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
  1. S He, D Huang, H  Bi, and Z Li, Non-Cryst. Solids. 410 (2015) 58.
  2. J Fricke and T Tillotson,  Thin Solid Films 297 (1997) 212.
  3. A Du, B Zhou, Z Zhang, and J Shen, Materials 6, 3 (2013) 941.
  4. M Aegerter, N Leventis, and M Koebel, “aerogels handbook”. Springer New York. (2011).
  5. H Han, W Wei, Z Jiang, J Lu, J Zhu, and J Xie, Colloids Surf A. 509 (2016) 539.
  6. G Liu, R Yang, M Li, Non-Cryst. Solids. 356 (2010) 250.
  7. T Y Wei, C Yu Kuo, Y J Hsu, S Yuan Lu, and Y Cheng Chang, Microporous Mesoporous Mater. 112 (2008) 580.
  8. T Y Wei, T F Chang, S Yuan Lu, and Y Cheng Chang, Am.Ceram. Soc. 90 (2007) 2003.
  9. X Lu, M C Arduinischuster, J Kuhn, O Nilsson, J Fricke, and R W Pekala, Science. 255 (1992) 971.
  10. M Tabata, I Adachi, Y Ishii, H Kawai, T Sumiyoshi, and H Yokogawa, Nucl. Instr. and Meth. A. 623 (2010) 339.
  11. J Gross, J Fricke, and L W Hrubesh, Acoust.Soc. Am. 91 (1992) 2004.
  12. L W Hrubesh, L E Keene, and V R Latorre, Mater. Res. 8 (1993) 1736.
  13. M Schmidt, F Schwertfeger, Non-Cryst. Solids. 225 (1998) 364.
  14.  J E Amonette, J Matyas, Microporous Mesoporous Mater.250(2017) 100.
  15. S Meng, J Zhang, W Chen, X Wang, and M Zhu, Microporous and Mesoporous Mater. 273 (2019) 294.
  16.  E Strobach, B Bhatia, S Yang, L Zhao, and E N Wang, Non- Cryst. Solids. 462 (2017) 72.
  17. U K H Bangi, A Parvathy Rao, H Hirashima, and AVenkateswara Rao, Sol- Gel Scii Technol. 50 (2009) 87.
  18. Q. Zeng, Results in Physics. 10 (2018) 588.
  19.  M V Khedkar, S B Somvanshi, A V Humbe, and K M Jadhavو Non-Cryst. Solids. 511 (2019) 140. 
  20. 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.
  21. M Firoozmandan,  J Moghaddas, and N Yasrebi, J. Sol-Gel Sci Technol. 79 (2016) 67.‎

 

 

تحت نظارت وف ایرانی