پایان نامه ارشد: تأثیر نانو ذرات TiO2 و Carbon Black بر خواص پوشش ­های استتاری در ناحیه مادون قرمز نزدیک

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی پلیمر

گرایش : پژوهشی صنایع رنگ

عنوان : تأثیر نانو ذرات TiO2 و Carbon Black بر خواص پوشش­های استتاری در ناحیه مادون قرمز نزدیک

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان­ نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی پلیمر – پژوهشی صنایع رنگ

عنوان:

تأثیر نانو ذرات TiO2 , Carbon Black بر خواص پوشش­های استتاری در ناحیه مادون قرمز نزدیک

استاد راهنما :

دکتر جواد مختاری

استاد مشاور:

دکتر محسن دادگر

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

چکیده………………………………………………………………………. 1

فصل اول…………………………………………………………………….. 2

مقدمه………………………………………………………………………. 2

1-1- پیشگفتار…………………………………………………………….. 3

فصل دوم……………………………………………………………………. 6

مروری بر منابع مطالعاتی…………………………………………………. 6

2-1- کاربرد پوشش های آلی با خواص مادون قرمز……………………. 7

2-2- مثال­هایی از پوشش­هایی با خواص بازتاب مادون قرمز……………. 8

2-2-1- پوشش­هایی با بازتاب در مادون قرمز حرارتی…………………… 8

2-2-2- پوشش­های جمع کننده گرمای خورشیدی……………………… 8

2-2-3- پوشش­هایی که با اشعه مادون قرمز پخت می شوند………… 9

2-3- استتار………………………………………………………………… 9

2-3-1- هدف از استتار…………………………………………………… 10

2-3-2- استتار مادون قرمز(IR)………………………………………….. 10

2-4- تشعشعات مادون قرمز……………………………………………. 11

2-4-1- قاعده کلی تفرق تابش نور…………………………………….. 11

2-5- گستره امواج الکترومغناطیسی………………………………….. 12

2-6- ناحیه مادون قرمز………………………………………………….. 12

2-7- وسایل دیده بانی و آشکارسازها …………………………………13

2-8- خصوصیات انعکاسی از محیط­های مختلف……………………… 15

2-9- پوشش های استتاری…………………………………………… 18

2-9-1- پوشش­هایی برای نواحی بیشه و جنگلی…………………… 18

2-9-2- پوشش­هایی برای نواحی بیابانی……………………………… 23

2-9-3- پوشش­هایی برای محیط­های اقیانوسی………………………. 23

2-10- خواص مواد اولیه با کارآیی مادون قرمز نزدیک………………… 27

2-10-1- انتخاب پیگمنت با خواص مادون قرمز نزدیک……………….. 27

2-10-2- رنگدانه ­های آلی………………………………………………. 31

2-10-3- نانو ذرات……………………………………………………….. 32

2-10-3-1- دی اکسید تیتانیوم…………………………………………. 32

2-10-3-2- نانو ذرات کربن بلک………………………………………….. 32

2-10-4- خواص طیفی از رزین­ها………………………………………… 33

2-10-4-1- رزین پلی یورتان…………………………………………….. 35

2-10-5- حلال­ها و دیگر مواد تشکیل دهنده……………………………. 36

2-11- فرمول نویسی رنگ………………………………………………. 38

2-12- آلومینیوم………………………………………………………….. 40

2-13- آماده سازی سطوح……………………………………………… 41

2-13-1- مناسب سازی پیش از اِعمال………………………………… 42

2-13-2- تمیزکاری اولیه………………………………………………….. 43

2-13-3- حذف اکسیدها به روش­های امکانپذیر………………………… 43

2-14- آندایزینگ…………………………………………………………… 46

2-14-1- مفاهیم و کاربردها…………………………………………….. 46

2-14-2- روش­های آندایزینگ…………………………………………….. 47

فصل  سوم……………………………………………………………….. 51

مواد و تجهیزات…………………………………………………………… 51

3-1- مواد مصرفی و تجهیزات…………………………………………… 52

3-2 مواد مصرفی…………………………………………………………. 52

3-2-1- رنگدانه ­های آلی………………………………………………… 52

3-2-2- نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم…………………………………… 54

3-2-3- نانو ذرات کربن بلک……………………………………………… 54

3-2-4- رزین……………………………………………………………….. 55

3-2-5- حلال­ها……………………………………………………………… 55

3-2-6- اسید سولفوریک………………………………………………… 55

3-2-7- آلیاژ آلومینیوم5052……………………………………………… 55

3-3 تجهیزات………………………………………………………………. 56

3-3-1- میکسر برقی……………………………………………………… 56

3-3-2- دستگاه پولیشر………………………………………………….. 56

3-3-3- فیلم کِش…………………………………………………………. 56

3-3-4- کوره حرارتی……………………………………………………… 57

3-4 آزمون­ها………………………………………………………………… 57

3-4-1- میکروسکوپ نوری……………………………………………….. 57

3-4-2- میکروسکوپ الکترونی روبشی…………………………………. 57

3-4-3- دستگاه اسپکتروفتومتر…………………………………………… 58

3-4-4- دستگاه اسپکتروفتومتر انعکاسی در ناحیه مادون قرمز نزدیک…..58

3-4-5- دستگاه تست چسبندگی………………………………………..58

3-4-6- دستگاه تست سایشی………………………………………… 58

فصل چهارم……………………………………………………………….. 59

نتایج و بحث………………………………………………………………… 59

4-1- ساخت پوشش……………………………………………………… 60

4-2 آماده­سازی…………………………………………………………… 64

4-3 پوشش دادن………………………………………………………….. 65

4-4- فرمولاسیون پوشش……………………………………………….. 65

4-5- تصاویر میکروسکوپ نوری…………………………………………… 67

4-6 تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی……………………………… 70

4-7 انعکاس پوشش­ها در ناحیه مادون قرمز نزدیک…………………….. 74

4-8- مقاومت سایشی پوشش­ها……………………………………….. 78

4-9- چسبندگی پوشش­ها ……………………………………………….80

فصل  پنجم…………………………………………………………………. 83

نتیجه گیری  و پیشنهادات……………………………………………….. 83

5-1- نتیجه ­گیری………………………………………………………….. 84

5-2- پیشنهادات برای کارهای آتی………………………………………. 85

مراجع……………………………………………………………………….. 86

پیوست……………………………………………………………………… 92

چکیده:

استتار هم در ناحیه مریی و هم در ناحیه مادون قرمز موضوعات قابل توجهی در اهداف و مقاصد نظامی می باشد. به منظور ایجاد استتار در ناحیه مادون قرمز نزدیک، بایستی طیف انعکاسی اجزای طبیعت و هدف را هماهنگ نمود. بنابراین طیف انعکاسی پوشش های استتاری در ناحیه مادون قرمز نزدیک تهیه شده، بسیار مهم می باشد. برای رسیدن به این هدف از رنگدانه­های آلی استفاده شده است. همچنین از درصدهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم و نانو کربن بلک در فرمولاسیون پوشش به منظور بررسی تأثیر آن­ها بر خواص پوشش­های استتاری از جمله انعکاس طیفی، میزان چسبندگی و مقاومت سایش در ناحیه مادون قرمز نزدیک استفاده گردید. حداقل ضخامت پوشش اِعمال شده برای رسیدن به انعکاس مناسب 225میکرون می­باشد.

نتایج انعکاسی نمونه­ها نشان داد که افزودن نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و کربن بلک به فرمولاسیون پوشش­ها باعث کاهش انعکاس می­شود. بررسی میزان مقاومت به سایش پوشش­ها نشان داد که با افزودن نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و کربن بلک باعث افزایش مقاومت سایشی پوشش­ها می­شود و تأثیری در میزان چسبندگی پوشش­ها ندارند.

فصل اول: مقدمه

1-1- پیشگفتار

گونه­های شگفت­انگیزی از پنهان سازی در بین جانوران از گذشته تاکنون شناخته شده و آنچه امروزه به عنوان استتار[1] مطرح است الهام گرفته از طبیعت می­باشد. استتار از اصول و عوامل پدافند غیرعامل می­باشد و از مهمترین حیله­های جنگی است که برای فریب دشمن به­کار می­رود. استتار یکی از روش­های محافظت در برابر عوامل خارجی می­باشد. پایه­ی اولیه آن بر روی این واقعیت استوار است که اگر دشمن نتواند هدف را کشف کند، هدف به­طور مؤثری محافظت می­شود و تلفات کاهش پیدا می­کند[1].

در مقاصد نظامی، استتار به منظور تغییر شکل دادن نیروها و تجهیزات در مقابل شناسایی دشمن استفاده می­شود. تا زمانی که نیروها و تجهیزات آن­ها پیشرفته تر می­شود، استتار برای زنده ماندن و محافظت در برابر تجهیزات اهمیت بیشتری پیدا می کند. از نقطه نظر نظامی، تلاش­ها و تحقیقات پیوسته­ای برای یافتن روش­هایی به منظور فریب دادن مشاهده کننده وجود دارد. رنگ­های یافت شده در اغلب الگوهای استتار نظامی: سبز، زیتونی، خاکی، قهوه­ای و مشکی می­باشد. برای استتار هماهنگی با محیط اطراف، کاهش تضادها و از بین بردن خطوط برجسته­ی تصویر از طریق یک الگوی کارآمد ضروری است. نور خورشید شامل 5% اشعه­ی ماورای بنفش، 46% تابش مرئی و حدود49% تابش مادون قرمز نزدیک (NIR) می­باشد
(طول موج 700 تا 1200 نانومتر). با پیدایش تجهیزات شناسایی در NIR، مانند دوربین­های دید در شب و فتو گرافی NIR، ضروری است که انعکاس IR پوشش­ها در محدوده­ی 700-1200نانومتر در نظر گرفته شود. بنابراین ضروری است که برای استتار، رنگدانه­هایی که دارای انعکاس مادون قرمز مشابه با اجزای طبیعت هستند و طیف انعکاسی محیط را با طیف انعکاسی شی همسان می کنند، به کار روند[57].

معمولاً سه محیط برفی، جنگلی و بیابانی را می­توان مهم­ترین زمینه­های استتار برای پنهان­سازی نیروها و تجهیزات نظامی عنوان کرد. در محیط برفی، انعکاس برف در طول موج­های ماورابنفش حـــــدود 98-80% می­باشد و اجسام برای استتار در این مناطق، باید بتوانند انعکاسی نزدیک با زمینه برفی محیط داشته باشند[1].

در محیط جنگلی، هریک از عناصر جنگل دارای خصوصیات انتشار مادون قرمز متفاوتی هستند که به ساختار شیمیایی آن­ها وابسته می­باشد. به عنوان مثال برگ­های درختان که جزء اصلی در محیط جنگلی به حساب می­آیند، دارای بازتاب نسبتاً کم در ناحیه مرئی و بازتاب نسبتاً زیاد در محدوده مادون قرمز نزدیک
می­باشند. عنصر اصلی که در ساختار گیاهان نقش اساسی ایفا می­کند کلروفیل (سبزینه) می­باشد[1].

شن و ماسه­های بیابان که جزء اصلی محیط­های بیابانی را تشکیل می­­دهند، دارای بازتاب نسبتاً زیاد در ناحیه مرئی و مادون قرمز نزدیک می­باشند[1]. برای نگارش پایان ­نامه نیز از الگوی زیر استفاده گردیده است :

در فصل دوم به مروری بر مقالات گذشته در خصوص استتار در ناحیه مادون قرمز نزدیک پرداخته شده است؛ که ابتدا کاربردهایی از پوشش­های آلی با خواص مادون قرمز نام برده شده است و سپس به بحث استتار در ناحیه مادون قرمز نزدیک، که یکی از کاربردهای پوشش آلی با خواص مادون قرمز است؛ به طوری که مبحث اصلی این پروژه می­باشد پرداخته شده است. در ادامه مباحث فصل دوم، مواد اولیه ساخت پوشش از جمله رنگدانه[2]، رزین و حلال­هایی که می­توانند در پوشش­های آلی با خواص مادون قرمز نزدیک به­کار برده شوند مورد بحث قرار گرفته­اند.

در فصل سوم به بررسی تجهیزات و آزمون­های انجام گرفته شده و همچنین فرمولاسیون پوشش ساخته شده، نحوه­ی ساخت پوشش و اِعمال پوشش بر روی زیرآیند آلیاژ آلومینیوم 5052، پرداخته شده است.

در فصل چهارم نتایج حاصل از این تحقیق عرضه و مورد بحث و تحلیل قرار گرفته است؛ نتایج آزمون­ انعکاس در ناحیه مادون قرمز نزدیک، آزمون سایشی، آزمون چسبندگی پوشش، و عکس­های استخراج شده به­وسیله دستگاه­های میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی به تفکیک آورده و مورد بحث واقع شده است.

در نهایت در فصل پنجم، از آزمون­های انجام گرفته شده در پروژه، نتیجه­گیری شده و تأثیر حضور نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و کربن بلک بر روی خواص پوشش­های استتاری در ناحیه مادون قرمز نزدیک بد ست آورده شده است.

در بخش­های پایانی نیز پیشنهادات برای کارهای آتی و مراجع آورده شده است.

فصل دوم: مروری بر منابع مطالعاتی

1-2- کاربرد پوشش های آلی با خواص مادون قرمز

پوشش­های مادون قرمز[1] بازتاب انتخابی یا عدم بازتاب اشعه در طیف مادون قرمز را بسته به نوع کاربرد دارا می باشند. برای کاربردهای متفاوت، پوشش­ها می توانند به طوری طراحی شوند که اشعه خورشیدی را انعکاس دهند و با به حداقل رساندن انتقال حرارت به داخل ساختار باعث کاهش انرژی مورد نیاز برای سیستم خنک کننده می گردند. کاربرد پوشش­هایی که در این راستا می­باشند عبارتند از: پوشش­های کشتی­ها، وسایل نقلیه و کانتینرها برای جلوگیری از انتقال حرارت به داخل آن­ها[1].

در مقابل پوشش­هایی برای جمع­آوری حرارت خورشیدی طراحی شده است برای جذب و حفظ حرارت تا زمانی که آن را به یک سیال برای حمل و نقل و ذخیره سازی انتقال داد[1].

یکی دیگر از کاربردهای مهم از بازتابش اشعه مادون قرمز پوشش­های استتاری می باشد. استتار هنر گیج کننده­ای است که مشاهده ناظر را به تأخیر می اندازد و جلوگیری از تشخیص، تبعیض و یا شناسایی
است. در هر دو طیف مرئی و مادون قرمز نزدیک لازم است طیف شی با طیف محیط یکسان گردد. دستیابی به یک پوشش استتاری موفق به وسیله­ی انتخاب رنگدانه­ها صورت می گیرد[1].

اشعه مادون قرمز در بعضی از رنگ­ها باعث پخت فیلم (رنگ) می شود به طوری که به عنوان کاتالیزور فرآیند پلیمریزاسیون مورد استفاده قرار می گیرد و سرعت پخت فیلم را تسریع می بخشد[3].

در موارد دیگر، رنگ ممکن است برای حفظ انرژی داخلی یک محفظه و گرم نگه داشتن داخلی محفظه به کار گرفته می شود[1].

همچنین رنگ می تواند اشعه مادون قرمز حرارتی را کاهش دهد و نشر اشعه مادون قرمز را به طول موج­های مختلف ببرد، که باعث می شود احتمال تشخیص کاهش یابد. به عنوان مثال پوشش­هایی برای سفینه­های فضایی طراحی شده اند برای حفظ گرما، و پوشش­هایی برای برخی از تجهیزات نظامی به منظور کاهش تولید نشرهای حرارتی طراحی شده اند[1].

2-2- مثال­هایی از پوشش­هایی با خواص بازتاب مادون قرمز

1-2-2- پوشش­هایی با بازتاب در مادون قرمز حرارتی

این دسته از پوشش­ها به منظور کاهش نشر حرارتی و بازتاب در ناحیه مادون قرمز حرارتی طراحی شده اند. رنگدانه­های متالیک از جمله ورقه­های آلومینیومی از این دسته از مواد می باشند که دارای بازتاب مناسبی در ناحیه مادون قرمز حرارتی هستند[1].

2-2-2- پوشش­های جمع کننده گرمای خورشیدی

این پوشش­ها برای گرفتن و جذب انرژی خورشیدی طراحی می شوند و آن را در داخل این پوشش نگه می­دارند یا در لایه­ی زیرآیند حفظ می کنند تا آن را منتقل نمایند. این پوشش­ها باید انرژی خورشیدی را به طور موثر جذب کنند، اما باید انرژی گرمایی را به طور ضعیف منتشر کنند تا انرژی در داخل باقی بماند. پوشش­های آلی برای جمع آوری گرمای خورشید باید پایین­ترین شدت نشر در طول موج­های گرمایی و مادون قرمز دور ساخته شوند تا کمترین مقدار گرما هدر رود و به هدر رفتن تشعشع گرمایی به حداقل برسد. رنگدانه­ها باید قابلیت جذب بالایی داشته باشند، هم برای تشعشع مرئی و هم برای تشعشع قرمز نزدیک، و کمترین انتشار گرما را نشان دهند و یا هیچ گرمایی منتشر ننمایند. پوشش­هایی با این کاربرد با ترکیبی از ذرات فلزی ساخته شده­اند که برای کاهش انتشار گرمای مادون قرمز ارزشمند است[2] .

3-2-2- پوشش­هایی که با اشعه مادون قرمز پخت می شوند

این پوشش­ها برای جذب انرژی مادون قرمز گرمایی که به طور مستقیم از منبع انرژی یا به طور
غیر مستقیم از زیرآیند گرم شده انرژی جذب می کنند طراحی شده­اند. انرژی داخلی این پوشش سبب پلیمریزاسیون رزین می شود و در نتیجه این پوشش را بهبود بخشیده و اصلاح می نمایند. رنگدانه­هایی که تشعشع مادون قرمز را خوب جذب می کنند در درون این غشا گرما ایجاد می کنند و زمان پخت را به حداقل می رسانند شفاف می باشند و تشعشع مادون قرمز از آن­ها عبور می کند تا انرژی به لایه­های زیرین نفوذ کند. انتقال گرما به داخل این پوشش زمان زیادی برای بهبود پوشش نسبت به تشکیل گرما در داخل غشا پوشش می­برد. رنگدانه ­های انعکاسی گزینه­ی مناسبی برای این کاربرد نیستند زیرا مانع جذب انرژی می شوند و اساساً مانع بهبود می گردند[3] .

[1] Infrared

[1] Comouflage

[2] Pigment

تعداد صفحه : 114

قیمت : 14700تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

Previous Entries پایان نامه ارشد: توسعه مدل جدیدی برای پیش بینی قابلیت اعتماد محصولات بر اساس رویکرد بیز Next Entries دانلود پایان نامه ارشد: تاثیر نوسانات مالی بر نوسانات رشد بخش صنعت در ایران