در اختراع حاضر، الكتروكاتاليست‌هاي كامپوزيتي نوين از نانو ذرات نيكل-پالاديوم (Ni@Pd) با پلي‌آنيلين/ اكسيد گرافن احياء شده (rGp)، براي جايگزين نمودن با كاتاليست Pt جهت انجام واكنش¬هاي الكتروشيميايي در پيل¬هاي سوختي معرفي شده‌اند. سطح فعال بالا و نيز هدايت يوني از جمله فاكتورهاي كليدي مهم در عملكرد بهتر لايه‌ها‌ي كاتاليستي مي¬باشد. مطالعات نشان داده است كه وجود آلوتروپ‌هاي كربني به همراه پليمرهاي هادي سطح مقطع بسيار بالايي را ايجاد مي‌كند. بدين منظور، در اختراع حاضر، الكتروكاتاليست¬هاي كامپوزيتي مختلف از نانو ذرات نيكل-پالاديوم با ساختار هسته-پوسته (Ni@Pd) و درصدهاي مختلف پلي‌آنيلين (0، 1، 2 و 3 درصد وزني) بر روي بستر كربني rGO (rGPx) با بيشترين فعاليت كاتاليستي نسبت به اكسيداسيون بوروهيدريد و بالاترين دانسيته‌ي توان خروجي در سيستم تك سل پيل سوختي بوروهيدريد سنتز شدند. الكتروكاتاليست‌هاي آندي سنتز شده به همراه الكتروكاتاليست كاتدي پلاتين/كربن (Pt/C) در تهيه‌ي MEA بكار گرفته شدند. هر يك از MEAهاي تهيه شده در سيستم پيل سوختي قرار گرفته و منحني¬هاي I-V و I-P براي هر MEA رسم گرديد. تأثير هر الكتروكاتاليست آندي روي اين منحني¬ها و و دانسيته‌ي توان مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج بررسي‌ها نشان دادند كه ميزان سطح فعال الكتروشيميايي در حضور الكتروكاتاليست‌هاي سنتز شده بطرز چشمگيري ارتقاء يافته است. بدين ترتيب اين نوع از الكتروكاتاليست‌ها، فعاليت كاتاليستي بالاتري نيز در الكترواكسيداسيون بوروهيدريد از خود نشان دادند. بيشترين مقدار اثر هم افزايي پلي‌آنيلين بر فعاليت كاتاليستي Ni@Pd/rGO در الكتروكاتاليست¬هاي كامپوزيتي حاوي 1% وزني پلي‌آنيلين (Ni@Pd/rGP1) مشاهده گرديد. با بكارگيري اين نوع از الكتروكاتاليست¬هاي كامپوزيتي، دانسيته‌ي تواني معادل با mW cm-2 10/339 براي كاتاليست¬هاي آندي بدست آمد. سابقه طراحي و ساخت پيل‌هاي سوختي بر پايه‌ي الكتروكاتاليست‌هاي پليمري، از نظر اقتصادي مقرون به صرفه، با دانسيته‌ي توان بالا و نيز با فعاليت كاتاليستي بالا قابل قياس با كاتاليست‌هاي پلاتين در ابعاد نانو در ايران وجود ندارد.

روباتهاي معمول با استفاده از چرخها، موتورها، چرخ دنده ها و اتصالات چند پارچه در ساختار خود مي توانند در زمين، هوا يا زير آب قابليت حركت داشته باشند. ساختار و عملكرد بهترين انواع از اين روباتها علي رغم داشتن حركت، داراي محدوديتهاي گوناگوني از قبيل گستره محدود حركات خمشي، ميزان انعطاف پذيري كم قطعات و بازوهاي حركتي، وزن بالا، توليد صداي بيشترو.. مي باشند. از اين رو توسعه روباتهاي زيست تقليد پذير امري بسيار مهم در رفع اين موانع مي باشد. براي ايجاد رفتار زيست تقليدي در روباتها، يك فعال كننده و محرك شبه زيستي بسيار قوي با عملكرد بالا نياز است. پليمرهاي الكتروفعال به دليل خواص منحصريفردشان، يكي از مناسبترين مواد براي كاربرد در زمينه روباتها و ماهيچه هاي مصنوعي هستند. از ميان اين پليمرها،كامپوزيتهاي پليمر يون- فلزي به دليل نياز به ولتاژكم براي تحريك، بيشتر مورد توجه مي باشند.اين محركها در واكنش به يك تحريك الكتريكي كوچك (5-1 ولت) دستخوش خميدگي و جابجاييهاي بزرگ مي شوند. كامپوزيتهاي پليمر يون- فلزي از يك غشاء مبادله كننده يون از فبيل نفيون، فلميون تشكيل مي شوند كه به صورت ساندويچي بين دو رسانا همچون طلا، پلاتين قرار گرفته است. از محدوديتهاي مهم كاربرد اين محرك، هزينه بالاي توليد و طراحي آنهاست. در اختراع حاضر با جايگزيني الكترودهاي پلي پيرول و كربن ولكان بجاي الكترودهاي فلزي، بطور چشمگيري از ميزان هزينه هاي طراحي و ساخت اين محركها، با عملكرد بسيارمطلوب در حدفلز كاسته شده است. بهره گيري از روش اسپري جوهر نانو كربن ولكان و سنتز الكتروشيميايي پلي پيرول بر روي نفيون بعنوان الكترود بر سطح IPMNC، موجب يكنواختي مورفولوژي الكترود و افزايش رسانايي الكتريكي شده كه بهبود آنها متعاقبا موجب افزايش ميزان جذب آب و جابجايي توليدي در پاسخ به اعمال ميدان الكتريكي كوچك گرديده است. اولين كاربرد متداول اين پليمرها در زمينه ي پزشكي مي باشد كه از بين آنها ميتوان ساخت دريچه هاي مصنوعي قلب، عضلات تحتاني قلب، عضلات مثانه و عضلات مصنوعي انسان را اشاره نمود. از ديگر كاربردهاي چشمگير اين پليمرها در زمينه ساخت ماهيچه هاي مصنوعي براي روباتهاي نرم مي باشد كه اين روباتها به وسيله ماهيچه هاي سنتزي توانايي تقليد حركات بيولوژيكي همچون شناكردن، پروازكردن و.... را پيدا مي كنند. امروزه مطالعات فراواني براي كاربرد اين مواد در سيستمهاي ميكروالكترونيك و نانوالكترونيك در حال انجام است.

پليمرهاي الكتروفعال به دليل خواص منحصربفردشان، يكي از مناسبترين مواد براي كاربرد در زمينه روباتها ماهيچه‌هاي مصنوعي هستند. از ميان اين پليمرها،كامپوزيتهاي پليمر يون- فلزي به دليل نياز به ولتاژكم براي تحريك، بيشتر موردتوجه مي باشند. اين محركها در واكنش به يك تحريك الكتريكي كوچك دستخوش خميدگي و جابجاييهاي بزرگ مي‌شوند. كامپوزيتهاي پليمر يون- فلزي از يك غشاء مبادله‌كننده يون از قبيل نفيون، فلميون تشكيل مي‌شوند كه به صورت ساندويچي بين دو رسانا همچون طلا، پلاتين قرار گرفته است. از محدوديتهاي مهم كاربرد اين محرك، تردي، شكنندگي و نيز هزينه بالاي توليد و طراحي آنهاست. در اختراع حاضر با جايگزيني الكترودهاي نانوكامپوزيتي از نانولوله‌هاي‌كربن/كربن‌ولكان بجاي الكترودهاي فلزي، بطور چشمگيري بر اين محدوديتها غلبه شده است. بهره‌گيري از روش اسپري جوهر نانولوله‌هاي‌كربن/كربن‌ولكان بر روي نفيون بعنوان الكترود، موجب يكنواختي مورفولوژي الكترود و افزايش رسانايي الكتريكي شده كه بهبود آنها متعاقبا موجب افزايش ميزان جذب آب و جابجايي حاصل در پاسخ به اعمال ميدان الكتريكي گرديده است. كاربردهاي متداول اين پليمرها در زمينه‌ي پزشكي مي‌باشد كه از بين آنها ميتوان ساخت دريچه‌هاي مصنوعي قلب، عضلات تحتاني قلب، عضلات مثانه و مصنوعي انسان را اشاره نمود. امروزه مطالعات فراواني براي كاربرد اين مواد در سيستمهاي ميكروالكترونيك و نانوالكترونيك نيز در حال انجام است.

امروزه ابرخازنها، يك تكنولوژي قدرتمند براي ذخيره‌سازي انرژي به دليل چرخه عمر طولاني و دانسيته توان بالا به‌شمار مي آيند. هر ابرخازن از دو الكترود صفحه‌اي غوطه‌ور در درون محلول الكتروليت و نيز يك دي الكتريك متخلخل تشكيل شده است. ازميان سه گروه از ابر خازنها، نوع هيبريدي آن به دليل بهره‌گيري از مزاياي دو گروه ديگر بيشتر مورد توجه مي‌باشد. از پارامترهاي بسيار مهم در بالا بردن دانسيته انرژي و بهبود ظرفيت در ابرخازنهاي هيبريدي، چگونگي تركيب مواد فعال الكترودي بكار رفته در ساختار آنها مي‌باشد. در اختراع حاضر با تركيب سه ماده فعال الكترودي از نانولوله‌هاي كربني، اكسيدگرافن و پلي‌پيرول، يك ابرخازني با ظرفيت خازني F/g 43/491، دانسيته انرژي W/kg 455/20 ، دانسيته توان W/kg 6031 و پايداري چرخه اي 70% بعد از 300 سيكل شارژ و دشارژ طراحي گرديده است. سابقه طراحي و ساخت ابرخازن بر پايه كامپوزيتهاي پليمر-كربني زيست سازگار، با ظرفيت بالا در اين حد در قياس با نمونه‌هاي پيشين و نيز ارتقاء چشمگير پاسخ دانسيته توان همراه با ساختار الكترودي در ابعاد نانو و يكنواخت در ايران وجود ندارد. از اين ابرخازن طراحي‌شده مي‌توان در ساخت طيف وسيعي از لباسهاي نظامي ضدحرارت، سيستمهاي مخابراتي ديجيتال و وسايل ارتباطي دوربرد استفاده كرد.

اختراع حاضر به روش ساخت ماهيچه‌ي مصنوعي برپايه نانوكامپوزيتهاي پليمر‌يون- فلزي با استفاده از مواد جديد و معماري نوين مي‌پردازد. نانوكامپوزيتهاي پليمر‌يون- فلزي (IPMNC) داراي ساختار ساندويچي از يك غشاء مبادله‌كننده يون همراه با الكترودهاي فلزي مانند طلا، پلاتين در اطراف آن مي‌باشند. از محدوديتهاي عمده كاربرد اين فعال‌كننده‌ها، تردي، شكنندگي، انعطاف پذيري كم و نيز هزينه بالاي توليد و طراحي آنهاست. در طرح اختراعي پيش‌رو الكترودهاي فلزي موجود در ساختار IPMNC با روكشي از نانوكامپوزيت پلي‌پيرول/اكسيدگرافن احياء شده بر روي بستري از آلوتروپهاي‌كربن جايگزين شده است. نتايج بررسيهاي انجام شده نشان داد كه استفاده از اين الكترودهاي غيرفلزي در ساختار IPMNC، در رفع معايب و محدوديتهاي اين فعال‌كننده نقش بسزايي داشته است. بهره‌گيري از روش سنتز‌الكتروشيميايي در ترسيب نانوكامپوزيت بعنوان الكترود بر سطح IPMNC، موجب چسبندگي بالاي الكترودها، يكنواختي مورفولوژي الكترود و افزايش رسانايي الكتريكي آن بيش از رسانايي فلز شده است كه بهبود آنها متعاقباً موجبات افزايش ميزان جذب آب و نيروي توليدي در پاسخ به اعمال ميدان‌الكتريكي را فراهم گرديده است. كاربردهاي متداول اين فعال‌كننده‌ها در ساخت دريچه‌هاي مصنوعي قلب، عضلات تحتاني قلب و عضلات مثانه انسان مي‌باشد. امروزه مطالعات فراواني براي كاربرد اين مواد در سيستمهاي ميكروالكترونيك و نانوالكترونيك نيز در حال انجام است.

ايجاد پوششهاي آلتراميكروكريستالي فسفاته دوتايي روي - كلسيم شولزيتي از نوع Chemical donversion coating همراه Incorporation يون كلسيم به پوشش در دماي بسيار پايي، بدون استفاده از شتابدهنده هاي آلي يا آروماتيك و مقاوم به خوردگي فوق العاده زياد در محيطهاي خورنده حسين خوشوقت، دكتر مير قاسم حسيني 1- دانشكده شيمي ، گروه شيمي فيزيك، دانشگاه صنعتي شريف ، تهران ، ايران 2- آزمايشگاه پژوهشي الكترو شيمي، دانشكده شيمي، گروه شيمي فيزيك، دانشگاه تبريز ، تبريز ايران اين اختراع شامل ايجاد پوششهاي آلتراميكرو كريستالي فسفاته دوتايي روي - كلسيم شولزيتي از نوع chemical conversion coating همراه با Incorporation يون كلسيم به پوشش در دماي بسيار بدون استفاده از شتابدهنده هاي آلي و يا آروماتيك و مقاومت به خوردگي فوق العاده زياد اين پوششها در محيطهاي خورنده است كه بر طبق فرمولاسيون ايجاد شده، سطح فولادهاي كم كربن در محيط اسيد فسفريكي با لايه اي محكم و محافظ از ريز كريستال هاي غير قابل حل فسفات روي - كلسيم داراي ساختار كريستالي شولزيت و پارا شولزيت، تبديل مي شود. افزايش يون هاي كلسيم به الكتروليت هاي حاوي فسفاته روي باعث تغيير در ساختار كريستالي، اندازه ذرات و مقاومت در برابر خوردگي پوشش هاي فسفاته روي گرديد. در كار حاضر، فرمولاسيون بهينه اي براي الكتروليت فسفاته روي اصلاح شده توسط كلسيم ارائه و سپس بر روي ورق هايي از جنس فولاد كم كربن، پوششهاي فسفاته روي و روي - كلسيم ايجاد گرديد و در نهايت ساختار و مقاومت در برابر خوردگي اين پوشش ها توسط آناليز پراش اشعه(XRD)X ، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و تست پاشش محلول نمكي (ASTM B117-Salt Spray) مورد بررسي قرار گرفتند. مشاهدات XRD نشان داد كه افزايش يون كلسيم، موجب تغيير ساختار پوشش هاي فسفاته روي از فسفوفيليت - هوپيت به شولزيت - پاراشولزيت مي گردد، ساختار شولزيت در مقايسه با كريستالهاي تتراهيدراته هوپيت و فسفوفيلت، باعث بهبود مقاومت به خوردگي، افزايش چسبندگي رنگ گرديد. پوشانندگي عالي فرمولاسيون الكتروليت فسفاته روي اصلاح شده توسط كلسيم، باعث افزايش كيفيت پوشش، كاهش زمان و دماي پروسه تا 50C شد: قابليت ذاتي كلسيم براي كاهش اندازه دانه 3-1 منجر به تشكيل پوشش هاي فسفاته ميكرو كريستالي يا تقريبا آمورف گرديد. اين پوششها بويژه در مواردي كه پوششهاي يكنواخت، متراكم و با تخلخل كم مورد نياز باشد، مفيد واقع مي شوند. كاربرد اصلي اين پوشش ها به عنوان يك لايه رنگ در صنعت خودرو، كشتي سازي ، اسكله ها، صنايع پايين دستي نفت و پتروشيمي ، صنايع توليدات لوازم خانگي، صنايع سرمايشي ، و گرمايشي و صنايع هوايي است.