سنتز نانوویسکر و نانوذرات SiC از سبوس برنج و بررسی اثر افزودن آن بر رفتار زینتر بدون فشار و خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت ZrB2-SiC

نانومواد

دوره 15، شماره 54، آبان 1402، صفحه 125-137   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

بلال جاهد؛ مهری مشهدی^* ؛ وحید وطن‌پرست

مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش از سیلیس موجود در سبوس برنج برای سنتز نانوویسکر و نانوذرات SiC استفاده شده است. نانوویسکر و ذرات SiC به روش احیای کربوترمال سیلیس در دمای °C 1450 در اتمسفر آرگون با موفقیت سنتز شدند. طول و قطر ویسکرهای سنتز شده به ترتیب در حدود μm 30-5 و μm 2/1-2/0 بوده و با توجه به نتایج بدست آمده نسبت ذرات به ویسکرها 3 به 1 می‌باشد. در ادامه ویسکر و ذرات SiC به عنوان تقویت‌کننده با درصدهای مختلف 0، 10، 20، 30 و 40 درصد حجمی به زمینه‌ی ZrB₂ افزوده شده و نمونه‌های مورد نظر به روش زینتر بدون فشار در دمای °C 2100 ساخته شدند. سپس ریزساختار، خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل شده از تمامی نمونه‌ها در ترکیبات مختلف نشان می‌دهند که بالاترین چگالی نسبی مربوط به نمونه‌ی با 20 درصد حجمی SiC با چگالی نسبی 45/97% می‌باشد. با بررسی ریزساختاری و اندازه‌گیری خواص مکانیکی نمونه‌ها بالاترین سختی و چقرمگی شکست به ترتیب برابر GPa 5/21 و MPa.m^1/2 36/6 در نمونه حاوی 20 درصد حجمی ویسکر و ذرات SiC مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

سنتز نانوویسکر و ذرات SiC؛ سبوس برنج؛ نانوکامپوزیت ZrB2-SiC؛ زینتر بدون فشار

مراجع

• P. Teague, M.S. Thesis, Missouri University of Science and Technology, United States, 2008.
• Zhu, L. Xu, X. Zhang, W. Han, P. Hu, L. Weng, Journal of the European Ceramic Society, 29, 2009, 2893.
• Liu, W. Han, X. Zhang, S. Wang, J. Han, Materials Letters, 63, 2009, 1323.
• Chen, M. Hassanzadeh-Aghdam, R. Ansari, Journal of Alloys and Compounds, 767, 2018, 632.
• Lai, Y. Wu, Y. Yang, H. Wang, Z. Yang, G. Ding, Journal of The Electrochemical Society, 166, 2019, 726.
• Liu, Q.Q. Kong, C.M. Chen, Q. Zhang, L. Hu, X.M. Li, P.D. Han, R. Cai, RSC Advances, 5, 2015, 5946.
• Qian, X. Xu, Z. Qin, S. Yan, Composites Part B: Engineering, 175, 2019, 107096.
• Sarangi, P. Nayak, T. Tiwari, Composites Part B: Engineering, 42, 2011, 1994.
• Chen, C. Wang, B. Zhu, Y. Wang, Y. Liu, T. Tan, R. Gao, X. Lin, F. Meng, Journal of Crystal Growth, 357, 2012, 42.
• Yang, X. Chang, J. Chen, K.C. Chou, X. Hou, Nanoscale, 7, 2015, 8955.
• J. Yu, Z.F. Chen, Y. Wang, Materials Science Forum, 917, 2018, 106.
• Feng, J.T. Ma, D.S. Ai, W.Y. Yang, X.P. Lin, Advanced Materials Research, 465, 2012,182.
• S. Asl, Z. Ahmadi, A.S. Namini, A. Babapoor, A. Motallebzadeh, Ceramics International, 45, 2019, 19808
• Hua, S. Bai, H. Wan, X. Chen, T. Hu, J. Gong, Journal of Materials Science, 54, 2019, 2016.
• Kuang, T. Xiao, X. Hou, Q. Zheng, Q. Wang, P. Jiang, W. Cao, Ceramics International, 45, 2019, 11660.
• Lao, X. Xu, W. Jiang, J. Liang, L. Miao, Z. Bao, Ceramics International, 46, 2020, 9225.
• Wei, L. Guan, B. Song, B. Fan, B. Zhao, R. Zhang, Ceramics International, 45, 2019, 9771.
• Luo, S. Zheng, S. Ma, C. Liu, J. Ding, X. Wang, Ceramics International, 44, 2018, 10585.
• L. Chiew K.Y. Cheong, Materials Science and Engineering: B, 176, 2011, 951.
• Qadri, B. Rath, E. Gorzkowski, J. Feng, S. Qadri, J. Caldwell, Journal of Applied Physics, 118, 2015, 104904.
• Zawrah, M. Zayed, M.R. Ali, Journal of Hazardous Materials, 227, 2012, 250.
• G. Lee Cutler, American Ceramic Society, 16, 1975, 195.
• Lodhe, A. Selvam, A. Udayakumar, M. Balasubramanian, Ceramics International, 42, 2016, 2393.
• Chiew K. Cheong, Journal of Materials Science, 47, 2012, 5477.
• Selvam, N. Nair, P. Singh, Journal of Materials Science Letters, 17, 1998, 57.
• Sulistyo, T. Hata, H. Kitagawa, P. Bronsveld, M. Fujisawa, K. Hashimoto, Y. Imamura, Journal of Materials Science, 45, 2010, 1107.
• Pode, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 53, 2016, 1468.
• F. Zhang, Z. Chen, Y. Feng, J. Qiu, J. Yao, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 6, 2018, 1068.
• V. Krishnarao, M.M. Godkhindi, Ceramics international, 18, 1992, 35.
• P. Chen, G. Song, Z. Liu, Q.Q. Kong, S.C. Zhang, C.M. Chen, Journal of Alloys and Compounds, 833, 2020, 155072.
• Liu, C. Deng, C. Yu, X. Wang, J. Ding, H. Zhu, Journal of Alloys and Compounds, 777, 2019, 26.
• Wang, H. Zhang, Y. Bi, H. Li, Y. Chen, Q. Jia, Ceramics International, 46, 2020, 12975.
• Zhang, Z. Li, T. Wang, S. Ding, G. Qiu, J. Zhao, A. Meng, Q. Li, Journal of Alloys and Compounds, 780, 2019, 690.
• Krishnarao, Journal of Materials Science Letters, 12, 1993, 1268.
• رضا اسلامی فارسانی، آرمان صدقی، فرشاد اخلاقی، "تاثیر عوامل مختلف بر میزان محصول کاربید سیلیسیم حاصل از پیرولیز سبوس برنج"، دومین کنگره سرامیک ایران، تهران، 1374.
• Park, B. Joo, D. Choi, H. Kim, Journal of Materials Science, 40, 2005, 5529.
• Li, G. Zhang, R. Tronstad, O. Ostrovski, Ceramics International, 42, 2016, 5668.
• Niu, Y. Wang, S. Fu, L. Ma, C. Wang, Ceramics International, 43, 2017, 12983.
• Du, L. Xu, X. Zhang, P. Hu, W. Han, Materials Chemistry and Physics, 116, 2009, 76.
• Sciti, L. Pienti, D. Dalle Fabbriche, S. Guicciardi, L. Silvestroni, Ceramics International, 40, 2014, 4819.
• Chen, L. Xu, X. Zhang, B.M, P. Hu, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 27, 2009, 792.
• Q. Guo, Journal of the European Ceramic Society, 29, 2009, 995.
• Hu, Y. Sakka, H. Tanaka, T. Nishimura, S. Guo, S. Grasso, Journal of the European Ceramic Society, 30, 2010, 2625.
• Zhang, L. Xu, W. Han, L. Weng, J. Han, S. Du, Solid State Sciences, 11, 2009, 156.