شماره مدرك
21283
شماره راهنما
18222
پديد آورنده
رضائي برزاني، سميرا
عنوان
توليد نانوالياف متا-آرآرميد حاوي نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن براي كاربرد محافظت در برابر امواج ايكس
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
الياف
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
122ص.
توصيفگر ها
نانوالياف , متا-آراميد , سنتز هيدروترمال , نيكل تنگستات , محافظت در برابر پرتو ايكس
تاريخ ورود اطلاعات
1405/07/12
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي نساجي
دانشكده
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/07/13
كد ايرانداك
23259870
چكيده فارسي
امروزه با افزايش استفاده از پرتوهاي يونيزان در حوزه پزشكي، صنعت و كشاورزي، حفاظت در برابر اين پرتوها اهميت زيادي پيدا كرده است. سرب يكي از مواد رايج براي حفاظت پرتويي است؛ بااينحال، وزن بالا، انعطافپذيري كم و مشكلات زيستمحيطي آن، توجه پژوهشگران را به استفاده از مواد جايگزين جلب كرده است. در اين پژوهش، با هدف توليد لايه اي سبك، انعطافپذير و بدون سرب براي كاهش شدت پرتو ايكس، نانوالياف متا-آراميد (mANF) حاوي wt.% 40 نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن به روش الكتروريسي توليد شد. ابتدا، نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن (Ni:W) به روش هيدروترمال سنتز شد و اثر زمان (6، 15 و 24 ساعت) بر ويژگيهاي ساختاري و مورفولوژيكي و نوري آن ارزيابي شد. نتايج XRD نشان داد، با افزايش زمان سنتز، ناخالصي موجود در نانوساختار Ni-W-6 كاهش يافته و در نانوساختارهاي Ni:W-15 و Ni:W-24 فاز هاي مربوط به ساختار نيكل-تنگستن مشاهده شد. تصاوير FESEM و TEMنشان داد كه نانوساختارها داراي مورفولوژي تقريبا كروي هستند. علاوه بر اين، نتايج DLS نشان داد كه Ni:W-15 كوچكترين اندازه متوسط ذرات برابر با nm 145، در بين نمونههاي سنتز شده داشته است. با بررسي ويژگيهاي نوري نانوساختارها، نمونه Ni:W-15 داراي كمترين گاف انرژي، برابر با eV 53/2 بوده و در طيف PL آن، يك پيك نشر در طول موج nm 603 مشاهده شد. نانوالياف mANFو نانوالياف كامپوزيتي مورفولوژي پيوسته و بدون بيد نشان دادند. افزودن نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن موجب افزايش قطر متوسط نانوالياف شد، بهطوريكه بيشترين قطر متوسط، nm 53 ± 250، براي نمونه mANF/Ni:W-24 به دست آمد. افزودن نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن موجب بهبود خواص مكانيكي نانوالياف شد، بهطوريكه استحكام كششي از حدود MPa 98/0± 45/17 به MPa 05/4 ±52/36 افزايش يافت. نتايج تجربي آزمون محافظت در برابر پرتو ايكس نشان داد كه نمونه mANF/Ni:W-15 با مقدار % 88/92، تضعيف و ضريب تضعيف خطي cm⁻¹ 21/13 بيشترين عملكرد حفاظتي را در انرژي keV30 نشان داد. نتايج شبيهسازي با استفاده از MCNP با نتايج تجربي مقايسه شد و تطابق مناسبي بين نتايج شبيهسازي و آزمايش تجربي مشاهده شد. در مجموع، نانوالياف كامپوزيتي متا-آراميد حاوي نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن قابليت مناسبي براي تضعيف پرتو ايكس و قابل مقايسه با نتايج مطالعات قبلي داشته و ميتوانندگزينهاي مناسب براي توليد مواد حفاظتي سبك و بدون سرب باشند.
چكيده انگليسي
With the increasing use of ionizing radiation in medicine, industry, and agriculture, effective radiation protection has become increasingly important. Lead is widely used as a shielding material; however, its heavy weight, limited flexibility, and environmental concerns have encouraged researchers to explore alternative materials. In this study, lightweight, flexible, and lead-free meta-aramid nanofibers (mANFs) containing 40 wt.% nickel–tungsten alloy nanostructures were fabricated by electrospinning for X-ray attenuation. First, nickel–tungsten (Ni:W) alloy nanostructures were synthesized via a hydrothermal method, and the effects of synthesis time (6, 15, and 24 h) on their structural, morphological, and optical properties were investigated. XRD results showed that increasing the synthesis time eliminated the impurity phase observed in the Ni:W-6 sample, while only the nickel tungstate phase was detected in the Ni:W-15 and Ni:W-24 samples. FESEM and TEM images revealed that the nanostructures exhibited an approximately spherical morphology. Additionally, DLS results showed that Ni:W-15 had the smallest average particle size of 145 nm among the synthesized samples.The optical properties of the nanostructures showed that the Ni:W-15 sample had the lowest band gap energy of 2.53 eV, with a PL emission peak observed at 603 nm. The mANF and Ni:W-containing composite nanofibers exhibited a continuous, bead-free morphology. The incorporation of Ni:W nanostructures increased the average fiber diameter, with the highest value of 250 ± 53 nm observed for the mANF/Ni:W-24 sample. The incorporation of Ni:W nanostructures enhanced the mechanical performance of the composite nanofibers, as the tensile strength increased from 17.45 ± 0.98 MPa to 36.52 ± 4.05 MPa. Among the prepared samples, mANF/Ni:W-15 showed the best X-ray shielding performance at 30 keV, achieving 92.88% attenuation and a linear attenuation coefficient of 13.21 cm⁻¹. The MCNP simulation results were in good agreement with the experimental data. These findings indicate that Ni:W containing composite nanofibers represent an effective, lightweight, and lead-free material for X-ray shielding applications.
استاد راهنما
كميل نصوري
استاد مشاور
سجاد مري
استاد داور
حسين توانايي , حسين فشندي