چكيدهاين مطالعه تلاشي است به منظور توليد ابرهاي پليمري با چگالي سلولي بالا و اندازه سلولي كوچك،كه با فرآيندهاي معمول ابرسازي قابل دستيابي نيستند، از طريق كنترل دماي ابرسازي و تثبيت كنترلشده ساختار سلولي ايجاد شده و نيز استفاده از نانوذرات به عنوان عامل هستهگذار. براي اين منظور يكسامانه بديع شامل مخزن فشار قوي دما بالا با امكان افت فشار بسيار سريع و خنكسازي كنترل شده بههمراه سامانه الكترونيكي كنترل دقيق دما و فشار ابرسازي، طراحي و ساخته شد. طراحي فرآيند به گونه -ايي بود كه هستهگذاري تعداد بسيار زيادي حباب ريز مكانيزم غالب در تعيين ساختار نهايي ابر باشد. ابر-هاي ساخته شده داراي ساختار سلولي كاملا يكنواخت در تمام مقطع نمونه و بدون هيچ پوسته ابر نشده-ايي بودند. نتايج نشان داد كنترل دماي ابرسازي و تثبيت ساختار سلولي ابزار قدرتمندي جهت كنترلساختار ابر است به گونهايي كه محدوده گستردهايي از ابرهاي ميكروسلولي با چگالي سلولي بين 106 تا1012 حباب در واحد حجم و اندازه سلول 600 نانومتر تا 20 ميكرون با تغيير شرايط و به صورت كنترلشده توليد گرديد. نتايج نشان داد كه هر چند اثر افزايش دما، مطابق نظريه هستهگذاري كلاسيك، جهتافرايش سرعت هستهگذاري و چگالي سلولي ابر مطلوب است اما جهت حفظ چگالي تجمع حبابها وكاهش اندازه آنها لازم است پديدههاي رشد حباب و خروج گاز از پليمر از طريق تثبيت سريع ساختارسلولي كنترل گردد. ابرسازي نانوكامپوزيتهاي نانوسيليكا نشان داد نانوذره به خوبي به عنوان عاملهسته گذار عمل كرده و منجر به افزايش چگالي سلولي و كاهش اندازه سلولها در ابر نهايي ميشود. فهرست مطالبعنوان صفحهفهرست جدول ها ........................................................................................................................................... دفهرست شكل ها . ............................................................................................................................................. همقدمه ..................................................................................................................................... 1اثر دما و خواص سطحي نانوذره بر ساختار ابر . ................................................................. 5-1 مقدمه .................................................................................................................................................. 6 -2-2 اثر دماي ابرسازي روي ساختار ابر ................................................................................................. 6 -2-1-2-2 نظريه كلاسيك هستهگذاري و اثر دما ..................................................................................... 6-2-2-2 نتايج تجربي و مقايسه با پيشبيني نظري .............................................................................. 6-3 اثر ذرات افزودني بر هستهگذاري و ساختار ابر . ........................................................................ 12 -2-4 اثر خواص سطح نانوذره بر ساختار نهايي ابر . ............................................................................ 14 -2-5 نظريه هستهگذاري كلاسيك . ....................................................................................................... 16 -2-1-5-2 تحليل پارامتري سرعت هسته گذاري . .................................................................................... 17-2-5-2 محاسبه سرعت هسته گذاري و چگالي سلولي ابر ............................................................... 18-6 هستهگذاري حبابها در نانوكامپوزيتها . .................................................................................. 22 -2-7 شكلگيري ساختار سلولي در فرآيند ابرسازي ......................................................................... 26 -2-8 نتيجهگيري . ..................................................................................................................................... 28 -2تجربي . ................................................................................................................................. 32-1 مواد مصرفي .................................................................................................................................... 32 -3-2 تجهيزات مورد استفاده .................................................................................................................. 34 -3-1-2-3 سامانه ابرسازي . ........................................................................................................................... 35-2-2-3 تجهيزات ساخت نمونه پليمر خالص . ..................................................................................... 36-3-2-3 تجهيزات ساخت نمونه نانوكامپوزيتي . ................................................................................... 38-3 آزمايشهاي تجربي . ........................................................................................................................ 39 -3-1-3-3 طراحي آزمايشهاي ابرسازي .................................................................................................. 39-2-3-3 آزمايش نحوه ايجاد شرايط دما و فشار در آزمايشهاي ابرسازي .................................... 4روش تهيه نمونههاي پليمر خالص ......................................................................................... 45-4-3-3 روش تهيه نمونههاي نانوكامپوزيتي ....................................................................................... 45-5-3-3 روش ساخت ابر . .......................................................................................................................... 463-3-6- آزمايشهاي تعيين ويژگيهاي ساختاري ابر ساخته شده . .................................................. 48نتايج و بحث ........................................................................................................................ 50-1 ابرسازي پلياستايرن خالص . ......................................................................................................... 50 -4-1-1-4 اثر دما در كنترل چگالي سلولي و اندازه سلولها ............................................................... 50-2-1-4 نتايج آزمايشهاي بررسي اثر سرعت تثبيت و كنترل رشد سلولها .............................. 57-2 ابرسازي نانوكامپوزيتهاي پلياستايرن- نانوسيليكا . ............................................................... 62 -4نتيجهگيري . ......................................................................................................................... 68ضميمه الف: نظريه هسته گذاري همگن . ....................................................................................... 70ضميمه ب: جزئيات طراحي فرآيند ابرسازي . ............................................................................... 74ب- 1- طراحي فرآيند ابرسازي ................................................................................................................ 74ب- 2- طراحي مخزن فشار . ...................................................................................................................... 76ب- 3- مدار الكترونيكي اندازهگيري و كنترل دما و فشار .................................................................. 80ب- 4- كاليبراسيون ترموكوپلها و سنسور فشار ................................................................................. 81ضميمه ج: محاسبه مقياس زماني پديدههاي تعيين كننده ساختار نهايي ابر . ....................... 82ج- 1- محاسبه مقياس زماني هستهگذاري حبابها ........................................................................... 82ج- 2- محاسبه مقياس زماني بهم پيوستن دو حباب ......................................................................... 83ج- 3- محاسبه مقياس زماني خروج گاز از نمونه . ................................................................................ 85ج- 4- زمان لازم براي رسيدن مايع خنككننده به نمونه ................................................................. 85ج- 5- مقياس زماني سرد شدن نمونه . ................................................................................................... 85ضميمه د: دادههاي خام آزمايشها . ............................................................................................... 87د- 1 دادههاي خام آزمايش نحوه ايجاد دما و فشار در آزمايشهاي ابرسازي . .............................. 87د- 2- دادههاي خام آزمايشهاي اثر دما در ابرسازي پلياستايرن خالص ......................................90 ...................................................... . MATLAB ضميمه ه: برنامههاي رايانهايي مدلسازي دره- 1- برنامه محاسبه اطلاعات دما و فشار گاز دياكسيدكربن با معادله حالت پنگ- رابينسون 90ه- 2- برنامه محاسبه چگالي سلولي ابر پلياستايرن نهايي ................................................................ 91مراجع ................................................................................................................................................