نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه فیزیک، دانشکدۀ علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز
چکیده
در این تحقیق، ایروژل سیلیکا با روش سل ژل و خشک کردن در دمای محیط و با پیشمادۀ سدیم سیلیکات ساخته شده است. ایروژل تهیه شده با این روش، فوق آبگریز است. برای آبدوست کردن آن، نمونۀ تهیه شده در دمای 400 درجۀ سانتیگراد به مدت 2 ساعت حرارت داده شد. ساختار نمونههای تهیه شده با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، جذب و واجذب گاز نیتروژن مورد مطالعه قرار گرفته است. برای بررسی خاصیت آبدوستی و آبگریزی نمونهها، آزمایش سطح تماس قطرۀ آّب انجام شده است. پیوندهای شیمیایی نمونههای تهیه شده با استفاده از طیف‌سنجی فرو قرمز تبدیل فوریه مورد مطالعه قرار گرفته شد. نتایج نشان دادندکه با آبدوست شدن ایروژل سیلیکا، اندازۀ ذرات تشکیل دهندۀ آن بزرگ‌تر شده و توزیع اندازۀ حفرههای آن کمتر میشود. زاویۀ تماس قطرۀ آب با سطح نمونۀ فوق آبگریز 170 درجه است. این عدد برای نمونۀ آبدوست به 51 درجه میرسد. نتایج این تحقیق در مقایسه با نتایج تحقیقات مشابه، بهبود در خاصیت آبگریزی و حجم کلی قطر حفره و قطر میانگین را برای نمونۀ فوق آبگریز نشان میدهد. در این تحقیق برای اولین بار اندازۀ ذرات ایروژل سیلیکای آبدوست و آبگریز با استفاده از نرم افزار دیجیمایزر اندازهگیری شده است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Fabrication of hydrophilic and hydrophobic silica aerogel by drying at ambient pressure and their structural properties
نویسندگان [English]
- M Zargar Shoushtari
- N Navazesh
Department of Physics, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]
In this research, silica aerogel was made by sol-gel method with sodium silicate precursor and drying at ambient temperature. The silica aerogel prepared by this method is superhydrophobic. To make it hydrophilic, the sample was heated at 400 °C for 2 h. The structure of the samples was studied using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, adsorption and desorption of nitrogen gas. To investigate the hydrophilicity and hydrophobicity of the samples, the water droplet contact surface test was performed. The chemical bonds of the prepared samples were studied using Fourier transform infrared spectroscopy. The overall results showed that the size of the particles and the pores increase and become smaller, respectively when the hydrophilicity of the silica aerogel sample changes to the hydrophobic sample. The angle of contact of the water droplet with the surface of the hydrophobic sample is 170°, while reaches to 51° for the hydrophilic sample.
کلیدواژه‌ها [English]
- silica aerogel
- superhydrophobic
- ambient pressure
- sol-gel
- nanostructure
- S He, D Huang, H Bi, and Z Li, Non-Cryst. Solids. 410 (2015) 58.
- J Fricke and T Tillotson, Thin Solid Films 297 (1997) 212.
- A Du, B Zhou, Z Zhang, and J Shen, Materials 6, 3 (2013) 941.
- M Aegerter, N Leventis, and M Koebel, “aerogels handbook”. Springer New York. (2011).
- H Han, W Wei, Z Jiang, J Lu, J Zhu, and J Xie, Colloids Surf A. 509 (2016) 539.
- G Liu, R Yang, M Li, Non-Cryst. Solids. 356 (2010) 250.
- T Y Wei, C Yu Kuo, Y J Hsu, S Yuan Lu, and Y Cheng Chang, Microporous Mesoporous Mater. 112 (2008) 580.
- T Y Wei, T F Chang, S Yuan Lu, and Y Cheng Chang, Am.Ceram. Soc. 90 (2007) 2003.
- X Lu, M C Arduinischuster, J Kuhn, O Nilsson, J Fricke, and R W Pekala, Science. 255 (1992) 971.
- M Tabata, I Adachi, Y Ishii, H Kawai, T Sumiyoshi, and H Yokogawa, Nucl. Instr. and Meth. A. 623 (2010) 339.
- J Gross, J Fricke, and L W Hrubesh, Acoust.Soc. Am. 91 (1992) 2004.
- L W Hrubesh, L E Keene, and V R Latorre, Mater. Res. 8 (1993) 1736.
- M Schmidt, F Schwertfeger, Non-Cryst. Solids. 225 (1998) 364.
- J E Amonette, J Matyas, Microporous Mesoporous Mater.250(2017) 100.
- S Meng, J Zhang, W Chen, X Wang, and M Zhu, Microporous and Mesoporous Mater. 273 (2019) 294.
- E Strobach, B Bhatia, S Yang, L Zhao, and E N Wang, Non- Cryst. Solids. 462 (2017) 72.
- U K H Bangi, A Parvathy Rao, H Hirashima, and AVenkateswara Rao, Sol- Gel Scii Technol. 50 (2009) 87.
- Q. Zeng, Results in Physics. 10 (2018) 588.
- M V Khedkar, S B Somvanshi, A V Humbe, and K M Jadhavو Non-Cryst. Solids. 511 (2019) 140.
- D B Mahadik, A Venkateswara Rao, A Parvathy Rao, P B Wagh, S V Ingale, and Satish C Gupta, colloid and interface science 356 (2011) 298.
- M Firoozmandan, J Moghaddas, and N Yasrebi, J. Sol-Gel Sci Technol. 79 (2016) 67.
)