استفاده از تکنیک های sem، xrd، ft-ir و tg/dta مورد بررسی قرار گرفتند. رسوبگیری مستقیم برای سنتز نانولوله های کربنات باریم بهینه سازی گردید. اثر شرایط واکنش روی قطر لوله های کربنات باریم سنتز شده بصورت کمی توسط آنالیز واریانس تعیین گردید. نتایج نشان دادند که غلظت 01/0 مولار باریم و بی-کربنات و دمای ?c20 شرایط بهینه برای تولید موثر نانولوله-های بی کربنات با پهنای 10±80 نانومتر محسوب می گردند. خصوصیات نانولوله های کربنات باریم با تکنیک های sem، xrd، uv-vis، ft-ir و tg/dta مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، لوله-های کربنات باریم با استفاده از غشای زیستی پوسته تخم مرغ به عنوان بستر و هدایتگر سنتز شدند. نتایج نشان دادند که لوله هایی با اندازه زیر میکرون کربنات باریم را می توان با این روش با قطر حدود 200 نانومتر تهیه نمود.