ساخت غشاء‌های سرامیکی مقاوم به حرارت‌های بالا و با مشخصه‌های فیزیکی متفاوت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران-ایران

2 پژوهشکده چرخه سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران-ایران 2- دانشکده علوم، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، صندوق پستی: 4416-15875، تهران- ایران

3 2- دانشکده علوم، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، صندوق پستی: 4416-15875، تهران- ایران

چکیده

در این تحقیق ساخت غشاء‌های سرامیکی و ساختمان آنها با بهره‌گیری از عکس‌های حاصل از میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. غشاء‌های سرامیکی دارای یک پایه و چند لایه می‌باشند. پایه نمونه‌های سرامیکی در این مطالعه به روش پرس و سینرینگ ساخته شد. همچنین، لایه‌های نازک با دو روش پوشش دوغابی و تبخیر در خلاء تهیه شدند. در روش دوغابی، پایه پس از پوشانده شدن با دوغابی متشکل از ریزدانه‌های آلومینا (Al2O3) هم‌اندازه با دانه‌های غشاء، به مدت 1 ساعت در دمای ºC1400 پخته می‌شود. در روش تبخیر در خلاء، نیکل به کمک پرتوهای الکترونی، تبخیر و بر روی پایه نشانده می‌شود. مطالعات ما نشان می‌دهد که سرامیک‌های ساخته شده با روش پرس دارای مجموعه‌های ریزدانه‌ای به صورت کلوخه و حفره‌هایی با بزرگی متفاوت هستند که بزرگی آنها تابع فشار پرس می‌باشد. این مطالعات که توسط عکس‌های حاصل از میکروسکوپ الکترونی (SEM) انجام شد، نشان می‌دهد که اندازه متوسط درشت دانه‌ها و حفره‌ها به ترتیب چند صد و چند
ده میکرون است. درشت دانه‌ها از ریزدانه‌ها و حفره‌های ریزتری با اندازه‌های به ترتیب برابر چند میکرون و چند دهم میکرون تشکیل شده است. نتایج حاصل از این کار تحقیقاتی نشان می‌دهد که اندازه ذرات پودر آلومینا، میزان فشار، نحوه پخت و نوع لایه‌گذاری، عوامل مؤثر در کیفیت غشاء‌های سرامیکی می‌باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Constructing High Temperature Resistant Membranes Separating Molecules and Particles

نویسندگان [English]

  • A Sadighzadeh 1
  • B Nedaie 2
  • M Bagheri 2
  • D Fathi 3
چکیده [English]

Ceramics have been extensively used for gaseous molecular separation. In our present research, the procedure to fabricate membrane filters along with SEM studies for multi-layered structures are explained and the importance of high temperature and pressure are discussed in detail. The base material of the multi-layered filters base ceramic material was produced at high pressure of 1400oC, within a period of an hour. Meanwhile, the over layer was generated on the base material by Ni evaporation, using electron beam technique as well. Our studies indicated that the granular ceramics, as a base material, which was formed by sintering contains porosities and cavities due to the applied pressure. The SEM studies show, that the size of porosities ranges from tens to hundreds of microns. Our results are also discussed in terms of the importance of pressure and temperature in fabrication of these membranes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ceramic Membranes
  • High Temperature Resistant Filters
A. Alvin, B. Stiles, “Catalyst support and  supported catalysts, theorical and applied  concepts,” Butterworth publishers (1998).

 

  • M. Nanko, K. Ishizaki, T. Fujikawa, “Porous ceramic produced by isostatic pressing,” Journal of American Ceramic Society, 77(9), 2437-2442 (1994).

     

  • A.J. Burggraaf, L. Cot, “Fundamentals of inorganic membrane science and technology,” Elsivier (1996).

     

  • J. Benitz, “Process Engineering and Design for Air Pollution Control,” Prentice Hall, New Jersy (1993).

     

  • H.P. Hsieh “Inorganic membrane for separation and reaction,” Elsivier (1996).

     

  • O. Milton “The materials science of thin film,” ACADEMIC PRESS, Inc (1991).

     

  • R.W. Baker, “Membrane Technology and applications,” John Wiley & Sons, Ltd (2004).

     

  • C. Barra and S. limaye LoTEC, Inc. 181 West 1700 South Salt Lake City, UT 84115-5247 & Virginie Vaubert and David Stinton Oak Ridge National Laboratory, P.O.Box: 2008 Oak Ridge, TN 37831-6240 “Advanced Ceramic Hot Gas Filters.