شماره ركورد
26041
شماره راهنما
NANO2 148
عنوان
ساخت و ارزيابي لايه هاي نازك نانوكامپوزيتي سراميكي با ويژگي هاي آبگريزي و روغن گريزي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
نانو فيزيك
دانشكده
شيمي
تاريخ دفاع
1404/10/30
صفحه شمار
94 ص .
استاد راهنما
بهروز موحدي
كليدواژه فارسي
اكسيد روي دوپ شده با آلومينيوم , سل–ژل , نانوذرات فيومد سيليكا , نانولولههاي كربني , آبگريزي , روغنگريزي , پرفلوئورواكتيلترياتوكسيسيلان
چكيده فارسي
در اين پژوهش، لايههاي نازك آلومينيوم دوپشده با اكسيد روي (AZO) به روش سل–ژل و با استفاده از روش غوطهوري بر روي زيرلايه شيشهاي سنتز شدند. بهمنظور بررسي تأثير اصلاح ريزساختار سطح بر خواص عملكردي پوشش، درصدهاي مختلف نانوذرات فيومد سيليكا و نانولولههاي كربني بهصورت مجزا به ساختار پوشش افزوده شد. همچنين براي ايجاد خاصيت آبگريزي و روغنگريزي، سطح پوششها با استفاده از محلول پرفلوئورواكتيلترياتوكسيسيلان (PFT) اصلاح شد كه با كاهش انرژي سطحي، موجب بهبود خواص ترشوندگي گرديد. نتايج آزمون پراش پرتو ايكس (XRD) تشكيل موفق ساختار بلوري هگزاگونال ورتزيت اكسيد روي دوپ شده با آلومينيوم را تأييد كرد. همچنين نتايج آزمون FTIR وجود پيوندهاي مشخصه Zn–O را در نمونههاي پودري و لايههاي نازك نشان داد و تشكيل موفق ساختار اكسيدي را تأييد نمود. بررسيهاي مورفولوژي سطح با استفاده از AFM نشان داد كه افزايش مقدار نانوذرات فيومد سيليكا تا 0.5 درصد موجب افزايش زبري سطح شده و بيشترين مقدار زبري برابر با 2148 نانومتر به دست آمد. همچنين بيشترين زبري در نمونه حاوي پنجلايه AZO و چهار درصد نانولوله كربني مشاهده شد. نتايج آزمون عبور نور نشان داد كه افزايش درصد نانوذرات فيومد سيليكا، افزايش درصد نانولولههاي كربني و همچنين افزايش تعداد لايههاي AZO موجب كاهش شفافيت پوششها ميشود. افزايش زبري ناشي از حضور نانوذرات فيومد سيليكا باعث افزايش زاويه تماس و بهبود خاصيت آبگريزي و روغنگريزي شد، بهطوريكه بيشترين زاويه تماس آب برابر با 137 درجه و بيشترين زاويه تماس روغن برابر با 51 درجه در نمونه حاوي 0/5 درصد نانوذرات فيومد سيليكا به دست آمد. همچنين افزايش درصد نانولولههاي كربني موجب كاهش زاويه تماس آب و روغن شد، هرچند تأثير آن در بهبود خواص آبگريزي و روغنگريزي نسبت به نانوذرات فيومد سيليكا كمتر بود. در مجموع، نتايج اين پژوهش نشان داد كه اصلاح پوششهاي AZO با استفاده از نانوذرات فيومد سيليكا و نانولولههاي كربني امكان كنترل همزمان زبري سطح، شفافيت و خواص ترشوندگي را فراهم ميكند. افزايش مقدار نانوذرات فيومد سيليكا با افزايش زبري سطح و اصلاح سطح با پرفلوئوروآلكيلترياتوكسيسيلان، موجب كاهش انرژي سطحي و در نتيجه افزايش زاويه تماس آب تا 137 درجه و زاويه تماس روغن تا 51 درجه شد. در مقابل، افزايش درصد نانولولههاي كربني و نيز افزايش تعداد لايههاي AZO اگرچه بر ريزساختار سطح اثرگذار بود، اما موجب كاهش شفافيت پوششها شد. بنابراين، انتخاب نوع و مقدار نانوذرات بايد متناسب با كاربرد نهايي پوشش و با در نظر گرفتن تعادل ميان شفافيت، آبگريزي و روغنگريزي انجام شود.
كليدواژه لاتين
Aluminum-doped zinc oxide , Sol–gel , Fumed silica nanoparticles , Carbon nanotubes , Hydrophobicity , Oleophobicity , Perfluorooctyltriethoxysilane
عنوان لاتين
Fabrication and Investigation of Ceramic Nanocomposite Thin Films with Hydrophobic and Oleophobic Properties
گروه آموزشي
نانو فناوري
چكيده لاتين
In this study, aluminum-doped zinc oxide (AZO) thin films were synthesized on glass substrates using the sol–gel dip-coating technique. To investigate the effect of surface microstructure modification on the functional properties of the coatings, different concentrations of fumed silica nanoparticles and carbon nanotubes (CNTs) were individually incorporated into the coating structure. Furthermore, to impart hydrophobic and oleophobic characteristics, the coating surfaces were modified with a perfluorooctyltriethoxysilane (PFT) solution, which reduced the surface energy and consequently enhanced the wettability properties. The X-ray diffraction (XRD) results confirmed the successful formation of the hexagonal wurtzite crystalline structure of aluminum-doped zinc oxide. Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) further verified the successful formation of the oxide structure through the presence of characteristic Zn–O vibrational bands in both powder samples and thin films. Surface morphology analysis using atomic force microscopy (AFM) revealed that increasing the concentration of fumed silica nanoparticles up to 0.5 wt.% significantly increased the surface roughness, with a maximum roughness value of 2148 nm. In addition, the highest surface roughness among the CNT-containing samples was observed for the coating consisting of five AZO layers and 4 wt.% carbon nanotubes. Optical transmittance measurements showed that increasing the concentration of fumed silica nanoparticles, increasing the CNT content, and increasing the number of AZO layers all led to a reduction in the transparency of the coatings. The enhanced surface roughness induced by the incorporation of fumed silica nanoparticles increased the water and oil contact angles, thereby improving both hydrophobicity and oleophobicity. The highest water contact angle of 137° and the highest oil contact angle of 51° were achieved for the coating containing 0.5 wt.% fumed silica nanoparticles. In contrast, increasing the CNT concentration resulted in a decrease in both water and oil contact angles, indicating that its contribution to improving hydrophobicity and oleophobicity was less significant than that of fumed silica nanoparticles. Overall, the results demonstrate that modifying AZO coatings with fumed silica nanoparticles and carbon nanotubes enables simultaneous control of surface roughness, optical transparency, and wettability. Increasing the fumed silica content, together with surface modification using perfluorooctyltriethoxysilane, enhanced the surface roughness and reduced the surface free energy, leading to a maximum water contact angle of 137° and an oil contact angle of 51°. Conversely, although increasing the CNT content and the number of AZO layers affected the surface microstructure, both factors reduced the optical transparency of the coatings. Therefore, the type and concentration of nanofillers should be carefully selected according to the intended application of the coating while maintaining an appropriate balance between transparency, hydrophobicity, and oleophobicity.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
164580
نويسنده