شماره ركورد
34165
پديد آورنده
هانيه دوگري
عنوان
تهيه نانو كامپوزيت پليمري با ضايعات زيست توده با قابليت جذب ريزموج با رويكرد توسعه پايدار
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
نانوشيمي-نانوپليمر
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1404/4/28
استاد راهنما
حسين غفوري
استاد مشاور
ندارد
دانشكده
شيمي
چكيده
در در دهه اخير، پيشرفتهاي فناوري در زمينه توليد و استفاده از امواج الكترومغناطيسي، نياز به طراحي مواد جذبكننده و مسدودكننده امواج ريزموج را براي كاهش تداخل الكترومغناطيسي، كاهش آلودگي و كاربردهاي استتار بهشدت افزايش داده است. در اين تحقيق، با بهرهگيري از دو زيستتوده ي پوست بادامزميني و دانههاي اسفند، روشهاي نوآورانهاي براي بهبود خواص جذب و مسدودسازي امواج الكترومغناطيسي توسعه داده شد. اين روشها شامل آلاييدن نيتروژن، ايجاد نقصهاي ساختاري، آسيابكاري مكانيكي و پليمريزاسيون درجا بودند.
پوست بادامزميني بهعنوان يك منبع زيستتوده پايدار، با آلاييدن نيتروژن و ايجاد نقصهاي ساختاري از طريق فرآيندهاي شيميايي و مكانيكي اصلاح شد. در ادامه، پوششي از پليمتيل متاكريلات (PMMA) روي اين ساختارها اعمال شد كه منجر به افت بازتاب (RL) 38.92 - دسيبل در ضخامت 6.0 ميليمتر و پهناي باند كارآمد 5.8گيگاهرتز در نوار K شد. دوپينگ نيتروژن در پوست بادامزميني نقش كليدي در بهبود جذب امواج از طريق افزايش نقصهاي الكتروني، تحريك قطبش فضاي تهي و تقويت رزونانس ماكسولي داشت. اين دستاورد در كنار استفاده از ساختارهاي زيستپايه و فرايندهاي سبز، ميتواند راهكاري عملي براي توليد جاذبهاي نازك، سبك، و مقرونبهصرفه فراهم آورد.
در مسير دوم، از دانههاي اسفند (Peganum harmala) بهعنوان يك منبع زيستي غني از كربن استفاده شد تا پس از پيشكربونيزاسيون، ساختار مناسب براي رشد نانولولههاي كربني (CNTs) فراهم شود. اين فرآيند رشد در حضور نيكل (Ni) بهعنوان كاتاليست انجام گرفت، كه منجر به تشكيل نانولولههايي با توزيع يكنواخت و اتصال مؤثر به زيرلايهي كربني گرديد. حضور نيكل علاوهبر تسهيل رشد CNTها، به بهبود رسانايي الكتريكي نيز كمك كرد. در ادامه، سطح نانولولهها با پليدوپامين (PDA) پوشش داده شد كه از طريق فرآيند خودپليمريزاسيون دوپامين در محيط قليايي انجام شد. اين لايه نازك PDA، غني از گروههاي عاملي كاتكول، آمين و ايمين بوده و نقش مؤثري در ايجاد قطبشهاي فضايي، بهبود پراكندگي نانوساختارها در ماتريس پليمري و افزايش ظرفيت جذب انرژي امواج ايفا كرد. PDA همچنين با ايجاد مسيرهاي نيمهرسانا و تسهيل انتقال بار، موجب بهبود اثرات تلفات رسانشي و قطبشهاي بينسطحي گرديد. در مرحلهي نهايي، اين نانوساختارهاي اصلاحشده در يك ماتريس زيستي و انعطافپذير از جنس سقز (PT) پراكنده شدند. ماتريس سقز به دليل ويژگيهاي طبيعي، زيستپذيري بالا، ساختار آمورف و خاصيت چسبندگي مناسب، بهعنوان يك بستر ايدهآل براي پراكندگي نانوساختارها عمل كرده و به حفظ يكنواختي در سراسر نمونه كمك كرد. نتايج تست بازتاب امواج ريزموج (Reflection Loss) نشان داد كه كامپوزيت نهايي، در ضخامت فوقالعاده پايين 2.0 ميليمتر، به جذب موج چشمگير 88. 79 - دسيبل در فركانس 22.18گيگاهرتز دست يافت. علاوهبر آن، در اين ضخامت، پهناي باند مؤثر برابر با 17.7 گيگاهرتز حاصل شد كه عملكردي بينظير در بين بسياري از مواد جاذب نازك محسوب ميشود.
تركيب مؤثر بين ساختار متخلخل حاصل از كربونيزاسيون، نانولولههاي رسانا، پوشش فعال پليدوپامين و ماتريس زيستي، منجر به ايجاد مكانيزمهاي جذب چندگانه شامل تلفات رسانشي، قطبش ديالكتريك، تلفات چندانعكاسي و پراكندگي امواج شد كه اين امر عملكرد چشمگير جذب را حتي در ضخامتهاي بسيار كم امكانپذير ساخت.
نتايج اين تحقيق نشان داد كه اصلاح ساختارهاي زيستتودهاي با روشهاي نوآورانه و استفاده از پيشمادههاي سبز و مقرونبهصرفه ميتواند به ساخت كامپوزيتهاي نازك و كارآمد براي جذب امواج الكترومغناطيسي و كاهش آلودگي كمك كند. اين پژوهش رويكرد جديدي براي طراحي مواد جذبكننده و محافظ امواج الكترومغناطيسي با عملكرد بالا و تطابق مقاومت بهينه ارائه ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/23
عنوان به انگليسي
Preparation of conjugated polymer nanocomposites with the ability to absorb microwave waves in sustainable and economic developmen
تاريخ بهره برداري
11/22/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
هانيه دوگري
چكيده به لاتين
Over the past decade, the rapid advancements in technologies involving electromagnetic waves have necessitated the development of microwave absorbing and shielding materials to mitigate electromagnetic interference, reduce electromagnetic pollution, and enable stealth applications. This research introduces innovative strategies for enhancing the properties of microwave-absorbing structures using sustainable biomass sources such as peanut shells, corn husks, and Harmal seeds. These strategies include nitrogen doping, defect engineering, ball milling, and in-situ polymerization. Peanut shells, as a sustainable biomass precursor, were doped with nitrogen and modified through chemical and mechanical processes to create defect-rich structures. Subsequently, the structures were coated with polymethyl methacrylate (PMMA), achieving an exceptional reflection loss (RL) of -92.38 dB at 23.32 GHz with a thin thickness of 0.6 mm and an efficient bandwidth (EBW) of 8.5 GHz in the K-band. In another approach, corn husks were pyrolyzed and nitrogen-doped using plasma treatment, followed by coating with MoS₂ nanoflowers to improve microwave absorption. These structures, integrated with polymeric matrices such as polyethersulfone (PES) and polyethylene (PE), demonstrated a remarkable RL of -95.32 dB at 21.28 GHz with a thickness of 0.45 mm and an EBW of 7.61 GHz. Additionally, Harmal seeds served as a carbon source for synthesizing carbon nanotubes (CNTs) using nickel as a catalyst. The unique CNT-implanted structures were coated with polydopamine (PDA) through in-situ polymerization and embedded in Persian turpentine (PT), a novel, green, and polarizable matrix. This composite achieved an RL of -79.88 dB at 18.22 GHz with a thickness of 200 μm and an EBW of 7.17 GHz. Further improvements were observed with polyvinyl alcohol (PVA) and polyethylene (PE) matrices, with the maximum RL reaching -92.87 dB at 25.39 GHz and the broadest EBW of 8.5 GHz with a thickness of 1.2 mm. The findings highlight the potential of biomass-derived materials, modified through innovative and eco-friendly methods, to produce lightweight, sustainable, and highly efficient microwave-absorbing composites. This research opens a new avenue for designing cost-effective and high-performance materials to address electromagnetic pollution and optimize impedance matching in modern applications.
كليدواژه هاي فارسي
جذب امواج ريزموج، , زيست توده , محافظ امواج ريز موج، , كامپوزيت پليمري , آلاييدن نيتروژن.
كليدواژه هاي لاتين
Microwave absorption, , Microwave absorption , microwave shielding,. , polymer composite , nitrogen doping.
Author
haniye dogari
SuperVisor
hossein ghafuri