طرح اختراعي حاضر، طراحي روش و دستيابي به نقطه بهينه در لايه نشاني لايه انتقال دهنده حفره پلي (3 و 4- اتيلن دي اكسي تيوفن): پلي استايرن سولفونات (PEDOT:PSS) برروي اينديوم قلع اكسايد (ITO) در سلول هاي خورشيدي پليمري مي باشد. در اين روش اثر حلال بر كاهش مقاومت لايه پليمري نشانده شده بر روي آند در ساخت سلول خورشيدي پليمري، اثر حرارت دهي بعد از حذف PSS به جهت افزايش رسانش و همچنين سرعت هاي مختلف لايه نشاني مورد بررسي قرار گرفت. تكنيك دستيابي به نقطه بهينه، لايه نشاني چرخشي در سرعت هاي 2500، 3500 و 4500 دور بر دقيقه و فرآيند دمادهي (Annealning) در دماهاي مختلف 80، 100 و 120 درجه سانتيگراد مي باشد. با استفاده از مقاومت سنج و بررسي مورفولوژي سطحي با استفاده از روش ميكروسكوپ روبشي الكتروني SEM، نقطه بهينه لايه نشاني استخراج شد كه معادل سرعت 3500 دور بر دقيقه و شرايط حرارت دهي 120 درجه سانتيگراد مي باشد. كاربرد اصلي طرح اختراعي حاضر در ساخت سلول خورشيدي پليمري مي باشد كه بهينه سازي تك تك لايه ها، درنهايت مي تواند به افزايش بازده تبديل انرژي منجر گردد.

عنوان طرح اختراعي حاضر، طراحي و ساخت نسل جديد سلول خورشيدي پليمري با استفاده از رنگدانه آلي پايه آميني مي باشد. اين طرح روشي نوين در طراحي و ساخت سلول هاي خورشيدي پليمري را ارائه مي دهد كه بر مبناي آن بهبود عملكرد تبديل انرژي در يك سلول خورشيدي پليمري مشاهده مي گردد. زمينه فني اختراع مربوطه به حوزه هاي مختلف از جمله شيمي، فيزيك، مهندسي مواد، مباحث مرتبط با انرژي و محيط زيست مربوط مي شود. سلول خورشيدي دستگاهي ست كه قابليت تبديل نور خورشيد به جريان الكتريسيته را دارا مي باشد. انواع مختلفي از سلول هاي خورشيدي طي سالهاي اخير توسعه داده شده اند كه از ميان آنها مي توان به سلول هاي حساس شده به رنگدانه، سلول هاي سيليكوني و لايه نازك، سلول هاي حساس شده به نقاط كوانتومي، سلول هاي خورشيدي پليمري و ... اشاره نمود. سلول خورشيدي پليمري به دليل مزاياي فراوان آن مانند سبك وزن بودن، قابليت ساخت به صورت انعطاف پذير، توليد آسان، فرآيند پذيري در حالت محلول و موارد مشابه ديگر، بسيار مورد توجه مي باشد. اين سلول ها از چينش لايه هاي مختلف برروي هم توليد مي گردند. لايه هاي مختلف آنها شامل آند، لايه انتقال دهنده حفره، لايه فعال، لايه انتقال دهنده الكترون و كاتد هستند. لايه هاي انتقال دهنده حفره و لايه انتقال دهنده الكترون با توجه به طراحي درنظرگرفته شده براي هر سلول خورشيدي پليمري خاص، مي توانند طي فرآيند ساخت حذف گردند. لايه فعال بخش جاذب نور بوده كه توليد اكسايتون (جفت الكترون-حفره) را برعهده دارد. جدايش بار الكتريكي در فصل مشترك لايه فعال رخ مي دهد. الكترون ها به سمت كاتد و حفرات به سمت آند مي روند. از اينرو طراحي و تغيير در لايه فعال منجر به تغيير در عملكرد سلول خورشيدي مي گردد. در طرح اختراعي حاضر، ساخت لايه فعال جديد براي سلول خورشيدي پليمري صورت گرفته است. يعني علاوه بر تركيب الكترون دهنده تيوفني و تركيب الكترون پذيرنده فولرني، از رنگدانه آلي پايه آميني به عنوان تركيب الكترون دهنده ثانويه استفاده مي گردد. اين تركيب افزايش توليد اكسايتون (جفت الكترون –حفره) و تغيير در سطح انرژي لايه فعال را به همراه دارد كه منجر به تغيير در ولتاژ مدارباز سلول خورشيدي مي گردد. بنابراين درمجموع عملكرد سلول خورشيدي پليمري را بهبود مي بخشد. تكنيك ساخت سلول خورشيدي با استفاده از دستگاه لايه نشان چرخشي بوده و براي ساخت الكترود كاتد آن از روش لايه نشاني تبخير فيزيكي استفاده مي شود. الكترود آند آن نيز شيشه پوشيده شده با اينديوم قلع اكسايد است. اين طراحي ساختار جديد مي تواند، بازده سلول خورشيدي پليمري را تا 3 برابر نمونه اوليه افزايش دهد. حلال بكار برده شده در اين طرح، حلال كلرو بنزن مي باشد كه تركيبات پليمري در اين حلال، قابل حل بوده و به راحتي لايه نشاني مي گردند. همچنين در ساخت سلول خورشيدي اختراعي، از جو نيتروژن استفاده نشده است و تمامي فرآيند ساخت در دماي اتاق و جو نرمال صورت پذيرفته است. اختراع حاضر مي تواند به صورت انبوه و به شكل صنعتي توليد گردد و براي توليد آن از دستگاه ها و تكنولوژي هاي معمول ساخت سلول خورشيدي پليمري مانند تكنولوژي پرينتينگ استفاده مي شود. سلول خورشيدي ساخته شده به اين روش مي تواند براي تامين انرژي الكتريكي منازل، كارخانجات، وسايل الكترونيكي سيار مانند تلفن همراه و لپ تاپ استفاده گردد. كاربرد پيشرفته اين سلول ها، در سفينه هاي فضايي بوده و همچنين مي توان نيروگاه هاي خورشيدي را برپايه اين سلول خورشيدي طراحي نمود.

طرح اختراعي حاضر، با عنوان بهبود عملكرد سلول خورشيدي پليمري با تغيير شكل در الكترود كاتد، روشي در بهبود عملكرد سلول خورشيدي پليمري را ارائه مي¬دهد. مشكل اصلي در سلول خورشيدي پليمري بازده پايين درمقايسه با ساير انواع سلول خورشيدي مي¬باشد، بنابراين مسيرهايي كه منجر به افزايش جذب و بدام انداختن نور، افزايش طول نفوذ الكترون و تجمع بهتر بار مي¬گردند، بمنظور بهبود عملكرد سلول خورشيدي پليمري بكار برده مي¬شوند. در طرح اختراعي حاضر، از دو ماسك مختلف كاتد بهره گرفته شد كه با استفاده از برش ليزر ساخته شدند. اين امر مي¬تواند تجمع الكترون ها و بدام اندازي آنها را در لايه كاتد تقويت نمايد. اين طراحي ساختار كاتد، بازده سلول خورشيدي پليمري را تا 9 برابر نمونه اوليه افزايش داد. همچنين در ساخت سلول خورشيدي اختراعي، از جو نيتروژن استفاده نشده است و تمامي فرآيند ساخت در دماي اتاق و جو نرمال صورت پذيرفته است. سلول خورشيدي ساخته شده به اين روش مي تواند براي تامين انرژي الكتريكي منازل، كارخانجات، وسايل الكترونيكي سيار مانند تلفن همراه و لپ تاپ استفاده گردد. كاربرد پيشرفته اين سلول ها، در سفينه هاي فضايي بوده و همچنين مي توان نيروگاه هاي خورشيدي را برپايه اين سلول خورشيدي طراحي نمود.

درخت سان ها پليمرهايي با ساختار سه بعدي و شاخه هاي فراوان هستند. حضور اين شاخه ها موجب مي گردد كه عملكرد سطحي و انطباق پذيري اين مولكول ها بسيار زياد گردد. يكي از كاربردهاي بالقوه براي پليمرهاي پرشاخه در زمينه مهندسي شيمي مي باشد. استفاده از پليمرهاي پرشاخه در فرايند هاي جداسازي شامل تقطير استخراجي، استخراج با حلال، جذب، غشا يا كروماتوگرافي مي تواند باعث صرفه جويي چشم گيري از هزينه ها شود. در اين طرح پليمر پرشاخه فعال نوري با گروه هاي انتهايي آمين و از طريق پليمريزاسيون تراكمي دو ماده اوليه اسيد دوعاملي( دي اسيد)، تري آمين سنتز شده است.

اختراع مربوطه در زمينه ي مهندسي پليمر، شيمي، مهندسي مواد، محيط زيست و انرژي هاي نو مي باشد. در دهه‌هاي اخير بدلايل محيط زيستي و آلودگي‌هاي سوخت‌هاي فسيلي، روند چشمگيري در بهبود خواص سلول‌هاي خورشيدي به جهت بهره‌برداري از انرژي خورشيدي را شاهد هستيم. سلول‌هاي خورشيدي پليمري از نسل سوم سلول‌هاي خورشيدي است كه با استفاده از پليمرهاي مزدوج در لايه فعال اين سلول‌ها، خواصي همچون سبك بودن، ارزان بودن و سهولت در ساخت سلول را منجر مي‌شوند. پلي-3-هگزيل‌تايوفن به عنوان پليمر نيمه‌رسانا با خاصيت انتقال حفره بالا، كاربرد روزافزوني در تجهيزات الكترونيكي مانند سلول‌هاي خورشيدي دارد. در لايه فعال سلول‌هاي خورشيدي علاوه بر حضور يك عامل الكترون‌دهنده نياز به حضور يك عامل الكترون‌گيرنده در كنار آن، جهت جدايش اكسايتون‌ها مي‌باشد. در دهه اخير، گرافن به عنوان بهترين الكترون‌گيرنده در دماي محيط با خواصي همچون چگالي بالا، هدايت حرارتي بالا، رسانندگي اپتيكي و خواص الكتريكي فوق‌العاده مورد توجه قرار گرفته است. از اين رو در اين اختراع، پلي-3-هگزيل‌تايوفن به روش گرينيارد (GRIM) و گرافن به روش هامر پيشرفته سنتز شده و به عنوان اجزاي الكترون‌دهنده و الكترون‌پذيرنده در لايه فعال سلول خورشيدي قرار گرفته‌اند. سنتز اين مواد از طريق آزمون‌هاي آناليز مورد بررسي قرار گرفت. از آنجايي كه يكي از بزرگترين معضلات لايه فعال سلول‌هاي خورشيدي جدايش فازي الكترون‌دهنده و الكترون‌گيرنده در طول زمان و در اثر تابش نور خورشيد مي‌باشد و همچنين صفحات گرافن به دليل آبگريزي تمايل زيادي به تجمع دارند، از اين رو در اين اختراع با اصلاح شيميايي پليمر نيمه‌رسانا و ايجاد پيوند بين پليمر و گرافن، نه تنها از جدايش فازي دو جز الكترون‌دهنده و الكترون‌گيرنده جلوگيري خواهش شد بلكه خواص رسانايي و در نهايت بازده نهايي سلول خورشيدي افزايش مي‌يابد و همچنين طول عمر دستگاه نيز به مراتب افزايش خواهد يافت. در مبناي اصلي لايه فعال سلول خورشيدي، افزايش راندمان سلول، رابطه مستقيمي با ميزان احتمال جدايش الكترون و حفره از يكديگر و غلبه بر انرژي پيوند بين اين دو داراست. با قرار دادن يك فاز الكترون‌گيرنده در كنار يك فاز الكترون‌دهنده، اكسايتون با نفوذ به فصل مشترك اين دو فاز قادر به غلبه بر اين انرژي پيوند و تبديل شدن به الكترون و حفره و جريان يافتن در سيستم خواهد شد. از آنجايي كه اكسايتون‌ها تا 10 نانومتر بيشتر قابليت نفوذ ندارند، براي كامپوزيت‌كردن اين دو فاز نياز به اختلاط خوب با تركيب درصد مناسبي از اين دو مي‌باشد تا يك شبكه به هم پيوسته تو‌در‌تو ايجاد شود. از اين رو با ايجاد پيوند بين اين دو فاز، اين شبكه به هم پيوسته در مقياس مولكولي شكل مي‌گيرد و اكسايتون‌ها سريع‌تر به الكترون‌گيرنده رسيده و دچار جدايش مي‌شوند. همچنين از جدايي فازي كه در اثر زمان و بالا رفتن حرارت سلول در اثر كاركرد رخ مي‌دهد جلوگيري به عمل مي‌آيد. نتايج بدست آمده از نمونه هاي با تركيب درصد 5:3 و 5:5 از گرافن و P3HT پيوند خورده و مقايسه آن با نمونه كامپوزيتي با همين تركيب درصد، نشان مي‌دهد كه با انجام اين عمل حتي در تركيب درصد‌هاي كمي از الكترون گيرنده نيز بازده قابل توجهي بدست آمده است.

امروزه، به دنبال تامين انرژي از منابع تجديدپذير، نياز به سلول¬هاي خورشيدي بيش از گذشته احساس مي-شود. در سلول¬هاي خورشيدي پليمري كه توانايي كاربرد در سطح¬هاي منحني را دارند، الكترود شفاف و رسانا نيز بايد منعطف باشد. اكسيد قلع اينديوم كه اكنون مرسوم¬ترين الكترود شفاف و رسانا به شمار مي¬رود، شكننده، گران‌قيمت و ناپايدار است؛ از طرف ديگر منابع تامين اينديوم محدود و رو به اتمام مي¬باشد. گرافن ماده¬اي دوبعدي با ضخامت يك لايه اتم كربن با اتصالات هيبريدي SP2 است كه در آن چهارمين الكترون پيوندي كربن به‌عنوان الكترون آزاد باقي مانده است و به علت رسانايي بالا و شفافيت قابليت جايگزيني ITO را دارد. به دنبال جايگزين كردن اكسيد قلع اينديوم در ساختار سلول خورشيدي پليمري، در اين پژوهش از تركيب اكسيدگرافن كاهش¬يافته تهيه شده به روش هامر پيشرفته، نانولوله¬هاي¬ كربني به همراه نانوذرات طلا استفاده شد. نتايج حاصل از آزمون¬هاي FT-IR، SEM و UV-Vis به خوبي نشان دهنده تشكيل ساختار مورد نظر هستند. مشاهده شد كه ساختار بهينه براي كاربرد در سلول خورشيدي داراي مقاومت سطحي kΩ/sq 0.83 و شفافيت 76% است. از الكترود شفاف و رساناي حاصل در ساخت سلول خورشيدي پليمري استفاده گرديد. سلول خورشيدي منعطف با الكترود شفاف و رسانا طراحي شده، در بهترين حالت داراي بازده تبديل انرژي % 0.32 بود.

سنتز چسب بافت در آزمايشگاه هاي مختلفي در دهه هاي گذشته انجام شده است ولي تحقيق راجع به آن همچنان ادامه دارد . يك دليل كليدي اين است كه محققان هنوز به طور كامل نقش گروه هاي عاملي را كه مسئول خوب چسبيدن به بافت هاي بيولوژيك هستند درك نكرده اند . يك چسب خوب كه مي تواند در طي چند ثانيه تا ١ ‏- ٢ ‏دقيقه محكم و سفت شود ، براي جراحان ايده ال است تا هم زمان عمل جراحي را كاهش دهند و هم نياز به فرايندهاي بعدي براي كشيدن بخيه را حذف نمايند . همچنين براي محل هايي كه بخيه زدن امكان پذير نيست به كار مي رود. زيست تخريب پذيري چسب پليمري آن را براي زخم ها و پارگي هاي بسيار، از آنجا كه مي تواند به تدريج با سرعتي از پيش تعيين شده تخريب شود و جاي خود را به بافت هاي رشد كرده ي جديد بدهد ، مطلوب مي سازد . در حال حاضر تنها دو نوع اصلي چسب بافت وجود دارد: چسب هاي سيانواكريلات و چسب هاي فيبرين كه به ترتيب داراي منشا سنتزي و طبيعي اند محدوديت هايي وجود دارد كه از كاربرد ‏وسيع اين چسب ها مي كاهد.

در اين تحقيق ابتدا بطري آب معدني ضايعاتي آسياب گرديد و به پرك تبديل شد. پركهاي حاصله تحت واكنش گلايكوليز در حضور كاتاليزور استات منگنز و نسبت مولي متفاوت دي اتيلن گلايكول (DEG) بر محدوده ي دمايي 190 تا 210 درجه سانتي گراد و فواصل زماني متفاوت تجزيه گرديد. آزمون آناليز گروههاي انتهايي جهت تعيين ارزش هيدروكسيلي نمونه ها صورت گرفت. از روي نتايج حاصل، ميزان پيشرفت واكنش و متوسط عددي جرم مولكولي و توزيع آن، تحت آزمون كروماتوگرافي ژل تراوايي (GPC) قرار گرفتند. نمونه بهينه در مرحله گلايكوليز از مقايسه ي نتايج آزمون هاي فوق انتخاب شد. در مرحله ي بعد، نمونه ي بهينه ي بدست آمده از مرحله ي قبل با متوسط عددي وزن مولكولي Mn=650g/mol با پلي كاپرولاكتون از طريق واكنش حلقه گشا روي گروههاي انتهايي هيدروكسيل اليگومرهاي PET در دماي 150C و كاتاليزور DBTL و نسبت مولي مختلف از پلي ال / پلي كاپرولاكتون واكنش پليمريزاسيون را انجام دادند تا به به صورت محلول در حلال هاي آلي در آيند و رفتار ترموپلاستيك از خود نشان دهند. در مرحله ي بعد پلي يورتان ها از واكنش پلي استر اليگومرهاي مرحله ي قبل با هگزا متيلن دي ايزوسيانات HMDI در دماي 80C و كاتاليزور DBTL و نسبت هاي مولي مختلف از NCO/OH در مدت زمان 4 ساعت سنتز شدند. ساختار شيميايي اين پلي يورتان ها از طريق آزمون FT-IR مورد بررسي قرار گرفته است. خواص حرارتي پلي يورتان ها نيز از طريق TGA,DSC مورد بررسي قرار گرفته است. Tg اين پلي يورتان ها در محدوده ي 38/2c- تا 19/7c- قرار دارد كه بيانگر رفتار الاستومري در دماي محيط مي باشد. پلي يورتان هاي سنتز شده از ضايعات PET داراي دما تخريب بالا در محدوده ي 180C تا 210C مي باشد كه داراي خواص حرارتي مناسب هستند.

يكي از راهكارهاي مناسب هنگام نياز به ترميم بخشهاي اسكلتي، استفاده از كلسيم فسفاتها مي باشد كه جزء گروه سراميكهاي زيست فعال هستند. بيوسراميكها و بنابراين كلسيم فسفاتها موادي بسيار زيست سازگار هستند كه توانايي تشويق و هدايت استخوان سازي را نيز دارا مي باشند و از موادي ساخته شده اند كه بيشترين تشابه به اجزاي معدني استخوان را دارند بنابراين سيمانهاي هيدروليك با قابليت خودگيرش تهيه شده از آنها، كانديدهاي مناسبي براي بازسازي استخوان مي باشند. از آنها به عنوان پركننده استخواني، انتقال دهنده مولكولهاي زيستي و داروها و پوشش ايمپلنتها در ترميم عيوب استخواني استفاده مي شود. متاسفانه استحكام مكانيكي كم، زمان گيرش طولاني ، قابليت تزريق پذيري پايين و از هم گسيختگي آنها در حين گيرش در مواجه با مايعات فيزيولوژيك، كاربرد آنها را محدود كرده و از آنها در مكانهايي كه زياد تحت بار نيستند استفاده مي شود. بدين علت استفاده از پليمرها در ساخت اين سيمانها به منظور غلبه بر برخي از اين كاستيها مورد توجه قرار گرفته است. در اين تحقيق ، سيمان كامپوزيتي كلسيم فسفات - هيالورونيك اسيد بوسيله اختلاط فاز پودري شامل تترا كلسيم فسفات و دي كلسيم فسفات با فاز مايع شامل محلولي از هيالورونيك اسيد با غلظتها و وزن مولكولي متفاوت به دست آمد بدين صورت كه خمير اوليه به درون قالبهاي تفلوني ديسكي شكل (به قطر 6mm و ارتفاع 12mm ريخته شد تا گيرش يابد. استحكام فشاري نمونه هاي خارج شده از قالب پس از 24 ساعت قرارگيري در اينكوباتور 37c و 100 درصد رطوبت اندازه گيري شد و تست تزريق پذيري بر روي خمير سيمانها انجام گرفت. تغييرات فازي در تركيب سيمانف تغييرات ايجاد شده در گروههاي شيميايي موجود در سيمان و همچنين ريز ساختار آن قبل و پس از قرارگيري نمونه ها در محلول شبيه سازي شده با مايعات بدن (SBF) در يك بازه زماني 21 روزه، به ترتيب با استفاده از پراش اشعه ايكس XRD، طيف سنجي مادون قرمز (FTR) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه استحكام فشاري و تزريق پذيري در سيمانهاي كامپوزيتي به ميزان چشمگيري افزايش يافته است. نتايج XRD و FTIR تبديل فازهاي اوليه (واكنشگرها) با گذشت زمان به فاز آپاتيتي را تاييد كردند و تشكيل كريستالهاي سوزني شكل هيدروكسي آپاتيت و ساختار متخلخل با گذشت زمان در تصاوير SEM كاملا مشهود است.