1-3-7 خواص حرارتی : 9

1-4 روش های تهیه لایه های نازک.. 10

1-5 رسوب فیزیکی بخار PVD : 10

1-6 روش تبخیر حرارتی : 11

1-6-1 تبخیر حرارتی مقاومتی.. 11

1-6-2 روش تبخیر حرارتی پرتو الکترونی : 11

1-6-3 روش تبخیر حرارتی لیزری.. 12

1-6-4 روش آنی تبخیر. 12

1-6-5  تبخیر با استفاده از قوس الکتریکی : 12

1-7 کند وپاش… 13

1-8 رسوب شیمیایی بخار CVD.. 13

1-9  اپی تکسی باریکه مولکولی  : MBE.. 15

1-10   لایه گذاری به وسیله پالس لیزری PLD  : 15

1-11  لایه نشانی حمام شیمیایی CBD  : 16

1-12  روش لایه نشان سل ژل. 16

1-12-1 مراحل فرآیند سل ژل. 18

فصل 2. 25

نیمه هادی ها و بررسی خواص اپتیکی.. 25

مقدمه. 25

2-1 نیمه هادی ها 26

2-2 نیمه هادی های نوع N و P. 26

2-3 گاف انرژی.. 28

2-4  نظریه نوار ها 28

2-4-1  نوار های الکترونیکی.. 29

 

2-4-2 جابه جایی بین نواری.. 29

2-5  مواد از نظر گسیل فوتونی.. 30

2-5-1  گاف انرژی مستقیم و غیر مستقیم : 30

2-6 وابستگی گاف انرژی به دما و فشار. 33

2-7 ماهیت نور. 34

2-8  بیان کمی پدیده ها اپتیکی.. 34

2-8-1 فرآیند جذب… 35

2-9  مدل سازی تابع دی الکتریک… 37

2-9-1 مدل تاک لورنتز. 37

2-10 نیمه هادی .. 38

فصل 3. 41

انواع روش های اندازه گیری ناهمواری های سطح لایه های نازک.. 41

مقدمه. 41

3-1 میکروسکوپ هم کانونی.. 42

3-1-1  اساس کار میکروسکوپ هم کانونی.. 43

3-1-2  پارامتر های اپتیکی در میکروسکوپ هم کانونی.. 51

3-2 میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) 53

3-2-2 آشکار سازی جهت گیری تیرک.. 55

3-2-3 مدهای مختلف AFM… 56

3-2-4 مدهای تماسی.. 57

3-2-5 روش های شبه تماسی.. 58

3-3 میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) 59

3-4  میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) 61

3-4-1 میکروسکوپ الکترونی عبوری.. 62

3-4-2  عملکرد میکروسکوپ… 62

3-5  مزیت و توانمندی های هر یک از میکروسکوپ ها 63

3-6 محدودیت های هر یک از این روش ها 64

3-7  بیضی سنجی.. 65

3-7-1  اساس کار بیضی سنجی.. 65

فصل 4. 68

کارهای آزمایشگاهی، بحث و نتیجه گیری.. 68

مقدمه. 68

4-1 روش های عملی و ساخت نمونه ها 69

4-2  اندازه گیری ناهمواری سطح و بستگی ضرایب اپتیکی به آن. 71

4-3  نتیجه گیری.. 88

4-4 پیشنهادات… 89

منابع و مراجع. 90

فهرست شکل ها

یک مطلب دیگر :

عنوان                                                                           صفحه

شکل (1-1) نمای کلی از تمامی مراحل سل ژل. 19

شکل (2-1) باند های انرژی برای نیمه هادی نوع n. 28

شکل (2-2) باندهای انرژی برای نیمه هادی نوع P.. 28

شکل (2-3) نمایش باندهای انرژی.. 29

شکل (2-4) تصویر گاف انرژی نیمه هادی ها به صورت : الف) غیر مستقیم  ب) مستقیم. 32

شکل (2-5) فرآیند جذب اساسی در نیمه هادی را نشان می دهد. 36

شکل (2-6)ساختار فضایی ZnO دارای ثابت های شبکه cو a. 40

شکل (2-7)ساختار شش ضلعی ZnO 40

شکل (3-1) نمای شماتیک میکروسکوپ هم کانونی.. 45

شکل (3-2)اساس عملکرد میکروسکوپ هم کانونی.. 46

شکل (3-3) نمودار توزیع و پخش بسامد. 50

شکل(3-4) شماتیک اصول عملکرد AFM… 55

شکل (3-5) در بیان جابجایی عمودی و افقی باریکه لیزر بازتابیده به تیرک بر اثر نیروی عمود و مماس بر افق وارد بر تیرک . 57

شکل (3-6) خمیدگی  تیرک موجب جابه جایی  باریکه لیزر بازتابیده بر روی دیود نوری می شود. 57

شکل (3-7) نیروهای وارد بر تیرک در فاصله های مختلف از سطح نمونه. 58

شکل (3-8) مقایسه نمادین بین حالت تماسی و حالت غیر تماسی.. 59

شکل (3-9) طرحی از میکروسکوپ الکترونی روبشی.. 60

شکل (3-10) سه نوع سیگنال در مد رسانایی SEM : 61

شکل(3-11)نمای شماتیک از عملکرد میکروسکوپ الکترونی عبوری 64

شکل (3-12) طرح واره بیضی سنج که شامل منبع نور، قطبی کننده، جبران کننده، آنالیزور و آشکارساز است… 67

شکل (3-13)در بیضی سنجی زاویه تابش با زاویه بازتاب برابر است… 68

شكل (4-1) نمودار ناهمواری برای نمونه .. 73

شکل (4-2)  نمودار ناهمواری برای نمونه .. 74

شکل (4-3) نمودار ناهمواری برای نمونه .. 75

شکل (4-4) نمودار ناهمواری برای نمونه .. 76

شکل (4-5)  نمودار ناهمواری برای نمونه .. 77

شکل (4-6)  نمودار ناهمواری برای نمونه .. 78

شکل (4-7)  نمودار ضریب شكست برای نمونه .. 80

شکل (4-8)  نمودار ضریب شكست برای نمونه .. 81

شکل (4-9) نمودار ضریب شكست برای نمونه .. 82

شکل (4-10)  نمودار ضریب شكست برای سه نمونه .. 83

شکل (4-11) نمودار ضریب شكست برای نمونه .. 84

شکل (4-12)  نمودار ضریب شكست برای نمونه .. 85

شکل (4-13)  نمودار ضریب شكست برای نمونه .. 86

شکل (4-14) نمودار ضریب شكست برای سه نمونه .. 87

چکیده

امروزه مطالعات فراوانی در خصوص مواد نیمه هادی و اثر جا نشانی این مواد با مواد دیگر صورت گرفته است. ما در این پایان نامه خواص اپتیکی لایه های نازک  ZnO و ZnO آلاییده شده با Mn، تهیه شده به روش سل-ژل را مطالعه کرده ایم و ناهمواریهای سطحی لایه های نازک تهیه شده را توسط میکروسکوپ هم کانونی اندازه گرفته ایم.

نتایج این تحقیق نشان می دهد که خواص اپتیکی لایه های  ZnO  خالص و آلاییده شده با Mn  با تغییر ناهمواری سطح تغییر میکند.

واژگان کلیدی : میکروسکوپ هم کانونی، لایه های نازک، جا نشانی، سل ژل، خواص اپتیکی، ZnO

مقدمه

 

گفته می شود که در قرن 21 سه علم در عرصه زندگی انسان پیشرو سایر علوم می گردند. این سه علم بیوتکنولوژی، نانو تکنولوژی و فن آوری اطلاعات می باشند. از این میان نانو تکنولوژی یکی از پیامدهای زندگی مدرن می باشد. نیاز های همچون سرعت بیشتر، دقت افزونتر، فضای فیزیکی و بازتر و بالاخره رفاه مناسب تر، بیشتر را متوجه استفاده از ابزار کوچک از مرتبه یک میلیاردم متر نموده است. یکی از مهم ترین عرصه های فناوری نانو، لایه های نازک می باشد. از این رو در تحقیقات و صنایع امروزی نیمه هادی ها دارای کاربردهای فراوانی هستند چون خواص اپتیکی و الکتریکی جالبی از خود نشان می دهند.

همچنین اثبات شده است که با افزودن نا خالصی به نیمه هادی ها، خواص اپتیکی و الکتریکی آنها تغییراتی پیدا کرده و عملکرد متفاوتی از خود نشان می دهند. یکی از نیمه هادی های بسیار پر کاربرد نیمه هادی اکسید روی می باشد که با توجه به خواص اپتیکی و الکتریکی خاصی که دارد کابرد های بسیاری در شاخه های مختلف علوم و فناوری را دارد. در این پایان نامه ZnO را با Mn جا نشانی کرده و پس از تهیه لایه نازک آن، نتایج این جا نشانی را بر خواص اپتیکی ZnO به دست می آوریم. اهمیت موضوع این پایان نامه در روش به کار رفته در تهیه لایه نازک می باشد که با توجه به حاصل شدن ساختار متفاوت نسبت به سایر روش های لایه نشانی، خواص اپتیکی این لایه ها اهمیت پیدا می کند.

در فصل اول مقدمه ای برلایه های نازک و انواع روشهای لایه نشانی از جمله PVD، CVD و کندوپاش و سل ژل را آورده ایم، در فصل دوم خواص اپتیکی نیمه هادی ها، تعریف نیمه هادی ها، ZnO، وتوابع دی الکتریک را مورد بحث قرار داده ایم، در فصل سوم انواع روش های مطالعه لایه های نازک و ضخامت سنجی از جمله میکروسکوپ هم کانونی، بیضی سنجی، میکروسکوپ های AFM، SEM، TEM را به اختصار بررسی کرده ایم و در فصل چهارم کارهای تجربی را آورده و در مورد نتایج بدست آمده از نمونه ها بحث کرده ایم.

فصل اول

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

صفحه	فهرست مطالب
1	فصل اول
1	مقدمه و کلیات
1	1-1  مقدمه
5	1-1-1 اهداف و فرضیات
5	1-1-2 جنبه نوآوری تحقیق
6	1-2 کلیات
6	1-2-1 پراكندگی میگوها و مناطق زیست
6	1-2-2 طبقه بندی میگوهای پنائیده
7	1-2-3 چرخه زندگی میگو
7	1-2-4 تخم‌ریزی
8	1-2-4-1 انکوباسیون تخم
8	1-2-5 مراحل لاروی
8	1-2-5-1 مرحله ناپلیوس
8	1-2-5-2 مرحله پروتوزوآ
9	1-2-5-3 مایسیس
9	1-2-5-4 مرحله پست‌لاروی (پس نوزادی)
9	1-2-5-5 سایر مراحل زندگی
10	1-2-6 دستگاه تولید مثل
10	1-2-7 اهمیت آبزی‌پروری
14	1-2-8 تکثیر‌و‌پرورش میگوهای خانواده پنائیده
17	1-2-8-1 تکثیر‌و ‌پرورش میگوی وانامی (سفید غربی)
18	1-2-8-2 پرورش میگوی وانامیدر ایران
19	1-2-9  نیازهای آبزی‌پروری موفق (با تاکید بر اهمیت غذا)
21	1-2-10 غذای زنده در آبزی‌پروری
21	1-2-11 مروری بر کرم‌های پرتار و اهمیت آن‌ها
24	فصل دوم
24	مروری بر مطالعات پیشین
28	فصل سوم
28	مواد و روش ها

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28	3-1 محل اجرای آزمایش
28	3-2 طرح آزمایش
29	3-3  وسایل، تجهیزات و مواد مورد استفاده
29	3-3-1 وسایل آزمایشگاهی و اندازه گیری
30	3-3-2 مواد شیمیایی
30	3-4 مواد غذایی
31	3-5 سایرتجهیزات و مواد مورد استفاده
31	3-6 آماده سازی مخازن
32	3-7 تامین و ضدعفونی آب مورد نیاز پرورش
32	3-8 آبگیری مخازن و تنظیم فاکتورهای فیزیکوشیمیایی آب
32	3-9 انتقال مولدین به مخازن
33	3-10 غذادهی مولدین و رسیدگی جنسی
35	3-11 تخم‌ریزی و انتقال لاروها
35	3-12 شمارش و توزیع لاروها به مخازن
36	3-13 عملیات پرورش، غذادهی و بررسی سلامت لاروها
38	3-14 تعویض آب و خارج نمودن مواد زائد در مخازن لاروی
39	3-15 تعیین شاخص‌های رشد و بازماندگی در لاروها
40	3-16 نحوه انجام تست‌های استرس شوری، دما و فرمالین
42	3-17 تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها
43	فصل چهارم
43	نتایج
43	4-1 شاخص‌های کیفی آب
44	4-2 میانگین وزن اولیه مولدین
44	4-3 مدت زمان لازم تا حصول به رسیدگی جنسی مولدین
45	4-4 درصد مولدین ماده تخم‌ریزی کرده در مدت زمان 20 روز
45	4-5 تعداد تخم تولیدی از مولدین
46	4-6 بازماندگی لاروهای مرحله ناپلیوس
46	4-7 بازماندگی لاروهای مرحله پست‌لارو
46	4-8 طول کل و وزن ترپست‌لاروها در پایان دوره آزمایشی
47	4-9 تست‌های استرس

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

47	4-9-1 تست استرس شوری 50 قسمت در هزار
48	4-9-2 تست استرس شوری 40 قسمت در هزار
48	4-9-3 تست استرس شوری 20 قسمت در هزار
48	4-9-4 تست استرس شوری 10 قسمت در هزار
49	4-9-5 تست استرس دمای 50 درجه سانتی‌گراد
49	4-9-6 تست استرس دمای 40 درجه سانتی‌گراد
50	4-9-7 تست استرس دمای 20 درجه سانتی‌گراد
50	4-9-8 تست استرس دمای 10 درجه سانتی‌گراد
51	4-9-9 تست استرس فرمالین 100 قسمت در میلیون
52	فصل پنجم
52	بحث و نتیجه‌گیری
59	نتیجه‌گیری کلی
60	آزمون فرضیات
61	فصل ششم
61	پیشنهادات

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

یک مطلب دیگر :

مزایای و معایب برون سپاری

 

صفحه	فهرست جدول ها
29	جدول 3-1 تیمارهای غذایی مورد استفاده در طول دوره تغذیه مولدین میگوی Litopenaeus vannamei برای حصول به رسیدگی جنسی
43	جدول 4-1 میانگین دامنه تغییرات شاخص‌های کیفی آب در طول دوره تغذیه مولدین میگوی Litopenaeus vannamei تا زمان حصول به رسیدگی جنسی
43	جدول 4-2 میانگین دامنه تغییرات پارامترهای کیفی آب در طول دوره پرورش لاروهای تولیدی از مولدین میگوی Litopenaeus vannamei
44	جدول 4-3 میانگین وزن اولیه مولدین میگوی Litopenaeus vannamei بر حسب گرم در هر تیمار آزمایشی
45	جدول 4-4 میانگین تعداد روزهای رسیدن به رسیدگی جنسی مولدین میگوی Litopenaeus vannamei در تیمارهای آزمایشی در یک دوره 20 روزه
45	جدول 4-5 درصد مولدین ماده Litopenaeus vannamei تخم‌ریزی کرده در هر تیمار آزمایشی در دوره 20 روزه
45	جدول 4-6 میانگین تعداد تخم تولیدی مولدین میگوی Litopenaeus vannamei در تیمارهای آزمایشی
46	جدول 4-7 میانگین تعداد لاروهای مرحله ناپلیوس تولیدی مولدین میگوی Litopenaeus vannamei در تیمارهای آزمایشی
46	جدول 4-8 میانگین تعداد پست‌لارو تولیدی از مولدین میگوی Litopenaeus vannamei تحت تیمارهای آزمایشی
47	جدول 4-9 میانگین طول کل لاروها (میلی‌متر) در پایان دوره پرورش
47	جدول 4-10 میانگین وزن تر لاروها (میلی‌گرم) درپایان دوره پرورش
47	جدول 4-11 میانگین درصد بازماندگی لاروها در برابر استرس شوری 50 قسمت در هزار
48	جدول 4-12 میانگین درصد بازماندگی لاروها در برابر استرس شوری 40 قسمت در هزار
48	جدول 4-13 میانگین درصد بازماندگی لاروها در برابر استرس شوری 20 قسمت در هزار
49	جدول 4-14 میانگین درصد بازماندگی لاروها در برابر استرس شوری 10 قسمت در هزار
49	جدول 4-15 میانگین درصد بازماندگی لاروها در برابر استرس دمای 50 درجه سانتی‌گراد
49	جدول 4-16 میانگین درصد بازماندگی لاروهادر برابر استرس دمایی 40 درجه سانتی ‌گراد
50	جدول 4-17 میانگین درصد بازماندگی لاروهادر برابر استرس دمایی 20 درجه سانتی ‌گراد
50	جدول 4-18 میانگین درصد بازماندگی لاروها در برابر استرس دمایی 10 درجه سانتی‌گراد

 

 

51	جدول 4-19 میانگین درصد بازماندگی لاروها در برابر استرس فرمالین 100 قسمت در میلیون

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

صفحه	فهرست شکل ها
7	شکل 1-1 مراحل مختلف زندگی میگوها
30	شکل 3-1 دستگاه‌های اندازه گیری فاکتورهای فیزیکوشیمیایی آب و زیست سنجی
31	شکل 3-2 مواد غذایی مورد استفاده مولدین میگوی Litopenaeus vannamei به ترتیب از بالا و راست به چپ کرم پرتار Perinereis nuntia، ملالیس، جگر گاو و اسکوئید
33	شکل 3-3 وزن کشی مولدین میگوی Litopenaeus vannamei برای انتقال به مخازن آزمایشی
34	شکل 3-4 وزن کردن غذاها و آماده سازی آن‌ها برای مولدین میگوی Litopenaeus vannamei در هر وعده غذایی
36	شکل 3-5 آماده سازی مخازن لاروی، انتقال لاروها به مخازن و بررسی روزانه وضعیت لاروهای تولیدی مولدین میگوی Litopenaeus vannamei
38	شکل 3-6 غذاهای لاروی مورد استفاده در دوره پرورش لاروهای تولیدی از راست به چپ فلک آرتمیا، غذای M.C.F، جلبک کیتوسروس و ناپلی آرتمیا
39	شکل 3-7 تعویض آب روزانه لاروهای تولیدی مولدین میگوی Litopenaeus vannamei
40	شکل 3-8 اندازه گیری طول کل پست‌لاروهای تولیدی مولدین میگوی Litopenaeus vannamei برای بررسی رشد آن‌ها
42

را به علت هزینه کمتر، جایگزین مناسبی برای فناوری RFID می دانند. همچنین نزدیک به 80% مسئولان کتابخانه ها، به میزان متوسط به بالا، جدید و نو بودن فنّاوری مورد نظر و عدم استفاده از آن در سایر کتابخانه ها  را، در عدم استفاده از آن موثر می دانند.

نتیجه گیری: بین هزینه های اولیه؛ حجم مجموعه و استفاده از فنّاوری RFID ارتباط وجود دارد؛ ولی ارتباطی بین نرم افزار مورد استفاده کتابخانه ها، و عدم استفاده از فنّاوری مورد نظر، یافت نشد. همچنین بین استفاده از سیستم های ضد سرقت فعلی؛ جدید و نو بودن فنّاوری مورد نظر، و عدم استفاده از فنّاوری RFID رابطه وجود

 دارد.

به طور کلی، مهمترین علل عدم استفاده از این فنّاوری در کتابخانه های مورد مطالعه، به ترتیب: هزینه اولیه، حجم مجموعه، استفاده از فناوری جایگزین ضد سرقت، جدید و نو بودن فنّاوری می باشد.

کلیدواژه ها: آر.اف.آی.دی.، امکان سنجی، سیستم ایمنی، کتابخانه های دانشگاهی، وزارت علوم، تحقیقات و فنّاوری

 

فصل اول

 

کلیات تحقیق

 

• مقدمه

اهمیت و اعتبار هر موسسه آموزشی، تا حد زیادی به وجود کتابخانه های فعال آن بستگی دارد. هیچ موسسه آموزشی بدون کتابخانه نمی تواند به فعالیـت خود ادامه دهد. فرایند نظام دانشگاه را می توان در یک نظام پویا و باز بررسی کرد. در چنین دیدگاهی، اجرای یک نظام باید به رغم مستقل بودن، در ارتباط با یکدیگر کار کنند تا هدف برآورده شود. برآورده کردن اهداف دانشگاه، بر محور آموزش و پژوهش دور   می زند. (مرتضوی، 1383)

همچنین، آموزش عالی با داشتن دو وظیفه آموزش و پژوهش, زیرساخت اساسی و مناسبی جهت رشد دانش و توسعه خدمات علمی و تخصصی در جامعه محسوب می شود, و کتابخانه های دانشگاهی به عنوان بخش لاینفک نظام آموزشی و پژوهشی دانشگاه ها, باید همواره در خدمت این نظام بوده و اهداف و وظایف آنها باید برگرفته از نظام آموزشی و پژوهشی سازمان مادر باشد.(حیدری, 1385)

یک مطلب دیگر :

کتابخانه های دانشگاهی کارآمد چه از لحاظ نیروی انسانی و چه از جنبه ارائه خدمات و مجموعه و کاربرد فناوری های جدید, اهرم پشتیبانی در جهت ارائه برنامه های آموزش عالی و تحقیقات و فناوری است, به عبارتی می توان گفت برنامه های آموزش عالی دانشگاه ها همگام با رشد کتابخانه های دانشگاهی به رشد و بالندگی می رسند.(همان، ص 30)

 

 

تحولات و پیشرفت های اخیر در فناوری اطلاعات و ارتباطات وظایف کتابخانه ها و مراکز اطلاع رسانی، به ویژه کتابخانه های دانشگاهی را خطیرتر ساخته است. برای این که این مراکز بتوانند وظایف خود را با کارایی بیشتر انجام دهند، باید به فکر توسعه و پیشرفت خود بوده و خود را با نیازهای فعلی و آتی همگام کنند.(مرتضوی، 1383، ص 703)

در چند دهه اخیر کاربردهای ابزارهای الکترونیکی و فن آوری اطلاعات، جهت افزایش دقت و سرعت در انجام امور فراگیر گشته و با گذشت زمان و پیشرفت های انجام یافته، به تناوب زمینه ظهور فن آوری ها و سیستم هایی با قابلیت های بسیار بهتر از گذشته فراهم گردیده است. تاکنون در زمینه سیستم های شناسائی افراد یا اجسام فن آوری هایی مورد استفاده قرار گرفته که از کد میله ای (Barcode) و گیت های مغناطیسی می توان به عنوان فراگیرترین آنها نام برد. طی چند سال گذشته فن آوری جدیدی به نام RFID (مخفف عبارت Radio Frequency Identification به معنی شناسائی امواج رادیوئی) در این زمینه عرضه گردیده است. این فن آوری به دلیل مزایای بسیار برتر آن در مقایسه با سایر فن آوری ها، به نحوی متمایز مورد توجه قرار گرفته و هم اکنون در دنیا، اکثر سیستم های شناسائی، با استفاده از این فن آوری طراحی و پیاده سازی می گردند.(نوسا، 1388؟)

فصل دوم : بررسی مصداقی مدل الکتروگرمایی در پدیده کلیدزنی

2-1 ) مقدمه. 33

2-2) پدیده های میدان قوی.. 34

2-3) سرعت رانشی حامل ها در میدان های الكتریكی قوی.. 35

2-4) اثرات حجمی میدان قوی.. 36

2-5) رسانش در میدان قوی و اثر میدان قوی در رسانش پلارونی شیشه ‏های حاوی یون های فلزات واسطه. 39

2-6) رسانش غیراهمی.. 41

2-7) اثر پول فرنكل.. 41

2-7-1) تزریق بار در اتصالات… 48

2-7-1-1) اتصال خنثی.. 48

2-7-1-2) اتصال اهمی.. 48

2-7-1-3) اتصال غیر اهمی.. 49

2-7-2 ) اثر شاتكی.. 49

2-8) تفاوت اثرات پول – فرنکل و ریچاردسون – شاتکی.. 51

2-9) معرفی پدیده کلیدزنی.. 52

2-10) مقاومت دیفرانسیلی منفی.. 54

2-11) شكست‏ دی‏الكتریك ‏و فرآیند ‏تشكیل.. 55

2-12) رسانش- كلید زنی و پدیده های حافظه ‏ای (شبه پایدار) 55

2-13) كلیدزنی حافظه ‏ای و آستانه ای.. 58

 

2-14) مکانیسم کلیدزنی.. 60

2-14-1) نظریه الکتروگرمایی.. 62

2-13-2) نظریه ی گرمایی.. 64

2-14-3)  نظریه ی الكترونیكی.. 68

2-15) مکانیزم کلیدزنی در شیشه های چلکوجنی.. 71

2-16) مقایسه ی كلیدزنی در مواد بلوری و آمورف… 71

2-16-1) دلایل رخ دادن پدیده کلیدزنی در مواد آمورف… 72

فصل سوم : روش آزمایشگاهی، آنالیز نمونه ها و برنامه نویسی کامپیوتری

3-1) مقدمه. 74

3-2) فرآیند آزمایشگاهی.. 74

3-2-1) مقدمه. 74

3-2-2) مشخصات پودرهای اولیه و روش تهیه نمونه های مورد نظر. 75

3-3) مشخصه یابی نمونه ها 78

3-3-1) تحلیل طرح پراش پرتو X. 78

3-3-2) اندازه گیری چگالی نمونه ها 78

3-3-3) اندازه گیری های الکتریکی نمونه ها در میدان الکتریکی قوی.. 78

3-4) حل عددی و برنامه نویسی.. 81

فصل چهارم : بحث و نتیجه گیری

4-1) مقدمه. 83

4-2) بررسی الگوی پراش نمونه با استفاده از پرتو X و تصاویر SEM… 84

4-3)  بررسی پدیده کلیدزنی در نمونه های توده ای.. 88

4-3-1) بررسی منحنی های جریان- ولتاژ در فواصل الکترودی مختلف و همچنین بررسی منحنی های توان الکتریکی مؤثر بر حسب   88

4-3-2) بررسی منحنی های جریان- ولتاژ در دماهای مختلف و فاصله الکترودی ثابت و همچنین بررسی منحنی های توان الکتریکی(IV) بر حسب . 109

4-3-3) حل عددی و حصول نمودار های I-V با استفاده از برنامه نویسی کامپیوتری.. 127

4-4 ) نتایج کلی.. 133

منابع و مراجع

منابع و مراجع. 136

فهرست جداول

عنوان                                صفحه

جدول 1-1) 30

جدول 3-1) 76

جدول 3-2) 76

جدول (4-1) 108

جدول (4-2) 126

فهرست اشکال

عنوان                            صفحه

شکل 1-1) 4

شکل 1-2) 10

یک مطلب دیگر :

شکل 1-3) 14

شکل 1-4) 19

شکل 1-5) 20

شكل1-6) 21

شكل1-7) 21

شکل1- 8) 23

شكل2-1) 37

شکل2-2) 39

شكل 2-3) 42

شکل 2-4) 45

شکل (2-5) 47

شکل2-6) 49

شکل2-7) 51

شکل2-8) 54

شكل2-9) 56

شکل 2-10) 59

شکل 2-11) 63

شکل 2-12) 64

شکل 2-13) 66

شکل 2-14) 68

شکل2-15) 70

شکل 3-1) 79

شکل 3-3) 80

شکل 4-1) 87

شكل 4-2) 87

شکل 4-3) 91

شکل 4-4) 92

شکل 4-5) 93

شکل 4-6) 94

شکل 4-7) 95

شکل 4-9) 97

شکل 4-10) 98

شکل 4-11) 99

شکل 4-12) 100

شکل 4-13) 101

شکل 4-14) 102

شکل 4-15) 103

شکل 4-16) 104

شکل 4-17) 105

شکل 4-18) 106

شکل 4-19) 110

شکل 4-20) 111

شکل 4-21) 112

شکل 4-22) 113

شکل 4-23) 114

شکل 4-24) 115

شکل 4-25) 116

شکل 4-26) 117

شکل 4-27) 118

شکل 4-28) 119

شکل 4-29) 120

شکل 4-30) 121

شکل 4-31) 122

شکل 4-32) 123

شکل 4-33) 124

شکل (4-34) 127

شکل (4-35) 128

شکل (4-36) 129

شکل (4-37) 130

1-2-1 افزودنی به خمیر صفحات منفی.. 19

1-2-1-1اکسپندر. 19

1-2-2 افزودنی به خمیر مثبت… 32

1-2-3 افزودنی الکترولیت… 33

1-3 کاربرد فناوری نانو در باتری سرب- اسید. 34

1-3-1 فناوری نانو. 35

1-3-2 نانوذرات باریم سولفات (BaSO₄). 37

4-1هدف از کار حاضر. 39

2-1 مواد و تجهیزات استفاده‌شده. 40

2-2 سنتز نانو ذرات باریم سولفات… 41

2-3 روش‌های بررسی اثر نانو ذرات باریم سولفات… 42

2-3-1 تکنیک‌های آزمایشگاهی و الکتروشیمیایی.. 42

2-3-2 آماده‌سازی خمیر برای باتری سرب اسیدی.. 43

2-3-2-1 محاسبات مواد فعال برای باتری استارتی (SLI) 30Ah در ƞ_PAM = 50% و ƞ_NAM = 45%… 43

2-3-2-2 محاسبه­ی محتوای فاز جامد در خمیر. 45

2-3-3 تهیه‌ی باتری جهت بررسی عملکرد آن در حضور نانوذره­ی BaSO₄ 47

2-3-3-1 تهیه‌ی خمیر منفی.. 48

2-4 سیستم مطالعه‌ای افزودنی الکترولیتی.. 53

3-1 سنتز نانوذرات باریم سولفات… 55

3-1-1 بهینه سازی غلظت واکنش‌دهنده‌ها 59

3-1-2 بهینه‌سازی دمای واکنش…. 61

3-1-3 بهینه‌سازی حجم محلول آماده‌سازی.. 63

3-1-4 بهینه‌سازی دور همزدن.. 65

3-2 بررسی اثر نانوذرات باریم سولفات بر رفتار الکتروشیمیایی و عملکرد باتری سرب اسید. 67

3-2-1 بررسی خواص الکتروشیمی الکترود خمیر کربن/ اکسید سرب در حضور نانوذرات BaSO₄ 67

3-2-1-1 بهینه‌سازی مقدار پودر اکسید سرب (PbO) با درجه‌ی اکسیداسیون 80%. 68

3-2-1-2 بهینه‌سازی غلظت الکترولیت اسیدسولفوریک (H₂SO₄). 69

3-2-1-3 بهینه‌سازی مقدار نانوذرهی باریم سولفات در خمیر کربن.. 70

3-2-2 بررسی اثر نانوذرات BaSO₄ در بهبود عملکرد باتری سرب اسید.. 73

3-2-2-1 نتایج آنالیز شبکه‌ی مصرفی.. 73

3-2-2-2 نتایج درصد سرب آزاد. 75

 

3-2-2-1 تست ظرفیت اولیه. 75

3-2-2-2 تست استارت سرد. 77

3-2-2-3 تست شارژ پذیری.. 80

3-3 بررسی تاثیرافزودنیهای الکترولیتی بر عملکرد باتریهای سرب اسید. 81

3-3-1 تولید و احیاء لایه‌ی اکسیدی در سطح الکترود Pb. 83

3-3-1-1 بررسی مکانیسم اثر سدیم فلورید در ولتامتری چرخه‌ای الکترود سرب… 83

3-3-1-2 بررسی اثر سدیم هگزامتافسفات در ولتامتری چرخه‌ای الکترود سرب: 85

3-3-2 پتانسیل تولید هیدروژن.. 86

3-3-3 پتانسیل تولید اکسیژن.. 88

3-3-4 محل و ارتفاع پیک جریان آندی.. 91

3-3-5 برگشت‌پذیری.. 92

نتیجه­گیری.. 94

مراجع: 95

فهرست شکل­ها:

شکل1- 1: اجزای تشکیل‌دهنده‌ی باتری سرب اسیدی. 3

شکل1- 2: شمای واحد بارتن. 5

شکل1- 3: شمای انواع واحد بارتن. الف) آسیاب گلوله ای کونیکال، ب) میل اکسید سرب کلرید. 6

شکل1- 4: ساختار دوگانه­ی PAM. 9

شکل1- 5: تصویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) برای ساختار سه نوع از ذرات PbO₂. 9

شکل1- 6: توزیع ساختار ناهمگن در حجم زیاد ذرات PbO₂. 10

شکل1- 7: کریستال­های سرب که در شبکه‌ی اسکلتی به هم وصل شده‌اند  11

شکل1- 8: فرایندهای انتقال یون. 12

شکل1- 9: فرایندهای شارژ و دشارژ در باتری سرب اسید. 18

شکل1- 10: فرمول فردونبرگ برای لیگنین. 22

شکل1- 11: تصویری از لایه‌ی PbSO₄. 23

شکل1- 12: تغییرات اولیه‌ی پتانسیل در پلاریزاسیونهای سرعت‌بالای صفحه‌ی منفی   28

شکل1- 13: (آ) تصاویر SEM میکرو ساختاری ذرات باریم سولفات   29

شکل1- 14: تغییر در زمان دشارژ ( ظرفیت). 30

شکل1- 15: اثر حضور BaSO₄ در NAM در عملکرد ظرفیت سل در چرخه با سرعت دشارژ 20 ساعت [55]. 31

شکل1- 16: تعداد کل چرخه‌های HRPSoC انجام‌شده به‌عنوان تابعی از مقدار BaSO₄ در NAM [54]. 31

شکل1- 17: شماتیک سنتز مواد در اندازه‌ی نانو. 36

شکل1- 18: ساختار کریستالی پیش‌بینی‌شده‌ی ارترومبیک باریم سولفات [123]. 38

شکل2- 1: شماتیک الکترود استفاده‌شده برای بررسی اثر نانو ذرات BaSO₄ . 42

شکل2- 2: حجم محلول H₂SO₄ ( 1/4 یا 1/18 g cm^-3) نسبت‌های متفاوتی از H₂SO₄/ LO. [2]. 47

شکل2- 3: پلیت‌های مثبت و منفی استفاده‌شده در مونتاژ باتری. 50

شکل2- 4: واحدهای باتری مونتاژ شده. 52

شکل 3- 1: ساختار گلیسرول. 54

شکل 3- 2: لیپوزوم گلیسرولی که یون‌های SO₄^-1 را به سبب پیوند هیدروژنی احاطه کرده است. 55

یک مطلب دیگر :

شکل 3- 3: مکانیسم تشکیل نانوذرات BaSO4. 56

شکل 3- 4: مکانیسم ممانعت فضایی گلیسیرین و کنترل اندازه‌ی نانوذرات BaSO4. 57

شکل 3- 5: تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM)، برای بهینه‌سازی غلظت واکنش‌دهنده‌ها. 59

شکل 3- 6: تصاویر میکروسکوپ الکترونی (SEM) مربوط به بهینه‌سازی دمای واکنش. 61

شکل 3- 7: تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) ب برای بهینه‌سازی حجم محلول آماده‌سازی. 63

شکل 3- 8: تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM)،  در بهینه سازی دور همزن مغناطیسی. 65

شکل 3- 9: نتیجه­ی XRD نمونهی باریم سولفات سولفات. 65

شکل 3- 10: ولتاموگرامهای ولتامتری چرخه‌ای الکترود خمیر کربن برای بهینه‌سازی پودر اکسید سرب. 68

شکل 3- 11: ولتاموگرام ولتامتری چرخه‌ای برای بهینه‌سازی غلظت الکترولیت.. 69

شکل 3- 12: نمودارهای ولتامتری چرخه‌ای برای بهینه‌سازی مقدار نانوذره‌ی باریم سولفات BaSO₄. 71

شکل 3- 13: نمودار کالیبراسیون مقدار نانوذره‌ی BaSO₄. 71

شکل 3- 14: ولتاموگرام چرخه‌ای مقایسه‌ای BaSO₄ معمولی با نانوذرات BaSO. 72

شکل 3- 15: نمودار ولتاژ بر حسب زمان به‌منظور شبیه‌سازی استارت ماشین ثبت‌شده است. 76

شکل 3- 16: نمودار ولتاژ نسبت به زمان. برای تعیین t_6v. 78

شکل 3- 18: ولتاموگرام چرخه‌ای در محلول الکترولیت در حضور و عدم حضور افزودنی الکترولیت. 83

شکل 3- 21: پتانسیل احیا هیدروژن در غلظت‌های متفاوتی از افزودنی الکترولیت.. 87

شکل 3- 25: ارتفاع پیک جریان اکسیداسیون Pb در حضور افزودنی‌های الکترولیتی پیشنهادی با غلظت‌های متفاوت……..90

شکل 3- 26: محل پیک اکسیداسیون Pb به PbSO₄ در حضور افزودنی الکترولیتی پیشنهادی در غلظت‌های متفاوت………92

شکل 3- 27: نمودار اختلاف‌پتانسیل (برگشت‌پذیری) بر اساس غلظت افزودنی الکترولیتی پیشنهادی……………………………..93

فهرست جدول‌ها:

جدول1- 1: چگالی ویژه نسبی­ی اسیدسولفوریک و شرایط شارژ در باتری سرب اسید. 13

جدول1- 2: انواع مختلف کربن استفاده‌شده در ترکیب اکسپنذرها. 25

جدول1- 3: خصوصیات ساختاری PbSO₄، BaSO₄، SrSO₄. 27

جدول1- 4: روش‌های متنوعی برای سنتز مواد در اندازه‌ی نانو. 37

جدول2- 1: لیست مواد استفاده‌شده. 40

جدول2- 2: لیست تجهیزات استفاده‌شده. 41

جدول2- 3: وزن مولکولی و حجم مولی مواد فعال لازم برای محاسبات [4]. 46

جدول2- 4: درصد وزنی مواد تشکیل‌دهنده‌ی خمیر منفی. 48

جدول2- 5: برنامه شارژ باتری استارتی نوع A و B.. 53

جدول2- 6: لیست افزودنی الکترولیت محلول H₂SO₄ و مشخصات کلی آن‌ها. 54

جدول3- 1: مشخصات محلول‌های استفاده‌شده برای بهینه سازی غلظت واکنش دهنده ها. 59

جدول3- 2: شرایط آزمایشی برای بهینه سازی دمای واکنش. 61

جدول3- 3: شرایط واکنش شیمیایی برای بهینه­سازی حجم محلول آماده‌سازی. 63

جدول3- 4: شرایط واکنش رسوبگیری نانوذره­ی BaSO₄ برای بهینه سازی دور هم زدن. 65

جدول3- 5: مشخصات الکترودهای خمیر کربن آماده شده برای بهینه­سازی مقدار اکسید سرب PbO. 67

جدول3- 6: مشخصات مواد تشکیل‌دهنده‌ی خمیر کربن برای بهینه­سازی مقدار نانوذره­ی BaSO₄ 70

جدول3- 7: آنالیز سرب مصرفی در تولید اسکلت خام شبکه. 74

جدول3- 8: نتایج اندازه‌گیری سرب آزاد برای پلیت­های منفی. 75

جدول3- 9: نتایج دوبار تست ظرفیت اولیه برای دو نوع باتری. 76

جدول3- 10: نتایج استارت سرد. 79

جدول3- 11: نتایج تست شارژپذیری. 80

فصل اول:

 

 مقدمه­ای بر باتریهای سرب اسید

 

1-1 اساس باتری سرب اسیدی

باتری سرب اسید اولین باتری قابل شارژ موفق ازنظر تجاری بود و تاکنون پیشرفت‌های روزافزونی داشته است [1]. در سال 1859، فیزیکدان فرانسوی گوستون پلنت[1] پلاریزاسیون بین دو الکترود مشخص غوطه‌ور در محلول‌های آبی رقیق از اسید سولفوریک را مطالعه کرد. او الکترودهای مختلف شامل؛ نقره، سرب، قلع، طلا، پلاتنیوم و آلومینیوم را موردبررسی قرارداد و دریافت که بر اساس نوع الکترود استفاده‌شده، وقتی جریان الکتریکی از درون الکترودها عبور می‌کند، سل‌ها به اندازه‌های متفاوتی پلاریزه شده و تولیدکننده‌ی جریان معکوس می‌شوند. وی نتایج تمامی مشاهدات خود را در مقاله‌ای تحت عنوان “تحقیقات درزمینه‌ی قطبش ولتایی‌[2]” در سال 1859 در کومپتس رندوس[3] از دانشکده‌ی علوم فرانسه چاپ کرد [2].

یک باتری سرب اسید بزرگ (12V)، از 6 سِل که به‌صورت سری به هم متصل شده‌اند تشکیل‌شده است که هرکدام حدود 2 ولت پتانسیل ایجاد می‌کنند. هر سِل شامل دو نوع شبکه‌ی سربی است که با مصالح سربی پوشانیده شده است. آند سرب اسفنجی Pb و کاتد PbO₂ پودری است. شبکه‌ها در محلول الکترولیت 4-5 مولار اسید سولفوریک غوطه‌ور هستند و صفحه‌های فیبر شیشه‌ای[4] بین الکترودها قرار داده می‌شود تا از اتصال فیزیکی بین صفحات و ایجاد اتصال بین آن‌ها جلوگیری شود. زمانی که سِل دشارژ می‌شود، به‌عنوان یک سِل ولتایی انرژی الکتریکی را به کمک واکنش زیر ایجاد می‌کند:

آند (اکسیداسیون):

Pb(s) + SO₄^2-(aq) → PbSO₄(s) + 2e^–                                                 (1-1)