هدف از اين اختراع، تهيه بدنه نيتريد سيليسيم متخلخل با استفاده از بدنه سيليسيم شكل داده شده به كمك ريخته‌گري ژلي است. كه در ادامه تحت فرآيند سينتر واكنشي قرار مي‌گيرد تا فاز بتا نيتريد سيليسيم حاصل شود. در چنين شرايطي بدنه متخلخل سينتر شده به دليل قفل شدن الياف ميله‌اي شكل بتا نيتريد سيليسيم داراي استحكام بالايي است.بدنه نيتريد سيليسيم متخلخل به دليل داشتن خواص منحصر به فرد توجه بسياري از صنايع به خصوص در سال‌هاي اخير به خود جلب كرده است. از اين‌رو تحقيقات زيادي بر روي تهيه اين بدنه‌ها انجام شده است كه در بين اين روش‌ها بر روي مخلوط روش ريخته‌گري ژلي و سينتر واكنشي تعداد انگشت شماري تحقيق انجام شده است. در اين تحقيق به بررسي تهيه بدنه نيتريد سيليسيم متخلخل براساس روش ذكر شده پرداخته شد. استفاده از ريخته‌گري ژلي و سينتر واكنشي به طور كلي موجب كاهش هزينه‌ها مي‌شود. به طور مثال در روش سينتر واكنشي به جاي نيتريد سيليسيم از سيليسيم به عنوان ماده اوليه استفاده مي‌شود كه قيمت آن بسيار كمتر از نيتريد سيليسيم است به علاوه دماي سينتر واكنشي حدود C°300 كمتر از دماي سينتر نيتريد سيليسيم است. براي رسيدن به اين هدف در فاز اول تحقيقات عوامل موثر بر ريخته‌گري ژلي سيليسيم مانند رفتار رئولوژي سوسپانسيون سيليسيم و پارامترهاي موثر بر آن بررسي شد و در انتها سوسپانسيون پايدار سيليسيم با ويسكوزيته مناسب كه قابل ريخته‌گري است تهيه شد. سپس عوامل موثر بر ريخته‌گري ژلي بررسي شد و بعد از تهيه بدنه نهايي ريخته‌گري ژلي سيليسيم، بعد از خروج مواد آلي فاز دوم تحقيقات آغاز مي‌شود. در فاز دوم تحقيقات بدنه سيليسيم متخلخل حاصله تحت فرآيند سينتر واكنشي قرار مي‌گيرد. براساس رژيم حرارتي اعمال شده به بدنه بدنه نيتريد سيليسيم حاصله داراي نسبت آلفا به بتا از بيش‌تر از 1 به كمتر از 1 مي‌رسد. به عبارت ديگر براساس رژيم حرارتي اعمالي بدنه نيتريد سيليسيم حاصله داراي فاز اصلي آلفا يا بتا است. در نتيجه بدنه نهايي نيتريد سيليسيم داراي استحكام بيش‌تر از 100 مگا پاسكال و تخلخل حدود 40 درصد حجمي است. اين بدنه داراي ريزساختاري شامل بتا نيتريد سيليسيم ميله‌اي با قطر نانويي است كه در هم قفل شده و استحكام بخش بدنه است.

عنوان اختراع حاضر تهيه بدنه هاي سيليكون كاربيد باند واكنشي با استفاده از كربن سياه نانومتري مي باشد. در اين اختراع روشي كه براي ساخت بدنه هاي سيلكيون كاربيدي باند واكنشي استفاده گرديده است استفاده از تلقيح مذاب سيليكون به داخل بدنه خام حاوي كربن سياه نانومتري مي باشد. به طور ساده اساس اين روش بدين ترتيب است كه پس از شكل دهي بدنه خامي كه شامل سيليكون كاربيد و كربن سياه مي باشد اين بدنه خام تحت تلقيح مذاب سيليكون قرار داده مي شود. مذاب سيليكون پس از نفوذ به داخل بدنه با كربن موجود در بدنه واكنش كرده و با تشكيل سيليكون كاربيد باعث ايجاد باند و اتصال بين اجزاء اوليه مي گردد. در اين اختراع تهيه مخلوط يكنواخت از كربن سياه نانومتري و سيليكون كاربيد اوليه با استفاده از مخلوط سازي اين دو جز با استفاده از بال ميل و و با تعيين شرايط بيهينه مخلوط سازي صورت گرفته. در واقع پارمترهاي موثر بر مخلوط سازي تعيين گرديد و با در نظر گرفتن آنها مخلوط كاملا هموژن و يكنواختي تهيه گرديده است كه در مراحل بعدي ساخت منجر به رسيدن به ريز ساختار و خواص مطلوبي در بدنه سيليكون كاربيد باند واكنشي گرديد. پس از تهيه مخلوط يكنواخت با استفاده از پرس تك محوره قرص هاي خام شكل داده شده و پس از خشك كردن آنها مذاب سيليكون در كوره خلاء و در دماي 1500 به داخل نمونه هاي تهيه شده تلقيح گرديد. با استفاده از اين روش مي توان بدنه هايي با دانسيته بالا را در دماهاي نسبتا پايين و زمان كم تهيه كرد و علت آن اين است كه در فرايند ساخت اين نوع بدنه ها از واكنش گرمازا و بسيار سريع بين كربن سياه نانومتري و سيليكون استفاده مي گردد كه گرماي حاصل از آن در انجام واكنش بسيار مهم است و از سوي ديگر سرعت انجام واكنش بسيار بالا است. يكي از مهمترين ويژگي هاي بدنه هاي سيليكون كاربيدي باند واكنشي ثبات ابعادي بدنه قبل و بعد از تلقيح مي باشد و اين ويژگي باعث كاهش ماسين كاري بدنه مي گردد. در اين پروژه از بدنه هاي خام حاوي كربن سياه نانومتري بعنوان منبع كربن و سيليكون كاربيد استفاده شد كه در نهايت پس از نلقيح سيليكون به داخل آنها، بدنه هاي با استحكام بسيار بالا سيليكون كاربيدي باند واكنشي تهيه گرديد و ريزساختار بدنه ساخته شده موردبررسي قرار گرفت و مقايسه ياين بدنه ها با مشابه خارجي نشان دهنده موفقيت در ساخت آزمايشگاهي اين بدنه ها مي باشد.

در اختراع حاضر كه به منظور بهيه بدنه هاي كارييد سيليسم باند نيتريدي به روش ريخته گري دوغابي مي باشد، مخلوط پودرهاي اوليه كاربيد سيليسيم و سيليكون فلزي با دانه بندي مناسب و درصد هاي بهينه به منظور تهيه دوغابي پايدار در محيط آبي آماده مي شوند. به منظور پراكنده سازي مناسب ذرات و تهيه دوغاب مناسب ياز است كه افزودني هايي نظير چسب مناسب و ديسپيرسانت مناسب با درصد هاي بهينه به دوغاب اضافه شود. يكي از نكات مهم در مخلوط سازي مواد اوليه اين است كه روش هاي متداول مخلوط سازي نير بالميل تر، همزدن و غيره به علت ايجاد درگيري مكانيكي بالا بين ذرات، توليد گرما و زمان بالا در مخلوط سازي سبب تسهيل در انجام واكنش هاي هيدراتاسيون شده و با هيدرانه شدن سريع سطح فعال پورد سيليكون فلزي سبب ايجاد مشكل توليد گاز هيدروژن وو خواص نامطلوب بدنه در ادامه خواهد شد. لذا در اختراع حاضر به كمك يك روش نوين بر پايه استفاده از امواج التراسونيك و همزدن به طور همزمان ، علاوه بر كاهش زمان مخلوط سازي از چند ساعت به چند دقيقه، از انجام واكنش هاي تخريب بين آب و پودر سيليكون فلزي جلوگيري شده و دوغابي با خواص رئولوژيكي مناسب تهيه مي شود و پس از آماده سازي دوغاب مناسب اين دوغاب درون قابل هاي گچي با شكل قطعه مورد نظر ريخته گري شده و پس شكل گيري قطعه، آن را در اتمسفر نيتروژن و در دماي 1450 درجه ساتي گراد با رژيم حرارتي مناسب نيتريده كرده و با تبديل سيليكون فلزي به نيتريد سيليسيم در اثر واكنش با گاز نيتروژن كاربيد سيليسيم باند نيتريدي شكل مي گيرد.

‏در اين اختراع با استفاده ‏از نانو تيتانيا كيفيت ديرگدازهاي منيزيت كروميتي به ميزان قابل توجهي ‏افزايش يافت. براي اين منظور نانو ذرات تيتانيا پس از ديسپرس شدن به كمك خلاء به درون تخلخل هاي آجر وارد شدند. نتايج آزمون هاي خوردگي نشان دادندكه در حضور ذرات تيتانيا در آجر ‏عمق نفوذ حداقل 15 درصد كاهش يافته است. مهمترين دلايل كاهش نرخ خوردگي و نفوذ را مي توان به صورت زيد خلاصه كرد: ‏1- واكنش نانو تيتانياي موجود در تخلخل ها با جبهه سرباره مذاب و تشكيل فازهاي با نقطه ‏ذوب بالا در سرباره. 2- افزايش ويسكوزيته سربار به دليل تشكيل فازهاي با نقطه ذوب بالا. 3- كاهش نفوذ سرباره ناتنتي از كاهش قطر موثر تخلخل ها.

‏ ‏در اين اختراع، براي اولين بار با به كارگيري روش نمك مذاب براي سنتز نانو اسپينل آلومينات منيزيم، دماي سنتز اين اسپينل به طور چشمگيري از دماي ºC ١۴٠٠ ‏كه براي سنتز با روش حالت جامد نياز مي باشد تا دماي ºC ٨۵٠ ‏كاهش يافته است. لذا روش نمك مذاب يك روش بسيار مناسب براي كاهش دماي سنتز اسپينل آلومينات منيزيم خالص مي باشد. اسپينل خالص در نمك هاي كلريدي مورد استفاده در اين پروژه در دماي تقريبا ºC ٨۵٠ ‏سانتيگراد تشكيل مي شود. درحالي كه در سنتز اين ماده با روش حالت جامد حتي پس از c ١٣٠٠ ‏درجه سانتيگراد نيز مقداري مواد اوليه باقي مي ماند و اين نشان مي دهد كه اگر روش نمك مذاب را جايگزين روش سنتز حالت جامد كنيم. دماي سنتز را حدود ºC ۴٠٠ ‏كاهش مي دهيم. در روش سنتز با نمك مذاب ( 55 ‏)، نمك هايي با دماي ذوب پايين و قابليت انحلال بالا در آب را به عنوان كمك ذوب استفاده مي كند. اين مانع باقي ماندن ناخالصي در محصول پودري نهايي مي شود. محلول نمك مورد استغاده، حل شدن واكنشگرها را تسهيل كرده و دستيابي به يك اختتلاط همگن را در فاز مذاب ممكن مي سازد. اين عامل همچنين سرعت نفوذ را بالاتر مي برد كه در مجممع، اين عوامل باعث مي شوند تا واكنش ها در دمايي پايين و زماني كوتاه كامل شوند، چون در روش سنتز نمك مذاب سيستم مايع-جامد داريم، در حالي كه در روش حالت جامد به صورت جامد- جامد مي باشد. ‏از ديگر مزاياي اين روش درسنتز اسپينل مي توان به موارد زير اشاره كرد: ‏• پودرهاي حاصله همكن بوده ‏و واكنش پذيري سطحي بالايي دارند. ‏• انواع شكل ذرات (كروي، صفحه اي، لايه اي يا سوزني) و نيز انواع اندازه دانه مقياس نانو تا مقياس ميكرو) مي توانند در اين روش به دست آيد. به عبارت ديگر مورفولوژي و اندازه ‏ذرات در اين روش قابل كنترل مي باشد. ‏• فرآيند ساده، با بازده بالا و اقتصادي است. ‏• پس از اتمام فرآيند سنتز، نمك ها مي توانند به آساني توسط شستشو با آب از پودرها جدا شده و نيز در صورت نياز بازيابي شده و دوباره ‏به فرايند برگردند.

در اين اختراع با روشي ساده سطح پولك هاي گرافيت با كربن سياه گريد 220 N پوشش دهي شدند. كربن سياه در ابعاد نانومتري و با استفاده از حلال ها و رزين هاي آلي بر روي سطح گرافيت نشانده شد. گرافيت به دست آمده از اين روش از خود خواص سطحي مطلوب تري را نشان داد. مهمترين ويژگي اين گرافيت خاصيت آبدوستي بالا و ترشوندگي مناسب آن توسط آب برخلاف گرافيت اوليه بود. همچنين اين گرافيت با رزين فنوليك نيز براحتي مخلوط مي گردد كه در نتيجه ترشوندگي آن با رزين و بهبود بدنه هاي حاوي گرافيت و رزين فنوليك را نتيجه مي دهد. حضور گروه هاي آبدوست معرفي شده به سطح كربن سياه نانومتري و قرار گرفتن آنها در ابعاد نانومتري و عدم آگلومراسيون اصلي ترين دليل تهيه گرافيت با خاصيت ترشوندگي مطلوب با آب و رزين در تحقيق حاضر به شمار مي رود.

ابداع روشي ساده و نوين براي پوشش دهي ذرات اكسيدي توسط نانوكربن به منظور ارتقا خواص سطحي

هيدروكسي آپاتيت داراي تركيب شيميايي مشابه با بافت سخت بدن است و از زيست فعالي و زيست سازگاري عالي برخوردار است اگر چه اين ماده به دليل چقرمگي و استحكام شكست كم در كاشتني هاي تحت بار كمتر كاربرد دارد اما مي توان از آن به عنوان پوشش روي كاشتني هاي فلزي مانند تيتانيم استفاده كرد. ضمن اينكه از طريق كامپوزيت كردن با تركيباتي چون زير كونيا عيب فوق بهبود مي يابد. در اين پروژه دو فرايند Micro Arc Oxidation و Electrophoretic deposition به طور همزمان جهت رشد لايه هايzro2-HAp-Tio2 روي زير لايه ي تيتانيوم به كار گرفته شد. لايه ها تحت شرايط خاصي سنتز شده و شرايط بهينه براي تركيب الكتروليت زمان رشد و ولتاژ اعمالي بدست آمده است. الكتروليت مورد استفاده حاوي نمك هاي بتا گليسرو فسفات استات كلسيم فسفات سديم و زير كونيا در غلظت هاي مختلف مي باشد. آناليزهاي SEM,AFM يك سطح زبر با ساختار متخلخل را نشان داد. براساس نتايج آناليزهاي XRD و XPS لايه ها عمدتا شامل فازهاي آناتاز هيدروكسي آپاتيت زير كونياي مونوكلينيك و زير كونياي تتراگونال بودند. ذرات زير كونياي نانو سايز (20 - 60 نانومتر) هم در سطح و هم در عمق لايه پراكنده شده بود. تكنيك تلفيقي MAO/EPD به عنوان يك روش كارآمد براي ساخت سيستم هاي چند فازي Zro2-HAp-Tio2 در زمان كوتاه معرفي مي شود.