17234

17234

پوشش دهي فريت كلسيم نانوبلوري و پايدارسازي در سيال مدل و بررسي اثر هايپرترمياي نانوسيال

كارشناسي ارشد

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

اسفند ماه 1395

دكتر اميد وحيدي

دكتر سيد مرتضي مسعودپناه

مهندسي شيمي

نانوذرات فريت‌هاي مغناطيسي به علت كاربردهاي گسترده آن‌ها از جمله در سيستم‌هاي ذخيره اطلاعات، پزشكي و سيالات مغناطيسي بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. از جمله كاربردهاي پزشكي نانوذرات فريت‌هاي مغناطيسي، كاربرد آن‌ها در درمان سرطان و نابود كردن تومورهاي سرطاني با استفاده از روش هايپرترميا مي‌باشد. تحقيقات بسياري بر روي انواع نانوذرات مغناطيسي و روش‌هاي مختلف سنتز آن‌ها همراه با پوشش‌دهي‌هاي مختلف و روش‌هاي مختلف پايدارسازي در سيال تا به‌حال اجرا شده است. هدف از اين پژوهش تعيين بهترين شرايط براي تشكيل نانوذرات فريت كلسيم و پوشش‌دهي آن‌ها با پلي‌اتيلن-‌گلايكول براي رسيدن به تركيبي مغناطيسي و زيست‌سازگار است. در پژوهش حاضر، فريت كلسيم به دليل سميت پايين نسبت به فريت‌هاي ديگر براي سنتز و پوشش‌دهي با استفاده از روش سولوترمال انتخاب و سنتز شد. براي مطالعه ريخت‌شناسي و شناسايي نانوذرات تهيه شده از روش‌هاي آناليز مختلفي مانند XRD، SEM، VSM، EDX، FTIR استفاده شده است. در اين پژوهش از دو نوع حلال آب و اتيلن گلايكول همراه با رسوب‌دهنده سديم هيدروكسيد استفاده شد. نانوذرات سنتز شده با حلال آب مغناطش بسيار ضعيفي داشتند ولي ذرات توليد شده با حلال اتيلن گلايكول داراي مغناطش emu/g 83 بودند كه اين امر باعث شد در ادامه پژوهش از حلال اتيلن گلايكول استفاده شود. در ادامه تاثيرات تغيير زمان و دماي واكنش بر روي اندازه ذرات بررسي شد كه نتايج تغييرات جزئي در اندازه ذرات را نشان ‌دادند. با تغيير رسوب‌دهنده از سديم هيدروكسيد به سديم استات اندازه ذرات تا nm365 كاهش پيدا كرد. همچنين در ادامه پژوهش از پلي‌اتيلن‌ گلايكول به عنوان عامل پوشاننده استفاده شد كه اين امر باعث شد اندازه ذرات تا nm 240.52 كاهش پيدا كند. ضمناً تاثير افزايش عنصر روي بر روي پودر كلسيم فريت بررسي شد كه نتايج نشان از افزايش مغناطش با افزايش مقدار عنصر روي را نشان مي‌دادند. در آخر پژوهش تاثير ميدان اعمالي، فركانس و غلظت نانوسيال بر روي توان اتلافي ويژه و اختلاف دماي ايجاد شده مورد بررسي قرار گرفت كه نتايج نشان دادند با افزايش مقدار فركانس و ميدان اعمالي توان اتلافي ويژه و اختلاف دماي ايجاد شده بيشتر مي‌شود. همچنين با افزايش غلظت، توان اتلافي ويژه كاهش و اختلاف دماي ايجاد شده افزايش يافت. واژه‌هاي كليدي: كلسيم‌فريت، سولوترمال، نانوسيال، هايپرترميا، پلي‌اتيلن‌ گلايكول، كلسيم-روي-فريت

1396/02/16

1/1/1900 12:00:00 AM

Due to the superiority of the nanocrystalline materials properties of coarse material, in recent years much attention has been paid to produce this class of materials. The magnetic ferrite nanoparticles, due to their wide applications including data storage systems, medicine an​d magnetic fluids are highly regarded. Magnetic ferrite nanoparticles including medical applications, their use in cancer treatment an​d is destroy cancerous tumors using hyperthermia. If the particles are stable in a fluid an​d placed in an alternating magnetic field, causing overheating the environment. Many studies on a types of magnetic nanoparticles an​d methods of their synthesis with different coating an​d different ways to stabilize the fluid is executed. In the present study calcium ferrite for the synthesis an​d coating by solvothermal method was selected because of low toxicity compared to the other ferrites. From a variety of analysis techniques such as XRD, SEM, VSM, EDX, FTIR was used to study the morphology an​d identification of nanoparticles. In this study, two types of water an​d ethylene glycol as solvent an​d with sodium hydroxide precipitating was used. Synthesized nanoparticles by water solvent had a very weak magnetization but synthesized nanoparticles by water solvent had emu/g 83 magnetization this led in the following study ethylene glycol solvent is applied. Then, the effects of reaction temperature an​d reaction time on the particle size was investigated an​d the results showed minimal changes in particle size. Particle size was reduced to 365 nm by changing the precipitating from Sodium hydroxide to the sodium acetate. The continued study, polyethylene glycol as a capping agent was used which resulted in particle size to 220 nm decline. Another part of the study, effect of zinc on calcium powder ferrite were investigated, the results showed an increase in magnetization by increasing the amount of zinc showed. At the end of the study the influence of magnetic field on nanofluids produced was investigated. The aim of this study is to provide the best conditions for the formation of calcium ferrite nanoparticles an​d coating them with polyethylene-glycol to achieve a magnetic an​d biocompatible combination. Keywords: Calcium ferrite, Solvothermal, Nanofluid, Hyperthermia, polyethylene glycol, Calcium-zinc ferrite