با توجه به نتایج به دست آمده از آنالیز حرارتی افتراقی، نمونه های با آلایش آهن و نقره در دمای oc600 و نمونه های با آلایش روی در دمایoc650 کلسینه و سپس نمونه های کلسینه شده مشخصه یابی شدند. پراش پرتو ایکس نمونه ها نشان می دهد که در نانوکامپوزیت های با درصد آلایش کمتر از یک، فاز آناتاز به عنوان فاز اصلی و مقدار کمی هم فاز روتایل متبلور شده است اما در نمونه های با یک درصد آلایش فازهای ، fe3ti3o10، zntio3 و ag2ti4o9 به عنوان فاز اصلی نمونه های با آلایش آهن، روی و نقره متبلور شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد که با افزایش درصد آلایش، اندازه نانوذرات در نمونه های با آلایش نقره و روی افزایش و در نمونه های با آلایش آهن کاهش یافته است. نتایج آزمون تخریب نشان می-دهد که نمونه های با یک درصد آلایش بالاترین عملکرد را از نظر تخریب رودامین ب در ناحیه مرئی و فرابنفش داشتند. همچنین نمونه های با یک درصد آلایش نقره و آهن پایین ترین شدت فوتولومینسانس و با آلایش روی بالاترین شدت فوتولومینسانس را داشته اند. در نمونه های تهیه شده در شرایط بازی، در نمونه های با آلایش آهن و نقره فاز na8ti5o14 و در نمونه با آلایش روی فاز na0.23tio2 متبلور گردیده و اندازه ذرات نسبت به شرایط اسیدی افزایش یافته و فعالیت فوتوکاتالیستی کاهش یافته است. در میان نمونه های تهیه شده در شرایط بازی نمونه با 1/0 درصد آلایش روی بالاترین عملکرد را از نظر تخریب رودامین ب نشان داد که با انجام تحقیقات بیشتر می توان به نتایج قابل توجهی در این زمینه دست یافت.

بخش اول در این کار ابتدا نانولوله های کربنی باز شده و سپس با استفاده از اسید سیتریک پلیمره می شود و cnt-g-pca تولید می شود. واکنش میان یون های فلزی طلا و نقره با cnt-g-pca با تکنیک طیف سنجی uv-vis مطالعه شد. پارامترهای موثر بر این واکنش که عبارتند از مدت زمان قرارگیری نمونه در معرض امواج فرا صوت، ph محیط واکنش و مدت زمان لازم برای تکمیل واکنش و دمای واکنش بهینه سازی شدند. پس از بارگذاری یون ها با استفاده از تصاویر tem از تشکیل نانوذره ها در پوشش حول نانولوله ها اطمینان حاصل شد. بخش دوم به طور خلاصه goat anti-rabbit igg و پادتن anti-tmv igg به طور جداگانه بر روی غشاء نیتروسلولز در خطوط کنترل و تست تزریق می شوند. از طرف دیگر ترکیب تهیه شده در بخش اول (cnt-g-pca/au) برای نشان دارکردن پادتن استفاده می شود. سپس پادتن نشان دارشده با نانوذره های طلا در پد کانژوگه تزریق می شود. سپس پدها و غشاء روی صفحه چسبنده، چسبانده می شود. در نتیجه واکنش خط قرمزی در منطقه تست با شدت متناسب با غلظت ویروس موزائیک تنباکو تشکیل می شود. با این روش غلظت ng/ml 150 از ویروس در کمتر از 30 دقیقه شناسایی می شود. بخش سوم ساخت سنسور نوری برای اندازه گیری یون سیانید و تیواوره بر اساس تثبیت نانوکامپوزیت جدید mwcnt-g-pca/au روی غشاء تری استیل سلولز شرح داده شده است. mwcnt-g-pca/au به طور کووالانس با غشاء تری استیل سلولز پیوند می دهد. یون سیانید و تیواوره با نانوکامپوزیت ثابت شده واکنش می دهد و سبب کاهش جذب در 300 نانومتر می شود. زمان پاسخ فاز حساس حدود 5 دقیقه است که وابسته به غلظت یون سیانید و تیواوره است. برای سیانید یک محدوده خطی mg/l 200-1/0 و برای تیواوره دو محدوده خطی 250-40 و 1000-250 به دست آمد.

همه ساله درصد قابل توجهی از درآمد ناخالص کشورها صرف مقابله با آثار خوردگی می شود که این هزینه معمولا بین1% الی5% از مجموع تولید ناخالص ملی است. از انواع خوردگی می توان به خوردگی بیولوژیکی (mic) اشاره کرد که حدود 40% از خسارت خوردگی را شامل می شود. لذا استفاده از تکنولوژی های روز به منظور کاهش اثرات خوردگی بیولوژیکی و مقابله با آن ضروری به نظر می رسد. با توجه به این که سهم اعظم خوردگی، مربوط به خوردگی بیولوژیکی است در این پژوهش به بررسی این نوع خوردگی پرداخته شده است.در این پژوهش سعی بر آن داریم تا با استفاده از پوشش نانوذرات tio2 از شکل گیری لایه بیوفیلم که علت اصلی خوردگی بیولوژیکی است، جلوگیری کنیم. دی اکسیدتیتانیوم فوتوکاتالیستی است که با دریافت انرژی از اشعه فرابنفش قادر است رادیکال های آزاد هیدروکسیل و یون سوپراکسید تولید کند. این رادیکال های تولید شده از اکسنده های بسیار قوی هستند که سبب اکسید شدن ترکیبات آلی ، تخریب و نفوذ در غشا سلولی و سبب نابودی میکروارگانیسم ها شده و در نهایت مانع رشد لایه بیولوژیکی می شوند. در این پژوهش پوششی از نانوذرات tio2 بر روی نمونه هایی به ابعاد 2/5×10 سانتی متر به روش سل ژل اعمال شده. نمونه های پوشش داده شده با tio2 و نمونه های شاهد بدون پوشش tio2، در آب سنتز شده حاوی میکروارگانیسم ها یک بار در معرض اشعه فرابنفش و بار دیگر در معرض نور خورشید قرار داده شدند. نتایج نشان داد که بر روی نمونه های شاهد، بیوفیلم تشکیل شده و با گذشت زمان این ضخامت افزایش می یابد. اما در مورد نمونه های پوشش دار، با فعالیت نانوذرات tio2 و با ازبین رفتن درصدی از میکروارگانیسم ها در سطح نمونه های روکش دار، لایه بیوفیلم به قوت نمونه های شاهد تشکیل نشده و در نتیجه خوردگی میکروبی با گذشت مدت زمان بیشتری نسبت به نمونه های شاهد رخ می دهد. در آزمایش های انجام شده، به منظور بررسی ضخامت و مقدار شکل گیری بیوفیلم از روش وزن کردن و تعیین وزن خشک و خیس بیوفیلم استفاده شده است.

شوینده های مدرن معمولا دارای مخلوطی از سازنده ها می باشند. یکی از این سازنده ها که کاربرد رو به رشدی دارد، زئولیت و در فرمولاسیون های پیشرفته تر نانوزئولیت می باشد. در این پژوهش، هدف ارائه یک روش طیف سنجی-شیمی سنجی برای خصوصیت سنجی نمونه های پودر شوینده فاقد زئولیت و نمونه های حاوی نانوزئولیت و میکروزئولیت می باشد. برای این منظور، ابتدا نانوکریستال های زئولیت 4a با روش سل-ژل و با توزیع اندازه ذرات حدوداً 15-150 نانومتر سنتز و به وسیله تکنیک های میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و تفرق پرتوی ایکس (xrd) خصوصیت سنجی شد. سپس زئولیت در مقیاس نانو و میکرو با درصد مشخص به فرمولاسیون پودر شوینده، افزوده گردید. جهت خصوصیت سنجی این نمونه ها از روش طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه انعکاس-پخش (drifts) در ناحیه میانی استفاده شد. سپس داده های طیفی حاصل به وسیله برخی روش های شیمی سنجی و الگوشناسی نظیر تحلیل مولفه اصلی (pca)، تحلیل خوشه ای (ca) و تحلیل فاکتوری هدف (tfa)، پردازش شدند تا توانمندی این روش ها در تفکیک و گروه بندی نمونه های فاقد زئولیت، حاوی نانوزئولیت، و حاوی میکروزئولیت مورد ارزیابی واقع شود. اولویت بعدی ایجاد تمایز بین الگوی طیفی شوینده حاوی نانوزئولیت کلسینه شده و کلسینه نشده و حتی نانوزئولیت کریستاله شده در دماهای مختلف، بود. نتایج نشان می دهد، ترکیب دو تکنیک طیف سنجی زیرقرمز و شیمی سنجی به خوبی می تواند جهت شناسایی زئولیت در مقیاس میکرو از زئولیت در مقیاس نانو و همچنین تشخیص نانوزئولیت کلسینه شده و کلسینه نشده از یکدیگر و گروه بندی نمونه ها به کار گرفته شود. البته در مواردی که زئولیت در ترکیب پودر شوینده مورد مطالعه قرار می گیرد، نتایج به خوبی مواردی نیست که زئولیت به صورت خالص بررسی می شود. زیرا پودر شوینده دارای ترکیبات متنوع و در نتیجه الگوی طیفی نسبتا پیچیده می باشد. پژوهش های کمی وجود دارد که در آن ها، همان طور که در این اثر بررسی شد، از تحلیل فاکتوری هدف (tfa) برای مقاصد گروه بندی استفاده شده است. موارد زیادی وجود دارد که ما در پژوهش ها نیازی به داشتن اندازه دقیق ذرات، الگوی پراش اشعه ایکس و یا تحلیل دقیق طیف ها نداریم و تنها می خواهیم از در اختیار داشتن یک ماده مشخص در مقیاس نانو اطمینان حاصل کنیم. یا در مورد پودرهای شوینده نیاز داریم بدانیم آیا در این فرمولاسیون زئولیت وجود دارد و اگر دارد در چه مقیاسی. در این موارد تکنیک های ترکیبی نظیر آنچه در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفت بسیار مفید و مقرون به صرفه به نظر می رسد.

این تحقیق به منظور تولید نانوفیبرهای کربن از پیش ماده‎ی پلیمری، بررسی های طیف‎ سنجی زیر قرمز و تحلیل نتایج آماری به دست آمده از طیف‎ها بنا گردید. در این راستا ابتدا پیش ماده‎های موجود برای تولید نانوفیبرهای کربن بررسی شده و پلیمر پلی وینیل الکل به دلیل دارا بودن محتوای کربنی بالا انتخاب گردید. دلیل دیگر این انتخاب این پلیمر تحقیقات مدون نادری بود که در زمینه‎ی تولید نانوفیبرهای کربن از این ماده وجود داشت. پس از انتخاب پلیمر و با توجه به امکانات موجود برای تولید نانوفیبرهای پلیمری، تکنیک الکتروریسی به عنوان روش تولید انتخاب گردید و پارامترهای موثر بر فرایند الکتروریسی پلیمر پلی وینیل الکل مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای فرایندی مورد مطالعه عبارت بودند از: 1-غلظت محلول پلیمری (c)، 2-ولتاژ اعمالی (v)، 3-فاصله نوک نازل حاوی محلول پلیمر تا صفحه‎ی جمع کننده (d) و 4- سرعت تزریق محلول. در ادامه با انجام یک طراحی مرکب مرکزی (ccd) که بر پایه‎ی روش پاسخ سطح استوار (rsm) بود 30 آزمایش طراحی و اجرا گردید. با بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه‎ها و قرار دادن قطر نانوفیبرها به عنوان پاسخ، شرایط بهینه‎ی الکتروریسی پلی وینیل الکل با هدف دستیابی به کمترین قطر به دست آمد. سپس از 30 نمونه‎ نانوفیبر تولید شده طیف زیر قرمز نزدیک توسط طیف سنج فیبر نوری تهیه شد و یک مدل کالیبراسیونی بر پایه‎ی روش غیرخطی حداقل مربعات جزئی بر اساس تفاوت قطر نمونه‎ها تهیه شد که قادر به پیشگویی قطر با صحت 99% هم در سری تست و هم در سری ارزیابی بود که در نوع خود روشی نوین بر پایه‎ی طیف سنجی زیر قرمز و شیمی سنجی محسوب می‎شود. به دلیل پایداری حرارتی پایین نمونه‎ها به دلیل دمای ذوب پایین و در نتیجه دستیابی به بازده پایین پس از کربنی کردن، دو روش متفاوت برای بالا بردن پایداری نمونه‎ها پیشنهاد و عملی گردید. در روش اول بر روی نانوفیبرها عملیات یدی انجام گردید که فرایند آبگیری از آن‎ها را بهبود می‎بخشید. با بررسی نمونه‎های یدی شده با آنالیز وزن سنجی حرارتی مشخص گردید که وزن باقی مانده در نمونه‎های یدی شده 30 برابر نمونه‎های یدی نشده است. در روش دوم از افزایش نمک فلزی به محلول الکتروریسی پلیمر به عنوان یک روش اثرگذار بر پایداری حرارتی نانوفیبرها استفاده شد. بررسی‎های وزن سنجی حرارتی انجام شده بر روی نانوفیبرهای کامپوزیتی تولید شده حاکی از آن بود که باقی مانده‎ی وزنی نسبت به نانوفیبرهای خالص پلیمری از 1% به 16% افزایش نشان می‎دهد. استفاده‎ی همزمان از عملیات یدی و افزایش نمک فلزی نشان از باقی مانده‎ی وزنی 33% در آنالیزهای وزن سنجی حرارتی داشت. پس از اطمینان از کسب پایداری حرارتی لازم نمونه‎ها برای دستیابی به دمای بهینه‎ی کربنی کردن، نانوفیبرهای پلی وینیل الکل در 3 دمای 700، 900 و 1100 درجه سانتیگراد کربنی شدند. نمونه‎های به دست آمده از این سه دما از نظر ظاهری و بررسی شده و با توجه به تشکیل ساختارهای گرافیتی بیشتر در دمای بالاتر و ظاهر فیبری بهتر، دمای 1100 درجه سانتیگراد به عنوان دمای بهینه‎ی کربنی کردن انتخاب گردید. به این ترتیب نمونه‎های نانوفیبری حاوی نمک نیز در همین دما یعنی 1100 سانتیگراد کربنی شدند. نتیجه‎ی به دست آمده از آنالیز های انجام گرفته حاکی از برتری نمونه‎ها‎ی کربنی تولید شده از نانوفیبرهای حاوی نمک و یدی شده نسبت به حالت یدی نشده داشت.

علیرغم اینکه فومهای پلی یورتان یکی از متنوع ترین گروه های پلیمری می باشند، اما یکی از دغدغه های موجود در رابطه با این دسته از فوم ها ناپایداری حرارتی آن ها بوده و در سالهای اخیر تلاشهای زیادی در جهت رفع این نقیصه و با استفاده از انواع نانوذرات بکار گرفته شده است. در تحقیق حاضر نانوکامپوزیت مغناطیسی فوم نرم پلی یورتان سنتز شده و اثر نانوذرات اکسیدآهن مغناطیسی اصلاح شده شیمیایی در بهبود پایداری حرارتی فوم مورد مطالعه قرار گرفته است. اصلاح سطح نانوذرات توسط عوامل اتصال دهنده ی سیلانی آمینوپروپیل تری اتوکسی سیلان (apts) وn-(2-آمینو اتیل)-3-آمینو پروپیل تری متوکسی سیلان (aeap) انجام شد. برای بررسی میزان پایداری حرارتی فوم نرم پلی یورتان، نانوذرات اصلاح شده با درصدهای مختلف وزنی (0 الی 3)، تولید شده و به عنوان تقویت کننده درون ماتریس پلی یورتان بکار گرفته شدند. نتایج آنالیز وزن سنجی حرارتی نشان داد با افزایش درصد نانوذرات از 0 به 3 درصد وزنی، پایداری حرارتی فوم افزایش یافته است، به عبارت دیگر این نانوذرات به علت ظرفیت حرارتی بالای خود و برهمکنش مناسب آنها با ماتریس پلی یورتان، موجب افزایش در پایداری حرارتی نانوکامپوزیت شده اند. نتایج آنالیزهای مکانیکی-حرارتی و مغناطیس سنجی نیز به ترتیب نشان دادند نانوکامپوزیت حاوی% 3 نانوذره مغناطیسی دارای کمترین دمای انتقال شیشه ای (tg) و بیشترین خاصیت سوپرپارامغناطیسی می باشد. همچنین بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترنی روبشی نشان داد، با افزایش درصد نانوذرات، سایز سلولی فوم نرم کوچکتر شده و در نتیجه دانسیته سلولی و دانسیته فوم افزایش یافته است.

نتایج تست فشاری نشان داد نمونه هیبرید نشده 2s در فشارkpa 77 متحمل شکست می شود. درصورتی که همین ژل هنگامی که با 50% ایزوسیانات هیبرید می شود (نمونه 50% 2s) در این فشار تنها 56/0% کاهش حجم پیدا می کند که نشان دهنده افزایش بسیار بالای استحکام فشاری نمونه های هیبرید شده می باشد. پیش از انجام تست نیز انقباض و کاهش حجم ایروژلهای هیبرید نشده بسیار بیشتر از ایروژلهای هیبرید شده بود که می تواند نشان دهنده ضعف ساختار ایروژلهای هیبرید نشده باشد. از طرفی تغییر در دانسیته تاثیر کمی بر افزایش استحکام فشاری داشته است به طوری که در نتیجه تست استحکام فشاری هر دو نوع ایروژل ، نمونه های با دانسیته بالاتر، مقاومت جزیی بالاتری از خود نشان دادند. افزایش خواص مکانیکی ایروژلها با ایجاد پیوندهای عرضی و استحکام پیوندهای بین ذرات ثانویه حاصل می شود و موجب افزایش حجم این ذرات نیز می گردد. این امر به وضوح در تصاویر sem مشاهده می شود. منطبق با این نتیجه مجموع حجم حفرات هم به شدت کاهش یافته که مقادیر آن قابل مشاهده است. همچنین سطح ویژه نمونه های سنتزی به دلیل افزایش حجم ذرات و پر شدن بسیاری از حفرات کاهش یافته است. در مقابل و برخلاف انتظار اندازه متوسط حفرات در ایروژلهای هیبرید شده تقریبا دو برابر ایروژلهای هیبرید نشده بوده که دلیل این اتفاق افزایش اندازه ذرات ثانویه و پر شدن حفرات کوچک است که منجر به بالا رفتن اندازه متوسط سایز حفرات می شود. در تست tga کاهش بسیار بالاتر وزن نمونه های هیبرید شده، نشان از وجود درصد بالایی از ماده آلی در این نمونه ها دارد و موید موفقیت انجام واکنش و ایجاد پیوند های عرضی در این نمونه هاست. از طرفی کاهش وزن نمونه در دمای c?50 و در نمونه های هیبرید نشده نشان از خارج شدن استون دارد که به معنای کامل نشدن عمل خشک کردن است. کاهش شدید وزن ایروژلهای هیبرید شده در حدود دمای c?250 نشان می دهد خواص این ایروژلها فقط تا حدود این دما قابل دسترسی است و بعد از این دما رفتار ایروژلهای هیبریدی باید مشابه با ایروژلهای هیبرید نشده باشد. از سوی دیگر همانطور که در نمودارهای مربوط به تست ir قابل مشاهده است، چه در نمونه های هیبرید شده و چه در نمونه هیبرید نشده مزاحمت آب قابل مشاهده است. این تست تائیدی بر این مطلب است که ایروژلهایی که با این روش تولید شده اند، جاذب آب هستند. این نتایج با نتایج تست tga که کاهش وزن هر دو نوع نمونه در دمای c?100 را نشان می دهد در توافق است. البته تست tga نشان می دهد تمایل ایروژلهای هیبرید شده برای جذب آب کمتر از ایروژلهای هیبرید نشده است که این امر به دلیل واکنش سیلانولهای سطح با ایزوسیانات امری قابل انتظار است. نتایج تستهای انجام شده نشان از افزایش قابل توجه مقاومت فیزیکی ایروژلهای هیبرید شده داشت. اگرچه این افزایش مقاومت با افزایش تقریباً دو برابری دانسیته همراه بود. همچنین این افزایش با کاهش حداقل سه برابری سطح ویژه ایروژلهای هیبرید شده همراه بود. افزایش مقاومت ایروژلهای هیبرید شده نسبت به جذب آب هم می تواند به کاهش انقباض و ضعف ساختار ایروژل پس از تولید منجر شود.