اتصال فاز مایع گذرا فوم های نیکل به کمک نانوذرات نیترید بور سنتز شده با روش الکتروریسی برای کاربرد در تریبوالکتریک نانوژنراتور

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: اتصال فاز مایع گذرا فوم های نیکل به کمک نانوذرات نیترید بور سنتز شده با روش الکتروریسی برای کاربرد در تریبوالکتریک نانوژنراتور

ارائه دهنده: Provider: نگین جوانمرد - مهندسی مواد

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر حمید اصفهانی، دکتر محسن شیخی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر کرباسی، دکتر دماوندی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 9 - 1405/6/15

مکان ارائه: Place of presentation: سالن کنفرانس دانشکده مهندسی

چکیده: Abstract: در این مطالعه، ذرات نانوساختار نیترید بور با اهداف دوگانه بررسی نقش آنها در اتصال فوم نیکل و بهبود عملکرد سیستم‌های برداشت انرژی مبتنی بر الیاف PVDF سنتز و ارزیابی شدند. در مرحله اول، محلول پیش‌ساز تهیه و با الکتروریسی به الیاف آمورف تبدیل شد. سپس، آنها در دمای 900 درجه سانتیگراد کلسینه شدند. نتایج نشان داد که پس از کلسیناسیون، مورفولوژی الیاف با کریستالوگرافی فاز نیترید بور شش ضلعی (h-BN) به کلوخه‌هایی از نانوذرات (اندازه متوسط ذرات 550 نانومتر) تبدیل شد. در مرحله دوم، اتصال فوم نیکل و دیسک‌های مبتنی بر نیکل با روش فاز مایع گذرا (TLP) در دمای 1050 درجه سانتیگراد و با زمان نگهداری 2 ساعت با استفاده از لایه‌های میانی الیاف حاوی BN انجام شد. برای این منظور، از دو نوع طرح شامل یک نمونه تک لایه و یک نمونه لایه میانی با پودر آمورف اضافی استفاده شد. نتایج نشان داد که حضور بور آمورف اضافی، فصل مشترک را بهبود بخشیده، آن را متراکم‌تر و یکنواخت‌تر کرده و تخلخل، ترک‌های انقباضی و تجمع نامنظم را کاهش داده است. همچنین، توزیع ذرات ریز مربوط به بوریدهای نیکل مشاهده شد. در مرحله سوم، الیاف PVDF-BN با غلظت‌های 0.5 و 1 درصد وزنی ذرات نانوساختار BN برای استفاده در برداشت انرژی با روش تریبوالکتریک بررسی شدند. نتایج نشان داد که افزودن BN به PVDF، با وجود داشتن بار منفی (اختلاف پتانسیل زتا -42.3 میلی‌ولت)، مقدار فاز β الکترواکتیو را در ماتریس الیاف PVDF (6.6٪) کاهش داد. با این حال، افزودن ذرات نانوساختار BN ثابت دی‌الکتریک را افزایش داد و ضریب پیزوالکتریک با افزودن ذرات نانوساختار BN کاهش یافت. نتایج آزمایش‌های تریبوالکتریک در حالت‌های تماسی-جدایی و لغزشی نشان داد که افزودن ذرات نانوساختار BN به ماتریس الیاف PVDF، ولتاژ مدار باز (مقادیر ۱۴۴ و ۱۴۸ میلی‌ولت)، چگالی جریان (مقادیر ۰.۷۹۶ و ۰.۳۱۸ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع) و چگالی توان (مقادیر ۰.۰۷۹ و ۰.۰۱۲ وات بر متر مربع) را بهبود بخشید. در مجموع، نتایج این مطالعه نشان داد که روش الکتروریسی و عملیات حرارتی، مسیر مناسبی را برای تولید نانوساختارهای h-BN فراهم می‌کند؛ طراحی چندلایه لایه الیاف بر پایه ذرات نانوساختار BN، شرایط اتصال قطعات نیکلی را فراهم می‌کند. علاوه بر این، افزودن مقدار بهینه BN به PVDF می‌تواند رفتار تریبوالکتریک و پیزوالکتریک و در نتیجه، کارایی سیستم‌های برداشت انرژی را به طور قابل توجهی افزایش دهد.