مهندسی پلیمر

پایان نامه گرایش صنایع رنگ: تأثیر نانو ذرات TiO2 , Carbon Black بر خواص پوشش­های استتاری در ناحیه مادون …

دانشکده تحصیلات تکمیلی

 

پایان ­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی پلیمر – پژوهشی صنایع رنگ

 

عنوان:

تأثیر نانو ذرات TiO2 , Carbon Black بر خواص پوشش­های استتاری در ناحیه مادون قرمز نزدیک

 
برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما، استاد مشاور، و نام نگارنده درج نمی شود
متن پایان نامه :
فهرست مطالب
عنوان                                                                                                                                        صفحه
چکیده. ۱
فصل اول ۲
مقدمه. ۲
۱-۱- پیشگفتار. ۳
فصل دوم. ۶
بر منابع مطالعاتی ۶
۲-۱- کاربرد پوشش های آلی با خواص مادون قرمز. ۷
۲-۲- مثال­هایی از پوشش­هایی با خواص بازتاب مادون قرمز. ۸
۲-۲-۱- پوشش­هایی با بازتاب در مادون قرمز حرارتی ۸
۲-۲-۲- پوشش­های جمع کننده گرمای خورشیدی ۸
۲-۲-۳- پوشش­هایی که با اشعه مادون قرمز پخت می شوند. ۹
۲-۳- استتار. ۹
۲-۳-۱- هدف از استتار. ۱۰
۲-۳-۲- استتار مادون قرمز(IR) 10
۲-۴- تشعشعات مادون قرمز. ۱۱
۲-۴-۱- قاعده کلی تفرق تابش نور. ۱۱
۲-۵- گستره امواج الکترومغناطیسی ۱۲
۲-۶- ناحیه مادون قرمز. ۱۲
۲-۷- وسایل دیده بانی و آشکارسازها ۱۳
۲-۸- خصوصیات انعکاسی از محیط­های مختلف. ۱۵
۲-۹- پوشش های استتاری ۱۸
۲-۹-۱- پوشش­هایی برای نواحی بیشه و جنگلی ۱۸
۲-۹-۲- پوشش­هایی برای نواحی بیابانی ۲۳
۲-۹-۳- پوشش­هایی برای محیط­های اقیانوسی ۲۳
۲-۱۰- خواص مواد اولیه با کارآیی مادون قرمز نزدیک. ۲۷
۲-۱۰-۱- انتخاب پیگمنت با خواص مادون قرمز نزدیک. ۲۷
۲-۱۰-۲- رنگدانه­های آلی ۳۱
۲-۱۰-۳- نانو ذرات ۳۲
۲-۱۰-۳-۱- دی اکسید تیتانیوم. ۳۲
۲-۱۰-۳-۲- نانو ذرات کربن بلک. ۳۲
۲-۱۰-۴- خواص طیفی از رزین­ها ۳۳
۲-۱۰-۴-۱- رزین پلی یورتان ۳۵
۲-۱۰-۵- حلال­ها و دیگر مواد تشکیل دهنده. ۳۶
۲-۱۱- فرمول نویسی رنگ. ۳۸
۲-۱۲- آلومینیوم. ۴۰
۲-۱۳- آماده سازی سطوح ۴۱
۲-۱۳-۱- مناسب سازی پیش از اِعمال ۴۲
۲-۱۳-۲- تمیزکاری اولیه. ۴۳
۲-۱۳-۳- حذف اکسیدها به روش­های امکانپذیر. ۴۳
۲-۱۴- آندایزینگ. ۴۶
۲-۱۴-۱- مفاهیم و کاربردها ۴۶
۲-۱۴-۲- روش­های آندایزینگ. ۴۷
فصل  سوم. ۵۱
مواد و تجهیزات ۵۱
۳-۱- مواد مصرفی و تجهیزات ۵۲
۳-۲ مواد مصرفی ۵۲
۳-۲-۱- رنگدانه­های آلی ۵۲
۳-۲-۲- نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم. ۵۴
۳-۲-۳- نانو ذرات کربن بلک. ۵۴
۳-۲-۴- رزین ۵۵
۳-۲-۵- حلال­ها ۵۵
۳-۲-۶- اسید سولفوریک. ۵۵
۳-۲-۷- آلیاژ آلومینیوم۵۰۵۲٫ ۵۵
۳-۳ تجهیزات ۵۶
۳-۳-۱- میکسر برقی ۵۶
۳-۳-۲- دستگاه پولیشر. ۵۶
۳-۳-۳- فیلم کِش ۵۶
۳-۳-۴- کوره حرارتی ۵۷
۳-۴ آزمون­ها ۵۷
۳-۴-۱- میکروسکوپ نوری ۵۷
۳-۴-۲- میکروسکوپ الکترونی روبشی ۵۷
۳-۴-۳- دستگاه اسپکتروفتومتر. ۵۸
۳-۴-۴- دستگاه اسپکتروفتومتر انعکاسی در ناحیه مادون قرمز نزدیک. ۵۸
۳-۴-۵- دستگاه تست چسبندگی ۵۸
۳-۴-۶- دستگاه تست سایشی ۵۸
فصل چهارم. ۵۹
نتایج و بحث. ۵۹
۴-۱- ساخت پوشش ۶۰
۴-۲ آماده­سازی ۶۴
۴-۳ پوشش دادن ۶۵
۴-۴- فرمولاسیون پوشش ۶۵
۴-۵- تصاویر میکروسکوپ نوری ۶۷
۴-۶ تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی ۷۰
۴-۷ انعکاس پوشش­ها در ناحیه مادون قرمز نزدیک. ۷۴
۴-۸- مقاومت سایشی پوشش­ها ۷۸
۴-۹- چسبندگی پوشش­ها ۸۰
فصل  پنجم ۸۳
نتیجه گیری  و پیشنهادات ۸۳
۵-۱- نتیجه گیری ۸۴
۵-۲- پیشنهادات برای کارهای آتی ۸۵
مراجع ۸۶
پیوست. ۹۲
 
فهرست اشکال
عنوان                                                                                                                                        صفحه
شکل ۲-۱ : گستره ی امواج الکترومغناطیسی   12
شکل ۲-۲ : منحنی استاندارد انعکاسی برگ درختان   16
نمودار ۲-۳ :  نمودار انعکاسی برخی محیط­های طبیعی   17
نمودار ۲-۴ : نمودار رنگی استتار سبز جنگلی آمریکا ۲۱
شکل ۲-۵ : محدوده انعکاس مادون قرمز در ایالت متحده امریکا ۲۲
شکل ۲- ۶ : طیف انعکاس دهنده گرمای خورشیدی   27
شکل۲-۷ : مراحل آندایزینگ    48
شکل ۳- ۱ : ساختار پیگمنت Cibanone Yellow g. 53
شکل ۳- ۲ : ساختار پیگمنت Cibanone Blue gf. 53
شکل ۳- ۳ : ساختار پیگمنت Cibanone Olive s. 54
شکل ۴-۱ : ترکیب رنگ­ها ۶۶
شکل ۴-۲ : تصویر تعیین ضخامت با میکروسکوپ نوری(پوشش پایه) ۶۷
شکل ۴-۳  : تصویر بررسی پوشش به­وسیله میکروسکوپ نوری(پوشش پایه) ۶۸
شکل ۴-۴  : تصویر نحوه دیسپرس شدن پیگمنت­ها با میکروسکوپ نوری (پوشش پایه) ۶۸
شکل ۴-۵  : تصویر پوشش اِعمال شده با ضخامت کم به­وسیله میکروسکوپ نوری(پوشش پایه) ۶۹
شکل ۴-۶  : تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با بزرگنمایی ۵۰۰ برابر از پوشش ۱  70
شکل ۴-۷ : تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با بزرگنمایی ۲۰۰۰۰ برابر از پوشش ۱  71
شکل ۴-۸ : تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با بزرگنمایی ۱۰۰۰۰ برابر از پوشش ۴  71
شکل ۴-۹ : تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با بزرگنمایی ۲۰۰۰۰ برابر از پوشش ۴  71
شکل ۴-۱۰: نمودار آنالیز پوشش ۱ توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی   72
شکل ۴-۱۱: نمودار آنالیز پوشش ۴ توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی   72
شکل ۴- ۱۲: توزیع نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در محمل   73
شکل ۴- ۱۳: توزیع نانوذرات کربن بلک در محمل   73
شکل ۴-۱۴ : مقدار انعکاس پوشش پایه  74
شکل ۴-۱۵ : مقدار انعکاس پوشش ۱  75
شکل ۴-۱۶ : مقدار انعکاس پوشش ۲  75
شکل ۴-۱۷ : مقدار انعکاس پوشش ۳  75
شکل ۴- ۱۸: مقدار انعکاس پوشش ۴  76
شکل ۴-۱۹ : مقدار انعکاس پوشش ۵  76
شکل ۴-۲۰ : مقدار انعکاس پوشش ۶  76
شکل ۴- ۲۱ : طیف انعکاسی انواع برگ سبز  77
شکل ۴-۲۲ : نمودار کاهش وزن بر حسب مقدار نانو دی اکسید تیتانیوم  79
شکل ۴- ۲۳ : نمودار کاهش وزن بر حسب مقدار نانو کربن بلک    79
شکل ۷- ۲ : نمودار XRD دی اکسید تیتانیوم  99
 
 فهرست جداول
عنوان                                                                                                                                        صفحه
جدول ۲-۱ : فرمولاسیون پوشش مینای زیتونی   22
جدول ۲-۲ : فرمولاسیون پوشش دریایی استرالیایی   25
جدول ۲-۳ : فرمولاسیون پوشش دریایی امریکایی   26
جدول ۳- ۱ : مشخصات پیگمنت­های مصرفی   52
جدول ۳- ۲ : مشخصات نانو دی اکسید تیتانیوم  54
جدول ۳-۳  : مشخصات نانو ذرات کربن بلک    55
جدول ۳-۴  : ترکیب شیمیایی آلیاژ آلومینیوم ۵۰۵۲  56
جدول ۴-۱ : مقادیر مختلف رنگدانه­ها به منظور رسیدن به فام استاندارد  60
جدول ۴-۲ : مؤلفه­های رنگی نمونه ­های پوشش با مقادیر مختلف رنگدانه­ها و اختلاف رنگ آن­ها با نمونه استاندارد سبز جنگلی ۶۲
جدول ۴- ۳ : فرمولاسیون پوشش ساخته شده  63
جدول ۴-۴ : مقادیر رنگدانه­ها و نانوذرات (گرم) ۶۴
جدول ۴-۵ : نتیجه آزمون چسبندگی پوشش­ها ۸۰
جدول۷- ۱ : مقدار انعکاس پوشش پایه در ناحیه مادون قرمز نزدیک    92
جدول۷- ۲: مقدار انعکاس پوشش۱در ناحیه مادون قرمز نزدیک    93
جدول۷-۳ : مقدار انعکاس پوشش۲در ناحیه مادون قرمز نزدیک    94
جدول۷ -۴  : مقدار انعکاس پوشش۳در ناحیه مادون قرمز نزدیک    95
جدول۷-۵ : مقدار انعکاس پوشش۴در ناحیه مادون قرمز نزدیک    96
جدول۷-۶: مقدار انعکاس پوشش۵در ناحیه مادون قرمز نزدیک    97
جدول۷-۷ : مقدار انعکاس پوشش۶در ناحیه مادون قرمز نزدیک    98
 
 

چکیده

 
استتار هم در ناحیه مریی و هم در ناحیه مادون قرمز موضوعات قابل توجهی در اهداف و مقاصد نظامی می باشد. به منظور ایجاد استتار در ناحیه مادون قرمز نزدیک، بایستی طیف انعکاسی اجزای طبیعت و هدف را هماهنگ نمود. بنابراین طیف انعکاسی پوشش های استتاری در ناحیه مادون قرمز نزدیک تهیه شده، بسیار مهم می باشد. برای رسیدن به این هدف از رنگدانه­های آلی استفاده شده است. همچنین از درصدهای مختلف نانو دی اکسید تیتانیوم و نانو کربن بلک در فرمولاسیون پوشش به منظور بررسی تأثیر آن­ها بر خواص پوشش­های استتاری از جمله انعکاس طیفی، میزان چسبندگی و مقاومت سایش در ناحیه مادون قرمز نزدیک استفاده گردید. حداقل ضخامت پوشش اِعمال شده برای رسیدن به انعکاس مناسب ۲۲۵میکرون می­باشد.
نتایج انعکاسی نمونه ­ها نشان داد که افزودن نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و کربن بلک به فرمولاسیون پوشش­ها باعث کاهش انعکاس می­شود. بررسی میزان مقاومت به سایش پوشش­ها نشان داد که با افزودن نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و کربن بلک باعث افزایش مقاومت سایشی پوشش­ها می­شود و تأثیری در میزان چسبندگی پوشش­ها ندارند.
 
کلمات کلیدی : استتار، مادون قرمز نزدیک، نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم، نانو ذرات کربن بلک
 

 

فصل اول

مقدمه

  

۱-۱- پیشگفتار

            گونه­های شگفت­انگیزی از پنهان سازی در بین جانوران از گذشته تاکنون شناخته شده و آنچه امروزه به عنوان استتار[۱] مطرح است الهام گرفته از طبیعت می­باشد. استتار از اصول و عوامل پدافند غیرعامل می­باشد و از مهمترین حیله­های جنگی است که برای فریب دشمن به­ کار می­رود. استتار یکی از روش­های محافظت در برابر عوامل خارجی می­باشد. پایه­ی اولیه آن بر روی این واقعیت استوار است که اگر دشمن نتواند هدف را کشف کند، هدف به­طور مؤثری محافظت می­شود و تلفات کاهش پیدا می­ کند[۱].
در مقاصد نظامی، استتار به منظور تغییر شکل دادن نیروها و تجهیزات در مقابل شناسایی دشمن استفاده می­شود. تا زمانی که نیروها و تجهیزات آن­ها پیشرفته تر می­شود، استتار برای زنده ماندن و محافظت در برابر تجهیزات اهمیت بیشتری پیدا می کند. از نقطه نظر نظامی، تلاش­ها و تحقیقات پیوسته­ای برای یافتن روش­هایی به منظور فریب دادن مشاهده کننده وجود دارد. رنگ­های یافت شده در اغلب الگوهای استتار نظامی: سبز، زیتونی، خاکی، قهوه­ای و مشکی می­باشد. برای استتار هماهنگی با محیط اطراف، کاهش تضادها و از بین بردن خطوط برجسته­ی تصویر از طریق یک الگوی کارآمد ضروری است. نور خورشید شامل ۵% اشعه­ی ماورای بنفش، ۴۶% تابش مرئی و حدود۴۹% تابش مادون قرمز نزدیک (NIR) می­باشد
(طول موج ۷۰۰ تا ۱۲۰۰ نانومتر). با پیدایش تجهیزات شناسایی در NIR، مانند دوربین­های دید در شب و فتو گرافی NIR، ضروری است که انعکاس IR پوشش­ها در محدوده­ ۷۰۰-۱۲۰۰نانومتر در نظر گرفته شود. بنابراین ضروری است که برای استتار، رنگدانه­هایی که دارای انعکاس مادون قرمز مشابه با اجزای طبیعت هستند و طیف انعکاسی محیط را با طیف انعکاسی شی همسان می کنند، به کار روند[۵۷].
معمولاً سه محیط برفی، جنگلی و بیابانی را می­توان مهم­ترین زمینه ­های استتار برای پنهان­سازی نیروها و تجهیزات نظامی عنوان کرد. در محیط برفی، انعکاس برف در طول موج­های ماورابنفش حـــــدود ۹۸-۸۰% می­باشد و اجسام برای استتار در این مناطق، باید بتوانند انعکاسی نزدیک با زمینه برفی محیط داشته باشند[۱].
در محیط جنگلی، هریک از عناصر جنگل دارای خصوصیات انتشار مادون قرمز متفاوتی هستند که به ساختار شیمیایی آن­ها وابسته می­باشد. به عنوان مثال برگ­های درختان که جزء اصلی در محیط جنگلی به حساب می­آیند، دارای بازتاب نسبتاً کم در ناحیه مرئی و بازتاب نسبتاً زیاد در محدوده مادون قرمز نزدیک
می­باشند. عنصر اصلی که در ساختار گیاهان نقش اساسی ایفا می­ کند کلروفیل (سبزینه) می­باشد[۱].
شن و ماسه­های بیابان که جزء اصلی محیط­های بیابانی را تشکیل می­­دهند، دارای بازتاب نسبتاً زیاد در ناحیه مرئی و مادون قرمز نزدیک می­باشند[۱]. برای نگارش پایان ­نامه نیز از الگوی زیر استفاده گردیده است :

در فصل دوم به بر مقالات گذشته در خصوص استتار در ناحیه مادون قرمز نزدیک پرداخته شده است؛ که ابتدا کاربردهایی از پوشش­های آلی با خواص مادون قرمز نام برده شده است و سپس به بحث استتار در ناحیه مادون قرمز نزدیک، که یکی از کاربردهای پوشش آلی با خواص مادون قرمز است؛ به طوری که مبحث اصلی این پروژه می­باشد پرداخته شده است. در ادامه مباحث فصل دوم، مواد اولیه ساخت پوشش از جمله رنگدانه[۲]، رزین و حلال­هایی که می­توانند در پوشش­های آلی با خواص مادون قرمز نزدیک به­ کار برده شوند مورد بحث قرار گرفته­اند.
در فصل سوم به بررسی تجهیزات و آزمون­های انجام گرفته شده و همچنین فرمولاسیون پوشش ساخته شده، نحوه­ی ساخت پوشش و اِعمال پوشش بر روی زیرآیند آلیاژ آلومینیوم ۵۰۵۲، پرداخته شده است.
در فصل چهارم نتایج حاصل از این تحقیق عرضه و مورد بحث و تحلیل قرار گرفته است؛ نتایج
آزمون­ انعکاس در ناحیه مادون قرمز نزدیک، آزمون سایشی، آزمون چسبندگی پوشش، و عکس­های استخراج شده به­وسیله دستگاه­های میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی به تفکیک آورده و مورد بحث واقع شده است.
در نهایت در فصل پنجم، از آزمون­های انجام گرفته شده در پروژه، نتیجه گیری شده و تأثیر حضور نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و کربن بلک بر روی خواص پوشش­های استتاری در ناحیه مادون قرمز نزدیک بدست آورده شده است.
در بخش­های پایانی نیز پیشنهادات برای کارهای آتی و مراجع آورده شده است.
[۱] Comouflage
[۲] Pigment
***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

99