وبلاگ

. 1

 

 فصل اول: مروری بر تحقیقات پیشین.. 6

 

1-1- سازه‌های مشبك كامپوزیتی… 7

 

   1-1-1- معرفی سازه‌های كامپوزیتی و سازه‌های مشبك كامپوزیتی.. 7

 

   1-1-2- تاریخچه‌ سازه‌های مشبك كامپوزیتی.. 14

 

   1-1-3- روش‌های ساخت سازه‌های مشبك كامپوزیتی.. 18

 

   1-1-4- كاربرد سازه‌های مشبك كامپوزیتی.. 21

 

   1-1-5- بررسی قابلیت جذب انرژی و مقاومت خمشی صفحات مشبك كامپوزیتی.. 23

 

1-2- پلیمرها و كامپوزیت‌های خودترمیم‌شونده. 28

 

   1-2-1- معرفی و تاریخچه مواد خودترمیم‌شونده 28

 

   1-2-2- روند خودترمیمی در پلیمرها 31

 

      1-2-2-1- طراحی مواد خود ترمیم شونده 31

 

      1-2-2-2- انواع مكانیزم‌های خودترمیمی در پلیمرها 31

 

         1-2-2-2-1- خودترمیمی ذاتی در پلیمرها 31

 

         1-2-2-2-2- خودترمیمی غیرذاتی در پلیمرها 38

 

         1-2-2-2-3- ارزیابی بازده خودترمیمی.. 43

 

   1-2-3- مروری بر كامپوزیت‌های پلیمری خودترمیم‌شونده حاوی الیاف توخالی.. 44

 

   1-2-4- كاربرد پلیمرها و كامپوزیت‌های خودترمیم‌شونده 54

 

      1-2-4-1- پوشش‌های ضدخراش… 54

 

      1-2-4-2- صنایع پزشکی.. 55

 

      1-2-4-3- صنایع هوافضا 55

 

      1-2-4-4- صنایع نفت، گاز و پتروشیمی.. 56

 

      1-2-4-5- سایر كاربردها 56

 

1-3- اهداف اصلی از انجام پژوهش…. 57

 

 فصل دوم: مواد، تجهیزات و روش‌های آزمایش…. 58

 

2-1- معرفی مواد. 59

 

   2-1-1- رزین اپوكسی.. 59

 

   2-1-2- الیاف و پارچه شیشه. 61

 

   2-1-3- لوله‌های موئین شیشه‌ای.. 63

 

   2-1-4- سیلیكون قالب‌گیری.. 65

 

2-2- تجهیزات آزمایش…. 66

 

   2-2-1- تجهیزات مورد نیاز برای قالب‌گیری.. 66

 

   2-2-2- تجهیزات مورد نیاز برای ساخت نمونه كامپوزیت مشبك… 68

 

   2-2-3- نگهدارنده آزمون خمش سه‌نقطه‌ای.. 70

 

   2-2-4- دستگاه آزمون خمش سه‌نقطه‌ای.. 73

 

   2-2-5- سیستم اعمال فشار بر روی نمونه‌های كامپوزیتی مشبك… 74

 

2-3- روش انجام آزمایش…. 74

 

   2-3-1- ساخت قالب سیلیكونی.. 76

 

   2-3-2- روش ساخت نمونه‌های كامپوزیتی مشبك خودترمیم‌شونده 79

 

      2-3-2-1- محاسبات مربوط به وزن و درصد حجمی مواد مورد نیاز برای ساخت نمونه. 79

 

      2-3-2-2- برش الیاف و پارچه شیشه. 83

 

 

 

      2-3-2-3- ساخت شبكه خودترمیم‌شونده 83

 

      2-3-2-4- ساخت نمونه كامپوزیت‌مشبك (خودترمیم‌شونده و شاهد) 85

 

      2-3-2-5- كدگذاری نمونه‌ها 89

 

   2-3-3- تخریب نمونه‌های خودترمیم‌شونده 92

 

   2-3-4- آزمون خمش سه‌نقطه‌ای.. 93

 

فصل سوم: نتایج و بحث… 94

 

3-1- نتایج آزمون خمش نمونه‌های كامپوزیت مشبك…. 95

 

   3-1-1- نمونه‌های شاهد. 95

 

   3-1-2- نمونه‌های خودترمیم‌شونده 108

 

      3-1-2-1- تخریب نمونه‌های خودترمیم‌شونده 108

 

      3-1-2-2- محاسبه بازده ترمیم و تعیین درصد حجمی بهینه مواد خودترمیم‌شونده 111

 

      3-1-2-3- تعیین مدت‌زمان بهینه مورد نیاز برای ترمیم. 120

 

3-2- نتایج آزمون خمش نمونه‌های اپوكسی مشبك…. 121

 

   3-2-1- نمونه‌های شاهد. 121

 

   3-2-2- نمونه‌های خودترمیم‌شونده 125

 

      3-2-2-1- تخریب نمونه‌های خودترمیم‌شونده 125

 

      3-2-2-2- محاسبه بازده ترمیم و تعیین درصد حجمی بهینه مواد خودترمیم‌شونده 127

 

      3-2-2-3- تعیین مدت‌زمان بهینه مورد نیاز برای ترمیم. 137

 

فصل چهارم: نتیجه‌گیری و پیشنهادها 138

 

4-1- نتیجه‌گیری… 139

 

4-2- پیشنهادها. 141

 

مراجع   142

 

كامپوزیت‌ها موادی مهندسی هستند كه حداقل از دو جزء غیر قابل امتزاج در یكدیگر تشكیل می‌شوند، و خواص آنها همواره از خواص هریك از اجزای تشكیل ‌دهنده برتر است. استفاده از مواد كامپوزیتی در زندگی بشر به دلیل خواص قابل‌ توجه آنها از دیرباز مورد توجه بوده ‌است، كمااینكه در گذشته و برای ساخت بناها از كاه‌گل كه یكی از ابتدایی‌ترین كامپوزیت‌ها به شمار می‌آید، استفاده می‌شده است.

 

اما آغاز توسعه و كاربرد مواد كامپوزیتی پیشرفته در صنایع مختلف به اوایل قرن بیستم بازمی‌گردد، جایی كه كامپوزیت‌های زمینه ‌پلیمری تقویت‌شده با الیاف پراستحكامی نظیر كربن و شیشه، به دلیل دارابودن ویژگی‌هایی نظیر وزن كم، قابلیت فرآیندپذیری خوب، پایداری شیمیایی در شرایط محیطی مختلف، خواص استحكامی مناسب و وزن كم، مورد توجه بسیاری از صنایع نظیر صنایع هوافضا، دریایی، خودروسازی، حمل ونقل ریلی و صنعت ساخت لوازم ورزشی قرار گرفتند.

 

همانگونه كه اشاره شد، صنعت هوافضا همواره به دلیل خواص قابل توجه سازه‌های كامپوزیتی، یكی از مشتریان اصلی این مواد بوده ‌است. اگرچه به دلیل هزینه‌های زیاد فرآیند ساخت، استفاده از این مواد فراگیر نشده است ولی نیاز به موادی با بازدهی بالاتر و وزن كمتر، همچنان موجب تمایل روزافزون به استفاده از كامپوزیت‌ها شده است. بنابراین می‌توان گفت كه این مواد در عین سبكی دارای قابلیت تحمل بار و سفتی بسیار زیادی هستند.

 

كامپوزیت‌های زمینه پلیمری تقویت‌شده با الیاف پراستحكام با توسعه در قالب سازه‌های مشبك كامپوزیتی، نسل جدیدی از كامپوزیت‌های پیشرفته پركاربرد در صنایع هوافضا را معرفی كرده‌اند. سازه‌های مشبك كامپوزیتی، كامپوزیت‌هایی هستند كه به صورت مشبك ساخته می‌شوند. این سازه‌ها علاوه بر دارا بودن خواص ویژه یك كامپوزیت پیشرفته به دلیل برخورداری از طراحی ویژه هندسی، جذب انرژی و مقاومت به ضربه فوق‌العاده خوبی از خود نشان می‌دهند.

 

ریب و پوسته اجزای اصلی تشكیل‌دهنده سازه‌های مشبك كامپوزیتی هستند. در این سازه‌ها ریب‌ها اصلی‌ترین المان‌های تحمل‌كننده بار به شمار می‌آیند. گره‌ها در محل برخورد ریب‌ها تشكیل شده و وظیفه دارند تا تنش‌های اعمالی به سازه مشبك را بین ریب‌ها توزیع كنند.

 

قابلیت اطمینان، بهره‌وری بالا، بازده وزنی زیاد و سایر خواص منحصربفرد سازه‌های مشبك كامپوزیتی ناشی از طبیعت تك‌جهته بودن خواص در ریب‌های آنها است. تحت شرایطی كه ریب‌ها از الیاف تقویت‌كننده تك‌جهته ساخته شده باشند، پس از بارگذاری هیچگونه غیریكنواختی در خواص مكانیكی سازه مشاهده نخواهد شد. بنابراین احتمال بروز پدیده لایه‌ای شدن در این سازه‌ها بسیار كم است.

 

پیش‌بینی ظرفیت تحمل بار سازه‌های مشبك كامپوزیتی یكی از پارامترهای مهم در طراحی آنها است. البته به دلیل وجود پیچیدگی‌ در خواص ساختاری و مكانیكی این سازه‌ها، پیش‌بینی ظرفیت تحمل بار آنها بسیار مشكل خواهد بود. این سازه‌ها نیز همانند سایر مواد تحت بارگذاری‌های شدید دچار گسیختگی و شكست می‌شوند. اما با توجه به طراحی خاص بكار رفته در آنها، تنوع مكانیزم‌های شكست احتمالی بسیار زیاد خواهد بود. شكست و كمانش ریب‌ها، كمانش ریب‌ها، بروز ترك در ریب‌ها و پوسته، كمانش موضعی و كلی پوسته و تركیبی از مكانیزم‌های فوق منجر به گسیختگی سازه‌های مشبك كامپوزیتی خواهد شد.

 

نقطه آغاز هر یك از مكانیزم‌های شكست احتمالی، تشكیل ریزترك‌ها در ساختار داخلی كامپوزیت است. قرارگیری سازه‌های مشبك كامپوزیتی تحت بارگذاری‌های شدید منجر به بروز ترك در این مواد خواهد شد. رشد ترك‌ها تحت بارگذاری‌های پیوسته در شرایط كاری منجر به شكست نهایی سازه‌های كامپوزیتی می‌شود.

 

در بسیاری از سازه‌های كامپوزیتی مشبك مورد استفاده در هواپیماها و سازه‌های هوافضایی، فرآیند تعمیر و نگهداری همواره با هزینه‌های سنگینی همراه است. بنابراین به منظور كاهش هزینه تعمیرات سازه‌های مشبك كامپوزیتی مورد استفاده در این صنایع، كاهش زمان خارج از سرویس‌ بودن، و همچنین در جهت افزایش بهره‌وری و طول عمر این سازه‌ها می‌توان از مواد خودترمیم‌شونده با قابلیت تعمیر خودكار ترك‌ها در شرایط كاری استفاده نمود. در اینجا واژه‌ی “تعمیر” به بازیابی خواص مكانیكی كامپوزیت‌های آسیب‌ دیده اطلاق می‌شود. كامپوزیت‌های خودترمیم‌شونده بسیار متنوع بوده و از عوامل ترمیم‌كننده‌ی گوناگونی تشكیل می‌شوند. فرآیند خودترمیمی در پلیمرها و كامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده با الیاف نیز با الگوبرداری از مكانیزم‌های زیستی به‌ چند طریق قابل دستیابی است: استفاده از میكروكپسول‌های پر شده با مواد خودترمیم‌شونده، الیاف توخالی، شبكه‌های آوندی نافذ و یا بكارگیری فرآیندهای خودترمیمی ذاتی با تغییر ساختار مولكولی پلیمرها.

 

با توجه به مباحث مطرح ‌شده، هدف آن است كه میزان بازیابی خواص خمشی و كارایی سیستم خودترمیم‌شونده در كامپوزیت‌های مشبك خودترمیم‌شونده حاوی لوله‌های موئین مورد بررسی قرار گیرد. بر این اساس، در فصل 1 این تحقیق به مرور تعاریف كلی از سازه‌های مشبك كامپوزیتی و مواد خودترمیم‌شونده پرداخته می‌شود و همچنین پژوهش‌هایی كه تاكنون در رابطه با بحث خمش پنل‌های مشبك كامپوزیتی و سیستم‌های خودترمیم‌شونده حاوی لوله موئین (و الیاف توخالی) انجام شده است، مورد بررسی قرار می‌گیرد. در بخش سازه‌های مشبك كامپوزیتی، پس از ارائه تعاریف اولیه، تاریخچه‌ای از سازه‌های مشبك مطرح شده است. در ادامه روش‌های ساخت سازه‌های مشبك كامپوزیتی ارائه شده و كاربردهای آنها مورد بررسی قرار می‌گیرد. و در انتها، مروری بر مقالات مرتبط با بحث خمش سازه‌های مشبك كامپوزیتی و جذب انرژی آنها انجام شده است. در بخش كامپوزیت‌های زمینه پلیمری خودترمیم‌شونده پس از معرفی اولیه پلیمرها و مواد خودترمیم‌شونده، تاریخچه‌ای از كامپوزیت‌های زمینه پلیمری خودترمیم‌شونده ارائه شده است. در ادامه انواع مكانیزم‌های خودترمیمی مورد بررسی قرار گرفته است. در قسمت اصلی از این بخش، مقالات مرتبط با بحث استفاده از لوله‌های موئین یا الیاف توخالی به عنوان سیستم خودترمیم‌شونده در كامپوزیت‌ها به طور كامل مورد بررسی قرار گرفته‌ است. سپس در فصل 2 فصل شرح كاملی از فرآیند تجربی ساخت، تخریب و آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه‌ها ارائه می‌شود. در ادامه و در فصل 3 نتایج بدست آمده از آزمون خمش نمونه‌های مشبك خودترمیم‌شونده ارائه شده و مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرند. همچنین بازده ترمیم سازه‌های مشبك كامپوزیتی حاوی مواد خودترمیم‌شونده محاسبه شده است. در پایان و در فصل 4، خلاصه‌ای از دستاوردهای این پژوهش تجربی در رابطه با قابلیت ترمیم سازه‌های مشبك كامپوزیتی ارائه شده و به منظور ادامه فعالیت‌های پژوهشی در این زمینه پیشنهاداتی مطرح می‌شود.

کنترل گرمایش جهانی و جلوگیری از افزایش بیش از حد دمای کرهی زمین یکی از موضوعات چالش برانگیز قرن بیست و یکم میباشد. محدود کردن افزایش دمای کره زمین در حد 2 درجه سانتی گراد به نحوهی استفاده از سوختهای فسیلی بستگی دارد، زیرا گازهای ناشی از سوختهای فسیلی به خصوص گاز دی اکسید کربن (CO2) مانع از تبادل حرارتی جو زمین با خارج شده و گرما داخل جو محبوس میشود به همین دلیل این شرایط به فرآیند تولید گازهای گلخانهای شهرت یافته که افزایش آب و هوای زمین را در پی داشته است. بالا رفتن دمای کره زمین باعث بروز تغییر در آب و هوا میشود. بخش اعظم انتشار این گازها ناشی از استفادهی بیرویهی منابع انرژی فسیلی از جمله زغال سنگ، نفت و گاز توسط کشورهای توسعه یافته و صنعتی میباشد. این منابع اولیهی انرژی نه تنها باعث تغییرات آب وهوا بلکه سلامت انسان و اکوسیستم را نیز در معرض خطر قرار میدهد. از سوی دیگر منابع انرژی جهان محدود هستند و به طور یکنواختی توزیع نشدهاند. همهی اینها باعث میشود بشر به سمت منابع تجدید پذیر انرژی از جمله آب، باد، بیومس و انرژی خورشیدی سوق یابد.
در حالی که منابع انرژی در آینده میبایست ترکیبی از این منابع باشد، انرژی خورشیدی به تنهایی 10000 برابر مصرف روزانهی سیارهی ما را تأمین می کند. خورشید معادل 1024×3 ژول انرژی در سال به سیارهی ما میدهد، بنابراین با پوشش دادن تنها % 1/0 از سطح زمین با سلولهای خورشیدی با بازدهی % 10 نیاز فعلی بشر به انرژی تأمین می شود، اما استفادهی گسترده از این نوع انرژی نیازمند تکنولوژی برتر و تخمین صرفه اقتصادی میباشد.
البته انرژی خورشیدی با محدودیتهایی نیز رو به رو است از جمله غیر پیوسته بودن و پراکندگی این منبع؛ زیرا حرکت زمین موجب عدم تداوم نور خورشید در 24 ساعت شبانه روز میباشد، همچنین نقاط جغرافیایی مختلف به یک میزان از این انرژی بهره نمیبرند مثلاً در کشورهایی مانند فنلاند و سوئد که آفتابگیر نیستند، این انرژی غیر کاربردی میشود. علاوه بر این ذخیرهسازی و انتقال انرژی خورشیدی در مقیاس بزرگ مستلزم سرمایهگذاری وسیعتر میباشد.
بهرهبرداری از این انرژی نیازمند رسیدن به تکنولوژی و صنعت فوتوولتائیک که تولیدکنندهی انواع سلولهای فوتوولتائیک است، میباشد. این سلولها تبدیلکنندهی مستقیم انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی هستند. این سلولها به دلیل عدم نیاز به اجزای متحرک؛ هزینهی نگهداری پایینی دارند و به همین دلیل جهت کاربردهای بلند مدت مورد توجه قرار گرفتهاند.
امروزه صنعت از سلولهای نیمه هادی فوتولتائیک در محصولات مصرفی مانند: ساعتهای خورشیدی، ماشین حسابها، اسباببازیها و غیره یا مونتاژ شدهی این سلولها در ماژولهای خورشیدی استفاده میکند. سلولهای خورشیدی فوتوولتائیک بسته به نوع تکنولوژی به کار برده شده در ساختشان به سه نسل تقسیم میشوند:
نسل اول: رایجترین سلولهایی هستند که در مصارف صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار میگیرند و از ویفرهای سیلیکونی تک کریستالی و چند کریستالی ساخته میشوند که حدود % 85 از سهم بازار را به خود اختصاص دادهاند. خلوص بالای کریستال های سیلیکون مورد نیاز و همچنین دمای بالا هنگام ساخت و مقادیر زیاد ماده مورد نیاز جهت ساخت این سلولها پارامترهای تعیین کننده در تخمین هزینهی این سلولها هستند. بازده این سلولها به شدت به زاویهی تابش نور فرودی وابسته است بنابراین در تولیدات تجاری علاوه بر بازده، هزینه نصب و نگهداری پنلها هم مهم است و همهی عوامل باید با هم بهینه شوند. هم اکنون شرکتهای تجاری در راستای کاهش هزینه تمام شده به کمتر از 1 دلار به ازای هر وات و تولید پنلهای سبکتر و انعطافپذیرتر حرکت می کنند.
نسل دوم: به علت هزینهی ساخت بالا، ویفرهای سیلیکونی به سرعت با سلولهای نسل دوم جایگزین شدند. این سلولها بر اساس تکنولوژی فیلمهای لایه نازک میباشند که بر پایهی سیلیکون آمورف، کادمیوم تلوراید (CdTe) ،مس ایندیم سلنید(CIS) و مس ایندیم گالیم سلنید(CIGS) ساخته میشوند که معمولاً بین یک زیر لایهی شفاف رسانا و الکترود کاتد پوشش داده میشوند. این سلولها % 15 بازار تجاری را شامل میشود.
حد ترمودینامیکی بازدهی تبدیل نور به الکتریسیته برای سلولهای فوتوولتائیک با تک پیوند p-n (نسل اول و دوم) تحت تابش استاندارد AM1.5 G برابر % 9/32 میباشد. که این حد ، حد شاکلی کوئیزر نامیده میشود که از این واقعیت سرچشمه میگیرد که فوتونهایی با انرژی کمتر از شکاف انرژی جذب نمیشوند و فوتونهایی با انرژی بالاتر از شکاف انرژی، انرژی اضافه (Ephoton-Egap) را به صورت گرما ساطع میکنند.
نسل سوم : سلولهای خورشیدی نسل سوم با هدف افزایش بازدهی بالاتر از حد شکلی-کوئیزر به موازات پیشرفتهای لایه نازک مورد توجه قرار گرفتند. به این منظور از مفاهیم و رویکردهای علمی از جمله: سلولهای چند پیوندی، مبدلهای اپتیکی، تولید چندین حامل بار توسط اثر یونیزاسیون و وارد کردن ناخالصی در ساختار استفاده کردند. بازدهی بالاتر از % 40 برای سلولهای چند پیوندی با استفاده از متمرکز کردن نور خورشید گزارش شده است.
سلول های خورشیدی رنگدانهای (DSSCs) و سلولهای خورشیدی حساس شده با نقاط کوانتومی (QDSSCs) و همچنین سلولهای پلیمری جزء سلولهای نسل سوم هستند که در ادامه به تفسیر آنها می پردازیم.
سلول های خورشیدی رنگدانه ای و ساختار کلی آن ها
این سلولها اولین بار در سال1991 توسط گراتزل و همکارانش ساخته شد که از نوع سلولهای فتو الکتروشیمیایی هستند و شامل فتوآند، الکترولیت اکسایشی–کاهشی و الکترود کاتد میباشد. شکل ‏1 1 طرحوارهای از اجزای یک DSSC، سطوح انرژی، اجزای مختلف آن و

 فرآیندهایی که در این سلول اتفاق می افتد را نشان میدهد.

شکل ‏1 1 . طرح وارهای از (a): یک سلول خورشیدی رنگدانهای، (b): دیاگرام انرژی در یک DSSC [ – ]
در این سیستم، لایهای متخلخل از ذرات نانومتری وجود دارد که معمولاً از نانوساختار دی اکسید تیتانیوم (TiO2) استفاده میشود اما اکسیدهای دیگر با گاف انرژی مشابه مانند ZnO ، SnO2 ،Nb2O5 نیز مورد بررسی قرار گرفتهاند.[ – – – – ]
در این سلولها تک لایهای از رنگ روی سطح لایهی نانوکریستالی جذب می شود. بر اثر تابش، مولکول رنگدانه برانگیخته شده و این برانگیختگی به تزریق یک الکترون به باند هدایت TiO2 و ایجاد حفرهای در رنگدانه میانجامد که به آن فرایند تزریق میگویند سپس رنگدانه با گرفتن الکترون از الکترولیت احیا شده و به حالت پایه باز میگردد (فرآیند احیای رنگدانه ) .الکترولیت که شامل یک جفت اکسایش-کاهش یدید/تری یدید حل شده در یک حلال آلی میباشد با ورود الکترون از الکترود مقابل احیا شده و مدار الکتریکی با انتقال الکترون در مدار خارجی کامل می شود.
احیای رنگ( حساس کننده) توسط الکترولیت، مانع گیر افتادن دوبارهی الکترون تزریقی به TiO2 توسط رنگ اکسید شده میشود. ولتاژ تولید شده در این سلول متناسب با اختلاف سطح فرمی الکترون نیمه هادی و پتانسیل اکسایش-کاهش الکترولیت است. شکل ‏1 1سطوح انرژی اجزای مختلف یک سلول خورشیدی رنگدانهای را نشان میدهد. در ادامه اجزای این سلولها به تفضیل شرح داده میشود:
1-2-1-فتوآند
جهت ساخت فتوآند در این سلولها از نیمهرساناها استفاده میشود. نیمهرساناها معمولاً در معرض الکترولیت و تابش نور پایداری خوبی دارند ولی بیش تر نیمه رساناها به علت گاف انرژی نسبتاً زیادی که دارند، نمیتوانند نور مرئی را به اندازه کافی جذب کنند بنابراین نیمه رساناهایی مانند نانو ساختارهای تیتانیوم اکسید (TiO2) و اکسید روی (ZnO) با پوششی از رنگدانههای آلی که میتوانند بخشی از نور مرئی خورشید را جذب کنند در این سلولها به کار میرود. رنگدانهها در واقع نوعی مولکولهای آلی حساس به نور هستند. ویژگی خاص مولکولهای این نوع رنگدانه وجود ترازهای HOMO و LUMO در آنهاست که امکان آزاد شدن الکترون و انتقال آن به TiO2 را ممکن می سازد .
مؤثرترین و متداولترین رنگدانههایی که در این نوع سلولها به کار می روند و توسط گروه گراتزل ساخته شده اند، کمپلکسهای روتنیوم و اسمیوم میباشند که از طریق گروه کربوکسیلی فسفاتی و هیدروکسیلی به سطح TiO2 متصل می شوند. در بین رنگدانه های مختلف ، مهم ترین نوع تجاری آن ها N719 ، Z907 ، N3 هستند.
نیمه رساناهای TiO2 و ZnO بر روی زیر لایههای شفاف و رسانا مانند قلع اکسید آلاییده شده با فلوئور (FTO) یا ایندیوم پوشش داده میشوند. این زیر لایه ها پوشش نازکی از اکسید رسانای شفاف (TCO) لایه نشانی شده روی شیشه است ویژگی های دیگر این زیر لایه مقاومت سطحی پایین و عدم تغییر حالت در دماهای حدود 500 درجه سانتی گراد میباشد. برای افزایش میزان نور جمع آوری شده (LHE) پژوهشگران از الکترودهای TiO2 مزوپروس استفاده میکنند که علاوه بر افزایش جذب رنگدانه، موجب نفوذ آسانتر الکترولیت به داخل ساختار مزوپروس می شود.
معمولاً این لایهی مزوپروس TiO2با فاز بلوری آناتاز بوده که از ساختار های متداولی چون نانو لوله ، نانو میله، نانو ذره ، نانوفیبر دی اکسید تیتانیوم برای این لایه در ابعاد 400-20 نانومتر استفاده می شود. این لایه نیمه هادی دارای تخلخلی از مرتبه 60-70 در صد است. فاکتور زبری (نسبت سطح واقعی به ظاهری) برای لایه ای به ضخامت mµ10 حدود 1000 است و به این معناست که cm2 1 از لایه TiO2 با ضخامتm µ10 دارای سطح واقعی cm2 1000 می باشد که منجر به جذب سطحی مقدار زیادی رنگدانه شده ( مقدار رنگدانه جذب شده از مرتبµmol/cm2 1/0) که افزایش میزان جمع کردن باریکه ی نور تابشی در فتو الکترود حساس شده به رنگدانه (LHE) را در پی دارد همچنین با افزایش پراکندگی نور در لایه TiO2 ، طول مسیر نور تابشی و در نتیجه میزان جذب نور توسط رنگدانهها افزایش مییابد. این خاصیت درلایه TiO2 را می توان با اضافه کردن ذرات بزرگتر TiO2 به ذرات کوچکتر که در حد 20 نانومتر هستند در هنگام ساخت و تهیه لایه ایجاد کرد. اما ذرات بزرگ تر سطح مؤثر کمتری دارند و در نتیجه تعداد رنگدانههایی که میتوانند جذب آنها شوند کاهش مییابد. شبیه سازی الکترود TiO2 در این سلول های پیش بینی می کند ترکیب مناسب ذرات کوچک 20 نانومتری و بزرگ 250-300 نانومتری از TiO2 که مراکز اصلی پراکندگی در لایه را ایجاد می کنند باعث بهبود چشمگیری در عملکرد سلول می شود در واقع از یک لایه پراکننده که ابعاد ذرات آن حدود 400 نانومتر است استفاده می شود در این لایهی پراکننده انعکاس چند باره نور در ناحیه کم انرژی (nm 900-650 ) آن باعث افزایش جذب نور می شود و در نتیجه پاسخ به نور تابشی را بهبود می بخشد که اثر آن را می توان در طیف جذب مشاهده کرد.
1-2-2-الکترولیت اکسایشی – کاهشی
الکترولیت محلولی شامل یون های آزاد است ومانند محیط رسانا عمل می کند . الکترولیت مورد استفاده در این نوع سلول ها شامل یون های اکسایشی – کاهشی I-/I3- است واین ها دایماً درون ساختار الکترولیت با آزاد کردن و گرفتن الکترون مطابق با معادلهی ( ‏1 1 ) به هم تبدیل می شوند تا الکترون ها به کمک آن ها بتوانند بین فتوآند و کاتد جابه‌جا شوند.
( ‏1 1 )
3I- I3- + 2e-
همچنین ترکیبی از یداید مانند یدید لیتیم ،یدید سدیم ، یدید پتاسیم با غلظت 1/0 تا 5/0 مولار از I2 که در محلول غیر-پروتونی مانند استونیتریل حل شده است، بکار رفته است. مقدار کاتیون های یداید مانند Li+، Na+ و K+ هدایت الکترولیت را تحت تأثیر قرار می دهند و میزان جذب یون های مختلف روی سطح TiO2 تغییر می کند و منجربه جابه جایی تراز رسانش TiO2 می شود. این عوامل در کارکرد سلول خورشیدی تأثیرگذار است . ویسکوزیته محلول اثر مستقیمی در رسانش یونی الکترولیت دارد، هر چقدر گرانروی پایین تر باشد بهتر است و در کارکرد سلول تأثیر به سزایی دارد. از میان حلالها نیتریلها هستند که گرانروی پایینی داشته و هدایت یونی بالایی را فراهم می کنند.
1-2-3-الکترود کاتد
این الکترود باید دارای خاصیت الکتروکاتالیستی بالایی باشد و بتواند یون های اکسید شده I3- را به I- و بالعکس تبدیل کند. در نتیجه چون این الکترودها نقش کاهشی یون های اکسید شده را دارد باید کاهش با نرخ مناسبی بر سطح این الکترود صورت بگیرد بدین ترتیب بهترین الکترود ،پوششی از پلاتین بر روی FTO است با ضخامتی در حدود 200 نانومتر میباشد.
1-2-4-مکانیسم انتقال بار در سلولهای حساس شده با رنگدانه
ابتدا فوتون توسط مولکول رنگدانه جذب و یک الکترون را از حالت پایه رنگ S0 به حالت برانگیخته یعنی S* میبرد. (جذب نور)
) ‏1 2 )
S+hυ S^*
الکترون برانگیخته شده به باند هدایت TiO2 تزریق میشود و مولکول رنگ به حالت اکسید شده در میآید(S+). (تزریق الکترون)
( ‏1 3 )
S^* S^++e^- (TiO_2)
الکترون برانگیخته به داخل ساختار نانوکریستال TiO2 نفوذ میکند و از طریق لایه اکسید نیمههادی به زیر لایهی رسانا منتقل میشود و سرانجام از طریق مدار خارجی به الکترود مقابل انتقال مییابد.
الکترود مقابل الکترون را به الکترولیت انتقال میدهد و تری یدید موجود در الکترولیت تبدیل به یدید شده و با کاهش رنگ اکسایش یافته توسط الکترولیت رنگ بار دیگر احیا شده و سیکل به پایان میرسد.

و تئوری

 

1-1-  ایمین ……………………………………………………………………………………………..2

 

1-1-1-  انواع ایمین­ها …………………………….2

 

1-1-1-1-الدیمین………………………………………………………………………………………3

 

1-1-1-2-کتیمین…………………………………………………………………………………3

 

1-1-1-3-آنیل…………………………………………………………………3

 

1-1-1-4-شیف باز…………………………………………………………………………………4

 

1-1-2-خصوصیات فیزیکی ایمین­ها ………………………………………..4

 

1-1-3-روش­های تهیه ایمین­ها ……………………………………………………..4

 

1-1 -3-1-سنتز ایمین­ها با استفاده از الدهید­ها یا کتون­ها با آمین­ها ……………………………5

 

1-1-3-2-سنتز ایمین­ها با استفاده از ترکیبات آلی­فلزی ……………………………….7

 

1-1-3-2-1-واکنش نیتریل­ها با معرف گرینیارد ………………………………………….7

 

1-1-3-2-2-واکنش C-کلرو-N-بنزیلیدن آنیلین­ها با معرف گرینیارد ………………………………………8

 

1-1-3-2-3-واکنش اکسیم ها با معرف گرینیارد …………………………………………..8

 

1-1-3-3-سنتز ایمین ها از طریق هیدروژن­زدایی از آمین ها …………………………………………9

 

1-1-3-4-سنتز ایمین­ها با استفاده از واکنش بین فنول­ها یا فنول­اتر­ها و نیتریل­ها …………………………9

 

1-1-3-5-سنتز ایمین­ها با استفاده از واکنش­های کاهشی ………………………………………10

 

1-1-3-5-1-سنتز ایمین­ها از کاهش اکسیم­ها ………………………………………………..10

 

1-1-3-5-2-سنتز ایمین­ها از کاهش نیتریل­ها ………………………………………………..10

 

1-1-3-6-سنتز ایمین از طریق واکنش آمید­های فلزی با کتون­های آروماتیک …………………………………..11

 

1-1-3-7-سنتز ایمین­ها با استفاده از واکنش کتال­ها و آمین­های نوع اول ……………………………11

 

1-1-3-8-سنتز C- سیانو ایمین­ها با استفاده از نیترون­ها ………………………………………………..11

 

1-1-3-9-سنتز ایمین­ها با استفاده از ایزوسیانات و الدهید ……………………………………………………12

 

1-1-3-10-سنتز ایمین­ها با استفاده از ایلید­های فسفر و نیتروسو بنزن ………………………….12

 

1-1-4-واکنش­های ایمین­ها ……………………………………………………………13

 

1-1-4-1 واکنش های افزایشی ایمین ها …………………………………………………13

 

1-1-4-1-1 افزایش هسته دوستی آب به ایمین­ها ………………………………………………..13

 

1-1-4-1-2- افزایش هیدروژن به ایمین­ها ………………………………………………13

 

1-1-4-1-3- افزایش هسته دوستی آمین­های نوع اول به ایمین­ها …………………..15

 

1-1-4-1-4- افزایش هسته دوستی ترکیبات دارای هیدروژن فعال …………………………15

 

1-1-4-1-5- واکنش افزایش الکترون دوستی هالوژن­ها به ایمین­ها ……………………………15

 

1-1-4-1-6- واکنش افزایش گروه­های آلکیل به ایمین­ها …………………………………….16

 

1-1-4-2- واکنش های تشکیل حلقه ……………………….17

 

1-1-4-2-1- واکنش تشکیل حلقه تیازولیدون ……………………….17

 

1-1-4-2-2- واکنش تشکیل حلقه بتا لاکتام ……………………………………17

 

1-1-4-2-3- واکنش تشکیل حلقه دی­آزیریدین ………………………………….18

 

1-1-4-2-4- واکنش تشکیل حلقه آزیریدین ……………………………………18

 

1-1-4-2-5- واکنش­های حلقه­سازی به صورت درون مولکولی ………………………..18

 

1-1-4-2-6- تشکیل حلقه با واکنش دیلز-آلدر ……………………………………………19

 

1-1-4-3- واکنش سه جزئی ایمین­ها با استر­های استیلنی و الدهید­ها ……………………………..20

 

1-2- تعیین خواص ضد باکتریایی ………………………………………………….21

 

1-2-1- باکتری­های گرم مثبت و گرم منفی ………………………………………………….22

 

1-2-1-1- باکتری استافیلوکوکوس اورئوس ……………………………………………………..22

 

1-2-1-2- باکتری باسیلوس سوبتیلیس ……………………………………………23

 

1-2-1-3- باکتری اشرشیاکلای ………………………………………………………………….23

 

1-2-1-4- باکتری سودوموناس آئروژینوزا …………………………………………..23

 

1-3- هدف از تحقیق …………………………………………….24

 

فصل دوم : بخش تجربی

 

2-1- بخش تجربی ……………………………………..26

 

2-1-1- مواد و حلال های مورد استفاده ……………………………………….26

 

2-1-2-دستگاه ها و لوازم مورد استفاده ………………………………………..27

 

2-1-3- روش خشک کردن حلال دی کلرو متان ………………………………………………28

 

2-2- سنتز مشتقات  N-سینامیلیدن آنیلین (a-i1) ………………………………………………….28

 

2-2-1- روش کار سنتز مشتقات N-سینامیلیدن آنیلین (a-i1) ……………………………….28

 

2-2-2- خواص فیزیکی N-سینامیلیدن آنیلین (a1) ………………………………………………29

 

2-2-3- خواص فیزیکی  N– سینامیلیدن – 4 – برمو آنیلین (b1) ………………………..29

 

2-2-4- خواص فیزیکی  N– سینامیلیدن – 4 – کلرو آنیلین (c1) ………………………………………..30

 

2-2-5- خواص فیزیکی  N– سینامیلیدن – 4 – متیل آنیلین (d1) …………………………………….30

 

2-2-6- خواص فیزیکی  N– سینامیلیدن – 3 – کلرو آنیلین (e1) ……………………………31

 

2-2-7- خواص فیزیکی  N– سینامیلیدن – 3 – متیل آنیلین (f1) ……………………………………….31

 

2-2-8- خواص فیزیکی  N– سینامیلیدن – …………..32

 

2-2-9- خواص فیزیکی  N– سینامیلیدن – 2 – متیل آنیلین (h1) ……………………………………..32

 

2-2-10- خواص فیزیکی  N– سینامیلیدن – 2 – متوکسی آنیلین (i1) ……………………………………….33

 

2-3- واکنش سه جزیی مشتقات N– سینامیلیدن آنیلین با دی متیل استیلن دی کربوکسیلات و N’,N-دی فنیل پارابانیک اسید ..33

 

2-3-1- روش کار عمومی واکنش سه جزیی مشتقات N-سینامیلیدن آنیلین با دی متیل استیلن دی کربوکسیلات و N’,N-دی فنیل پارابانیک اسید .35

 

2-3-2- خواص فیزیکی و مشخصات طیفی دی­متیل-2،4-دی­اکسو-1،3،8-تری فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](a4) و II(a4)[.35

 

2-3-3- خواص فیزیکی و مشخصات طیفی دی­متیل-8-(4-برمو­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](b4) و II(b4)[ ……………………………………37

 

2-3-4- خواص فیزیکی و مشخصات طیفی دی­متیل-8-(4-کلرو­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](c4) و II(c4)[ …………………………………….39

 

2-3-5- خواص فیزیکی و مشخصات طیفی دی­متیل-8-(4-متیل­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](d4) و II(d4)[ ……………………………………41

 

2-3-6- خواص فیزیکی و مشخصات طیفی دی­متیل-8-(3-کلرو­­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](e4) و II(e4)[ …………………………………….43

 

2-3-7- خواص فیزیکی و مشخصات طیفی دی­متیل-8-(3-متیل­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](f4) و II(f4)[ ……………………………………..45

 

2-3-8- خواص فیزیکی و مشخصات طیفی دی­متیل-8-(2-برمو­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](g4) و II(g4)[ ……………………………………47

 

2-3-9- خواص فیزیکی و مشخصات طیفی دی­متیل-8-(2-متیل­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](h4) و II(h4)[ ……………………………………49

 

2-3-10- خواص فیزیکی و مشخصات طیفی دی­متیل-8-(2-متوکسی­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](i4) و II(i4)[ ………………………………………51

 

2-4- بررسی خواص ضد باکتریایی ……..53

 

2-4-1- باکتری­های مورد استفاده …….53

 

2-4-2- روش کار …………………..53

 

فصل سوم: بخش بحث و نتیجه گیری

 

3-1- بررسی واکنش دو جزیی مشتقات آنیلین و سینامالدهید ………..56

 

3-2- بررسی واکنش­های چندجزیی مشتقات N-سینامیلیدن آنیلین­ها و دی­استر استیلنی  در مجاورت N’,N – دی فنیل پارابانیک اسید …………57

 

3-2-1- بررسی واکنش سه جزیی مشتقات N-سینامیلیدن آنیلین، دی­متیل استیلن دی­کربوکسیلات و N’,N-دی­فنیل پارابانیک اسید ..57

 

3-2-2-مکانیسم پیشنهادی واکنش سه جزیی مشتقات N-سینامیلیدن آنیلین­ها، دی­متیل استیلن دی­کربوکسیلات و N’,N-دی­فنیل پارابانیک اسید ….58

 

3-3- بحث و بررسی طیف ترکیبات سنتز شده …….60

 

3-3-1- بررسی طیف دی­متیل-2،4-دی­اکسو-1،3،8-تری فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](a4) و II(a4)[ 60

 

3-3-2- بررسی طیف دی­متیل-8-(4-برمو­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](b4) و II(b4)[ ………………………………………………………………………………….66

 

3-3-3- بررسی طیف دی­متیل-8-(4-کلرو­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](c4) و II(c4)[ ……………………………………………………………………………72

 

3-3-4- بررسی طیف دی­متیل-8-(3-متیل­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](f4) و II(f4)[ …………………………………………………………………………….79

 

3-3-5- بررسی طیف دی­متیل-8-(2-متوکسی­فنیل)-2،4-دی­اکسو-1،3-دی­فنیل-7-](E)-2-فنیل­وینیل[-6-اکسا-1،3،8-تری­آزا-اسپیرو[4.5]دک-9-ان-9،10-دی­کربوکسیلات  I](i4) و II(i4)[ ……………………………………………………………………………..85

 

3-4- بررسی خاصیت ضد باکتریایی ترکیبات (e1)، b)II4)، e)I4) و e)II4) ……………………………………………………………………..91

 

3-5- نتیجه ­گیری ……….92

 

3-6- پیشنهادات ……93

 

طیف­ها………………………….     …..94

 

– ایمین

 

ایمین­ها ترکیباتی با پیوند دوگانه کربن نیتروژن هستند که استخلاف­های متصل به این پیوند دوگانه، شامل گروه­های آلکیل، آریل و یا هیدروژن می­باشند] 1 [.

 

ایمین­ها دارای ساختار کلی زیر می­باشند:

 

1-1-1-  انواع ایمین­ها

 

ایمین­ها بر اساس نوع استخلاف­های متصل به آنها (R, R’, R”) به گروه­های الدیمین[1]، کتیمین[2]، آنیل[3] و شیف باز[4] دسته بندی می شوند:

 

1-1-1-1-الدیمین

 

الدیمین­ها ترکیباتی هستند که در آنها R آلکیل یا آریل و R’ هیدروژن باشد. مثالی از الدیمین:

 

1-1-1-2-کتیمین

 

کتیمین­ها ترکیباتی هستند که در آنها R و R’ هر دو آلکیل یا آریل باشد. مثالی از کتیمین:

 

          یکی از کاربرد­های الدیمین­ها و کتیمین­ها استفاده آنها به عنوان رقیق كننده­های فعال جدید است. رقیق كننده­های فعال تركیباتی هستند كه در واكنش­هایی ازجمله  سخت شدن لاك­ها  شركت كرده و  پس از سخت شدن به عنوان بخشی از مواد غیر فرار در لایه سخت شده باقی می­مانند.

 

1-1-1-3-آنیل

 

آنیل­ها ترکیباتی هستند که در آنها R و R’ آلیفاتیک، آروماتیک و یا هیدروژن باشد و R” فنیل یا مشتقات فنیلی باشد. مثالی از آنیل:

 

1-1-1-4-شیف باز

 

شیف باز­ها ترکیباتی هستند که در آنها R آریل ، R’ هیدروژن و R” آریل یا آلکیل باشد. مثالی از شیف باز:

 

از ترکیبات شیف باز به عنوان لیگند استفاده می­شود. برای کمپلکس­های سنتز شده با لیگاند­های شیف باز، خواص مغناطیسی، کاتالیزگری، دارویی و فلوئورسانی گزارش شده است[2-9].

 

1-1-2- خصوصیات فیزیکی ایمین­ها

 

ایمین­ها بر اساس نوع استخلاف متصل به پیوند دوگانه کربن نیتروژن هم به حالت فیزیکی مایع و هم جامد یا کریستال یافت می­شوند. در مواردی که استخلاف متصل به نیتروژن ایمین از نوع آریل می­باشد، ایمین مورد نظر در حالت جامد و زمانی که این استخلاف از نوع آلکیل باشد معمولا ایمین به حالت مایع وجود دارد.

 

1-1-3- روش­های تهیه ایمین­ها

 

ایمین­ها را با روش­های مختلفی می­توان ساخت که در ادامه به برخی از این روش­ها اشاره می­شود:

 

1-1 -3-1- سنتز ایمین­ها با استفاده از الدهید­ها یا کتون­ها با آمین­ها

 

رایج­ترین روش تهیه ایمین­ها واکنش الدهید­ها یا کتون­ها با آمین­ها می باشد. این واکنش اولین بار توسط دانشمند آلمانی به­نام هوگو شیف[5] در سال 1864 انجام شد (شمای 1-1 ) [16].

 

شمای 1-1: سنتز ایمین­ها با استفاده از الدهید­ها یا کتون­ها و آمین­های نوع اول

 

مکانیسم واکنش به این صورت می­باشد که ابتدا آمین نوع اول به الدهید یا کتون اضافه می شود و حد واسط کربینول[6] I را به­وجود می

 آورد سپس با از دست دادن آب ایمین مربوطه حاصل می­شود. در این واکنش از کاتالیزور اسیدی استفاده می­شود که مکانیسم تهیه ایمین در مجاورت کاتالیزور اسیدی در شمای 1-2 آورده شده است:

 

شمای 1-2: مکانیسم تشکیل ایمین­ها

 

برای مثال از واکنش استو­فنون با اتیل­آمین، کتیمین مربوطه حاصل می­شود (شمای 1-3 )[17].

 

شمای 1-3: واکنش تهیه کتیمین

 

از واکنش بین بنزالدهید و متیل آمین، الدیمین مربوطه به­دست آمده است (شمای 1-4 )[18].

 

شمای 1-4: واکنش تهیه الدیمین

 

همچنین از واکنش بین بنزالدهید و آنیلین، فراورده آنیل حاصل شده است (شمای 1-5 )[19].

 

شمای 1-5: واکنش تهیه آنیل

 

واکنش­های تهیه شیف باز در بیو­شیمی اهمیت زیادی دارد. به عنوان مثال ترکیب PLP که از مشتقات الدهیدی ویتامین B6 می باشد از طریق گروه الدهیدی خود می تواند به گروه آمینو در آنزیم­ها متصل شود و شیف باز تشکیل دهد. در ادامه این شیف باز، از آنزیم به نیتروژن آمینواسیدها منتقل می­شود (شمای 1-6 )[20].

 

شمای 1-6: استفاده از واکنش­های شیف باز در بیو­شیمی

 

1-1-3-2-سنتز ایمین­ها با استفاده از ترکیبات آلی­فلزی

 

1-1-3-2-1- واکنش نیتریل­ها با معرف گرینیارد

 

در این واکنش یک آریل یا آلکیل گرینیارد به آریل سیانید اضافه می­شود که ابتدا یک حد واسط آلی­فلزی به­وجود می­آید سپس با هیدرولیز کنترل شده این حدواسط، کتیمین با بازده 70% حاصل می­شود.

 

هیدرولیز شدید این حد­واسط در نهایت به کتون منجر می­شود بنابراین در مرحله آخر از آمونیاک استفاده می­شود (شمای 1-7)[21].

 

شمای 1-7: تهیه ایمین­ها از نیتریل­ها و معرف گرینیارد

 

1-1-3-2-2- واکنش C-کلرو-N-بنزیلیدن آنیلین­ها با معرف گرینیارد

 

در C-کلرو-N-بنزیلیدن آنیلین­ها، اتم کلر می­تواند با گروه­های آلکیل یا آریل معرف گرینیارد با بازده بسیار خوبی جایگزین شود و ایمین مربوطه حاصل شود (شمای 1-8 ).

 

شمای 1-8: تهیه ایمین ها از C-کلرو-N-بنزیلیدن آنیلین­ها و معرف گرینیارد

 

1-1-3-2-3- واکنش اکسیم ها با معرف گرینیارد

 

اکسیم­های تهیه شده از الدهید­های آروماتیک با معرف گرینیارد واکنش می­دهند که محصول عمده این واکنش بنزیل آمین است و محصول جانبی واکنش، یک کتیمین می باشد (شمای 1-9)[24].

 

شمای 1-9- تهیه ایمین ها از اکسیم ها و معرف گرینیارد

 

1-1-3-3- سنتز ایمین ها از طریق هیدروژن­زدایی از آمین ها

 

واکنش هیدروژن زدایی از آمین ها اولین بار توسط ریتر[7] انجام شد. برای مثال ایزوبورنیل آنیلین با سولفور در دمای 220 درجه سانتی­گراد هیدروژن­زدایی می­شود و آنیل مربوطه با بازده 89% حاصل می­شود (شمای 1-10)[25].

 

شمای 1-10: تهیه ایمین­ها از طریق هیدروژن­زدایی از آمین­ها

 

1-1-3-4- سنتز ایمین­ها با استفاده از واکنش بین فنول­ها یا فنول­اتر­ها و نیتریل­ها

 

فنول­ها و اتر­های آنها با آریل یا آلکیل سیانید­ها در اتر و در مجاورت کاتالیزور هیدروژن کلراید واکنش می­دهد و کتیمین با بازده بالا تولید می­شود (شمای 1-11) .

 

شمای 1-11: تهیه ایمین­ها از فنول­ها یا فنول اتر­ها و نیتریل­ها

 

1-1-3-5- سنتز ایمین­ها با استفاده از واکنش­های کاهشی

 

 1-1-3-5-1- سنتز ایمین­ها از کاهش اکسیم­ها

 

اکسیم­های آلیفاتیک در واکنش با هیدروژن در مجاورت کاتالیزور نیکل و تحت فشارکاهش می­یابد و کتیمین مربوطه با بازده 30% حاصل می­شود (شمای 1-12) [29].

 

شمای 1-12: سنتز ایمین­ها با کاهش اکسیم­ها

 

1-1-3-5-2- سنتز ایمین­ها از کاهش نیتریل­ها

 

فنیل سیانید در مجاورت لیتیم آلومینیوم هیدرید و حلال تترا هیدروفوران به آمین کاهش می­یابد. سپس این آمین به ماده اولیه کاهش نیافته (فنیل سیانید) اضافه می­شود و ایمین مربوطه به عنوان محصول جانبی ایجاد می­شود (شمای 1-13) [30].

 

شمای 1-13: سنتز ایمین­ها با کاهش نیتریل­ها

 

1-1-3-6- سنتز ایمین از طریق واکنش آمید­های فلزی با کتون­های آروماتیک

 

آمید فلزی حاصل از آمین نوع اول با کتون­های آروماتیک واکنش می­دهد و ایمین مورد نظر تولید می­شود (شمای 1-14) [31].

 

شمای 1-14: تهیه ایمین­ها از واکنش آمید­های فلزی با کتون­های آروماتیک

 

1-1-3-7- سنتز ایمین­ها با استفاده از واکنش کتال­ها و آمین­های نوع اول

 

دی­اتیل­ کتال­ها با آلکیل یا آریل آمین­ها واکنش می­دهند و ایمین مورد نظر حاصل می­شود (شمای 1-15) .

 

شمای 1-15: تهیه ایمین­ها از واکنش کتال­ها و آمین­های نوع اول

 

1-1-3-8- سنتز C– سیانو ایمین­ها با استفاده از نیترون­ها

 

نیترون­ها با پتاسیم سیانید واکنش می­دهند و C- سیانو ایمین­ها تولید می­شود (شمای 1-16) [34].

 

شمای 1-16: سنتز ایمین­ها از واکنش نیترون­ها و پتاسیم سیانید

 

1-1-3-9- سنتز ایمین­ها با استفاده از ایزوسیانات و الدهید

 

فنیل ایزوسیانات با 4-­دی­متیل آمینو بنزالدهید واکنش می­دهد و ایمین مربوطه حاصل می­شود (شمای 1-17) [35].

 

شمای 1-17: سنتز ایمین­ها از واکنش ایزوسیانات و الدهید­ها

 

1-1-3-10- سنتز ایمین­ها با استفاده از ایلید­های فسفر و نیتروسو بنزن

 

آلکیلیدن تری­فنیل فسفران یا ایلید فسفر با نیتروسو بنزن واکنش می­دهد و ایمین از نوع آنیل سنتز می­شود (شمای 1-18) [36].

 

شمای 1-18: سنتز ایمین­ها از واکنش ایلید­های فسفر و نیتروسو بنزن

 

1-1-4-واکنش­های ایمین­ها

 

ایمین­ها با داشتن یک پیوند دوگانه قطبی، قابلیت انجام واکنش­های متنوعی را دارند که در زیر آورده می­شود:

 

1-1-4-1 واکنش های افزایشی ایمین ها

 

ایمین­ها با داشتن یک پیوند دوگانه غیر اشباع، قابلیت انجام واکنش­های افزایشی متنوعی را دارند که در ادامه به آن اشاره می­شود.

 

1-1-4-1-1 افزایش هسته دوستی آب به ایمین­ها

 

افزایش آب یا هیدرولیز ایمین­ها موجب برگشت واکنش و تبدیل ایمین به مواد اولیه تشکیل دهنده آنها می شود. مکانیسم هیدرولیز ایمین­ها از حد واسط کربینول می­گذرد (شمای 1-19) [37].

ای براستراتژی های امنیت ج.ا.ایران رهیافت ها و راهبردها)  به بررسی امنیت چه بعد داخلی و چه خارجی آن پرداخته است. ایشان در دفتر چهارم این كتاب اصول كلی مرتبط بر استراتژی های امنیت ملی را شرح داده است. در دفتر پنجم كتاب به ارزشها و هنجارهای ملی پرداخته و ارزش های مسلط جامعه ایرانی را بیان داشته است، همچنین از آسیب پذیری تهدیدات و فرصت های ارزشی موجود در ج.ا.ایران پرداخته است.

 

-امنیت ملی در جهان سوم كه توسط ادوارد ای.آزر و چونگ این مون نوشته شده از دیگر آثار برجسته در حوزه امنیت می باشد. آنها در این كتاب امنیت ملی دركشورهای جهان سوم را تشریح كرده و از اهمیت و تاثیر قومیتها دراین كشورها اسم برده و اینكه چه تاثیری می تواند بر امنیت این كشورها داشته باشد. از دیگركتابهای موجود درحوزه امنیت ملی می توان به كتاب (چارچوبی تازه برای تحلیل امنیت) كه توسط باری بوزان و همكاران وی نوشته شده اشاره كرد. آنها امنیت را در پنج حوزه نظامی، سیاسی، اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی بررسی كرده اند. آنها مفهومی تازه درطرح امنیت ایجاد می كنند كه در آن ابعاد ذهنی از اهمیت بیشتری برخورداراست. آنها امنیتی شدن را به معنای بهتر شدن نمی دانند بلكه امنیت را امری سلبی و به معنای ناتوانی از برخورد با موضوعات به شیوه سیاست معمول می دانند. (بوزان، ویور، ویلد)

-كتاب (مردم، دولت ها و هراس) از باری بوزان از دیگر كتب در حوزه امنیت و امنیت ملی می باشد. بوزان ابتدا به تبیین حدود وظایف دولت به عنوان منبع اصلی امنیت و نیز منافع هر یك از دو مقوله دولت و مردم در عرصه امنیت ملی پرداخته و نحوه تامین امنیت و ابعاد مختلف جهانی، منطقه ای، اقتصادی و زیست محیطی را بیان می دارد.

 

 

 

-كتاب (چهره متغییرامنیت ملی) از رابرت ماندل از دیگر آثار درحوزه امنیت می باشد. ماندل در این كتاب مفهوم درحال ظهور امنیت ملی را ریشه یابی می كند و آغاز بحث را ارائه تعریفی از مفهوم امنیت ملی قرار می دهد. در فصل پایانی كتاب نویسنده به چند چالش عمده امنیتی كه احتمالا در آینده رخ خواهد داد اشاره می كند و راهكارهایی برای آن ارائه می دهد. به اعتقاد او چالش امنیتی تنشی است كه حكومت ها درانتخاب بین جهان گرایی و پرداختن به منافع داخلی بین حمایت از جامعه و فرد و بین نیاز به همكاری فراملی و فشارهای محدود ملی با آن روبرو می شوند.

 

در زمینه قومیت هم كتابها و مقالات زیادی نوشته شده است:

 

-دكتر مراد كاویانی در كتاب (ناحیه گرایی در ایران از منظر جغرافیای سیاسی) به بررسی و جایگاه اقوام در ایران پرداخته است. در فصل چهارم كتاب به موقعیت كردستان از لحاظ تاریخی و ژئوپولتیكی پرداخته و همچنین تاثیراتی كه كردهای كشورهای هم مرز ایران بر كردهای داخل ایران می گذارند. ایشان در مورد فعالیتهای گروههای پ.ك.ك و پژاك در مرزهای غربی و شمال غربی كه باعث تنش و درگیرهایی در این مناطق شده پرداخته است. و در قسمت نتیجه گیری بیان می دارد كه حكومت مركزی باید بتواند از لحاظ فرهنگی و اقتصادی نواحی كردنشین را به سطح میانه یا بالاتر برساند و مشاركت سیاسی كردهای اهل سنت را در گستره مدیریت ارتقا دهد تا باعث تقویت همبستگی ملی گردد.

 

عیسی گلوردی دركتاب (اقوام ایرانی و زمینه های همگرایی) موقعیت اقوام ایرانی را شرح داده و اینكه چه راهكارها و راه حل هایی می تواند از واگرایی اقوام ایرانی جلوگیری كرده و آنها را به سمت همگرایی بیشترسوق دهد.

 

-كتاب (قومیت و قوم گرایی در ایران از افسانه تا واقعیت) كه توسط دكتر حمید احمدی نوشته شده از دیگر كتب در زمینه قومیت می باشد كه نگارنده با ذكر موقعیتی از اقوام ایرانی به بحث مطالبات و خواسته های آنان پرداخته و همچنین ذكر مواردی كه باعث می شود برخی از این اقوام داعیه خودمختاری و تجزیه طالبی داشته باشند.

 

-كتاب قومیت گرایی كرد نوشته نادر انتصار با ترجمه عبدا…عبدا…زاده به تاریخچه قوم كرد پرداخته و اینكه چه زمینه هایی باعث می­شود این قوم اصیل و قدیمی ایرانی به سمت جدایی طلبی حركت كرده و باعث ایجاد تنش با دولت مركزی شده است.

 

-پایان نامه سعدی فتاحی (بررسی تحولات عراق پس ازسقوط حزب بعث وآثار آن بر مسائل قومی منطقه ای) بیشتر به آثار این تحولات بر كردهای ایرانی پرداخته و اینكه خودمختاری كردهای عراق می تواند چه تاثیری بر كردهای ایرانی گذاشته و چه چالش هایی برای حكومت مركزی ایران می تواند به همراه داشته باشد. 

 

منابع فوق الذکر با درجات متفاوت می توانند در این پژوهش مورد استفاده قرار گیرند. معهذا تفاوت پژوهش حاضر، در اشاره به هویت متفاوت کردها، و بخصوص تاکید ویژه بر تاثیر عوامل سیاسی اجتماعی در تقویت این احساس تفاوت است.

     انرژی از دیر باز به عنوان موتور محرک جوامع بشری شناخته شده است و با پیشرفت بشر بر اهمیت و تأثیر گذاری آن در زندگی بشر افزوده شده است. بر این اساس هیدروژن به عنوان یکی از سوختهای پاک یکی از بهترین گزینه ها جهت ایفای نقش حامل انرژی در این سیستم جدید ارائه انرژی می  باشد ]1[. بشردرآینده ای نه چندان دورعصر هیدروژن راتجربه خواهدکرد]1و2[. عمل تبدیل انرژی شیمیایی موجود در هیدروژن به انرژی الکتریکی توسط دستگاهی به نام پیل سوختی انجام می پذیرد]3[. پیل های سوختی در کاهش آلودگی محیط زیست نقش به سزایی را ایفا می کنند و به خاطر عدم به کارگیری قطعات  مکانیکی زیاد ایجاد آلودگی صوتی نیز نمی نمایند]3[. پیل های سوختی به عنوان یک منبع بسیار ایده آل انرژی برای استفاده های ساکن وغیر ساکن ، نظیر حمل ونقل و نیرو گاه ها می باشند .در این بین پیل های سوختی اکسید جامد (SOFCs) بدلیل مزایایی نظیر قیمت ارزانترمواد مورد استفاده درآنها، حساسیت کمتر به ناخالصی های گاز هیدروژن وکارایی بسیار بالاتر یکی از جذاب ترین انواع پیل های سوختی می باشد. این پیل های سوختی به دلیل اینکه هیدروژن ورودی به آنها نیاز به هیچ گونه تغییر و خالص سازی اولیه  ندارد، به شدت از نظر قیمت نسبت به سایر پیل های سوختی ارزان تر می باشند]4[. پیل های سوختی اکسید جامد از سه بخش آند و کاتد و الکترولیت تشکیل شده اند. اساس عملکرد یک پیل سوختی اکسید جامد شامل احیای یک اکسنده (O2) درکاتد و اکسایش یک سوخت (H2) در آند می باشد. در این پیل ها نیاز به یک الکترولیت هادی یون اکسیژن و پروتون، برای واکنشهای الکتروشیمیایی اکسایش و کاهش اکسیژن و هیدروژن، انجام شده درالکترودها می باشد]5[.

 

     امروزه در پیل های سوختی اکسید جامد بطور گسترده از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می شود. هیدروژن از منابع مختلف مانند: گازطبیعی، گازهای سنتزی حاصل از تبخیر منابع کربنی و زغال وغیره بدست می آید. هیدروکربنها نیز بطور گسترده به عنوان سوخت این پیل ها رواج پیداکرده اند. سوختهای هیدروکربنی معمولا در دماهای بالای عملکرد پیل سوختی اکسید جامد ناپایدارند و برروی آند به هیدروژن و کربن تبدیل می شوند. سوختهای هیدروکربنی بطور معمول مقدارکمی سولفوربه همراه دارند. کربن حاصل از تجزیه هیدروکربنها و سولفور موجود درآنها مشکلاتی برای عملکردپیل  ایجاد می کنند. برای جلوگیری از نشست کربن در سطح آند معمولا مقداری بخاراضافه به همراه گاز استفاده می شود و همچنین تغیراتی نیز در ترکیبات موادآندداده میشود. برای جلوگیری از سمی شدن پیل توسط سولفور معمولا سوخت را سولفور زدایی می کنند]5[.

 

     در سالهای اخیر تحقیقات گسترده ای بر روی مواد، کاتالیزورها، علوم سطح و خواص الکتروشیمیایی آندها انجام شده است] 4[. آندهای مورد استفاده در پیل های سوختی اکسید جامد از مواد و تنوع وگستردگی فراوانی برخوردارند. و از روشهای ساخت و سنتزمختلفی برای سنتزپودر و ساخت این آندها استفاده می شود. دوویژگی برجسته آند این پیل ها برای انتخاب ماده مناسب برای آند برای کارکردمناسب، الف)رسانایی یونی، ب)رسانایی الکترونی می باشد. زیرکونیا به عنوان یک ماده که به طور ذاتی دارای نقص جای خالی در ساختارمی باشد، یکی ازبهترین گزینه ها برای استفاده درآند این پیل ها می باشد.

 

     در این تحقیق از سنتز هم رسوبی برای تهیه محلولهای جامد استفاده شد. این روش بدلیل تولید ترکیباتی همگن و با خلوص بسیار بالا ، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار بوده و علاوه بر آن کنترل اندازه دانه نیز در این روش بسیار آسان است]12[. هنگامی که زیرکونیا در دماهای پایین به روش هم رسوبی سنتز می شود امکان پایداری فاز تتراگونال به PH و هیدرولیز کننده مورد استفاد،وابسته می شود. در این تحقیق به روش سنتز همرسوبی، 3 محلول جامد، الف)Al-Zr، ب)Al-Zr-Ni،
ج)Al-Zr-Ni-Cu تهیه و آماده سازی شد. این محلول های جامد به عنوان مواد جدید برای استفاده در آند پیل های اکسید جامد طراحی و آماده شدند. ارزان بودن، غیرسمی بودن، سنتزآسان، تکرارپذیری تولید از جمله مزایای این مواد است. یکی از موارد مهم برای تولید و ساخت آندها در پیل سوختی اکسیدجامد، متخلخل بودن این آندها می باشد. این آندها باید دارای تخلخل با اندازه و توزیع یکنواخت باشند. که به این منظور از موادی مانند کربن و مواد دیگری برای متخلخل سازی استفاده می کنند]13[. دراین تحقیق برای متخلخل سازی آند چند نوع مختلف تخلخل زای، ارزان  قیمت و مناسب در آند استفاده شد. که نهایتا منجر به به استفاده از  PEGبه عنوان تخلخل ساز مناسب شد.پس از سنتز و تهیه محلول های جامد، موادحاصل ابتدا در دمای 500 درجه سانتیگراد عملیات حرارتی شدند و سپس برای تعیین تثبیت فازی و زینترینگ نهایی در دماهای800 و1000 و1200 و14700 درجه سانتی گراد عملیات حرارتی شدند.پس ازآن پودرهای حاصل با دو روش تر و خشک با چند نوع تخلخل زا ترکیب و با روش پرس هیدرولیک یکطرفه شکل دهی شده و عملیات حرارتی نهایی در14700 درجه سانتیگراد بر روی آنها صورت گرفت. قطعات آندی که دارای تخلخل مناسب و توزیع و اندازه تخلخل یکنواخت و استحکام کافی بودند، انتخاب شده و چگالی آنها به روش ارشمیدس اندازه گیری شد.

 

     در فصل دوم این پایانامه مفاهیمی در مورد نانو فناوری و نانو محلول جامدها ارائه گردیده است. در ادامه مفاهیم کلی و واکنشهای انجام شده در انواع پیل های سوختی شرح داده شده است.

 

سپس مفاهیم کلی و عمومی در موردآندهای پیل سوختی اکسید جامد، روشهای ساخت و مواد بکار برده شده در آنها، مورد بحث و بررسی قرارگرفته است. درفصل سوم ابتدا به مواد مورد استفاده در این پروژه پرداخته شده است. در ادامه روشهای انجام آزمایش(مواد و تجهیزات)ارائه داده شده و در بخش آخر دستگاهها و لوازم مورد استفاده جهت بررسی و خواص نمونه ها تشریح گردید. درفصل چهارم نتایج حاصل از آزمایشات و بحث های مربوطه ارائه گردیده است. فصل پنجم نتیجه گیری  کلی از این تحقیق رابیان می کند.