پ۲۴۷۲۸
per
بررسی اثر Fe2O3 و TiO2 بر رفتار جذب UV در شیشه های سیستم SiO2-Na2O-CaO-Al2O3
نسترن باقرثانی
مهندسی مکانیک
۱۴۰۰
۱۱۶ص.
سی دی
کارشناسی ارشد
مکانیک مهندسی مواد سرامیک
۱۴۰۰/۰۳/۰۳
شیشه های جاذب UV، شیشه هایی هستند که اشعه فرابنفش را جذب کرده و محدوده طول موج نور مرئی را عبور دهند.حضور طولانی مدت در مقابل تابش فرابنفش، می تواند احتمال ابتلا به آسیب های حاد و مزمن پوستی، بینایی و حتی تخریب کل سیستم ایمنی بدن را بدنبال داشته باشد که این شیشه ها می توانند از این گونه آسیب ها جلوگیری کنند. در این میان شیشه های سودالایم به دلیل توانایی جذب بالا در محدوده UV با کنترل تغییرات ترکیبشان می توانند تبدیل به مواد جاذب در محدوده مذکور شوند.در پژوهش حاضر، پس از انتخاب ترکیب شیشه پایه در سیستم SiO2-Na2O-CaO-Al2O3، تاثیر افزودنی های مختلفی بررسی شد. برای این منظور با استفاده از ترکیب های شیمیایی انتخابی، مواد اولیه توزین و همگن سازی شده، سپس مخلوط مواد اولیه داخل بوته آلومینایی در کوره الکتریکی و در دمایc˚ 1500به مدت 4 ساعت و نیم ذوب شدند. مذاب شیشه در قالب های فولادی ضد زنگ پیش گرم شده، در دمای c˚500 ریخته گری شده و پس از نگهداری در دمای مذکور به مدت یک ساعت عملیات آنیل حرارتی انجام شد. از نمونه های ساخته شده الگوی XRD گرفته شد تا از آمورف بودن آن ها و عدم وجود هر گونه تبلور ناخواسته اطمینان حاصل شود. با توجه به طیف FTIR باند جذبی در عدد موج cm-1 487-475 مربوط به ارتعاشات خمشی Si-O-Si است. باند جذبی در عدد موج cm-1 773-768 مربوط به ارتعاشات کششی متقارن Si-O-Si است. باند جذبی در عدد موج cm-1 1042-1028 مربوط به ارتعاشات کششی نا متقارن Si-O-Si است. Fe2O3، TiO2 و CuO که به صورت منفرد اضافه شدند، در مقادیر مختلف نقش شبکه ساز و دگرگون ساز در شبکه شیشه ایفا کردند. با افزایش Fe2O3 لبه جذب شیشه ها از 290 تاnm 380 افزایش پیدا کرده و میزان عبور نور مرئی کاهش یافت (از 2/1تا 2 درصد اکسید آهن که به ازای هر 4/0 درصد افزایش اکسید آهن میزان افت عبور نور مرئی حدود 5 درصد بوده است و از 2 تا 4 درصد حدود 10 درصد افت در میزان عبور نور داریم). با افزودن 2/0، 4/0 و 8/0 درصد وزنی TiO2 نسبت به شیشه پایه، انرژی تراز فرمی به ترتیب به اندازه 3/0، 03/0 و 09/0 کاهش و در 6/0 و 1درصد وزنی به ترتیب به اندازه 11/0 و 16/0 افزایش یافته است. 5/1 درصد وزنی CuO موجب انتقال لبه جذب از 290 تاnm 340 شد و انرژی باند ممنوعه مستقیم را ازeV 80/3 تا eV49/3 کاهش داد. MnO2 در نقش دگرگون ساز موجب کاهش نظم ساختاری و افزایش انرژی اورباخ ازeV 18/0 تاeV 22/0 شد. سختی شیشه های آلاییده شده با 2/1 درصد Fe2O3، 4/0 درصد TiO2 و 5/1 درصد CuO و 2/0 درصد MnO2 بیشترین مقدار و به ترتیب 596، 605، 622 وMPa 608 است
UV-absorbing glasses are glasses that absorb ultraviolet rays and cross the wavelength range of visible light. Prolonged exposure to ultraviolet radiation can lead to acute and chronic skin damage, vision and even damage to the entire system. Follow the body's immunity that these glasses can prevent such damage. Sodium glass, meanwhile, can become an adsorbent in the UV range due to its high UV absorption ability by controlling changes in its composition. In present study, after selecting composition of the base glass in the SiO2-Na2O-CaO-Al2O3 system, the effects of various dopants investigated. For this purpose, using selected chemical compounds, the raw materials were weighed and homogenized, then the mixture of raw materials inside the alumina plant was melted in an electric furnace at a temperature of 1500 ° C for 4 and a half hours. The glass melt was preheated in stainless steel molds, cast at 500 ° C, and after storage at that temperature, heat annealing was performed for one hour. XRD patterns were taken from the fabricated samples to ensure that they were amorphous and free of any unwanted crystallization. According to the FTIR spectrum, the absorption band at the wave number 487-475 cm-1 is related to the bending vibrations of Si-O-Si. The absorption band at wavelength 773-768 cm-1 corresponds to symmetric tensile vibrations of Si-O-Si. The absorption band at wavelength cm-1 1042-1028 is related to asymmetric Si-O-Si tensile vibrations. Fe2O3,TiO2 and CuO Which were added individually in different amounts played the role of glass former and glass modifier. With the increasing of Fe2O3, the absorption edge of the glass increased from 290 to 380 nm and the amount of visible light transmission decreased.(From 1.2 to 2 percent of iron oxide, for every 0.4 percent increase in iron oxide, the rate of loss of visible light transmission is about 5 percent, and from 2 to 4 percent, we have a decrease of about 10 percent in the rate of light transmission). By adding 0.2, 0.4 and 0.8 wt% of TiO2 compared to the base glass, Fermi energy decreased by 0.3, 0.03 and 0.09, respectively, and at 0.6 and 1 wt%, respectively Increased by 0.11 and 0.16. 1.5 wt% CuO shifted the absorption edge from 290 to 340 nm and reduced the direct forbidden bandgap from 3.80 eV to 3.49 eV. MnO2 in the role of transformer reduced the structural order and increased the Urbach energy from 0.18 eV to 0.22 eV. The hardness of glass contaminated with 1.2% Fe2O3, 0.4% TiO2, 1.5% CuO and 0.2% MnO2 is the highest and 596, 605, 622 and 608 MPa, respectively
Investigation on Production of SiO2-Na2O-CaO-MgO-Al2O3 Soda-Lime glasses as UV Protection Sunglasses
باقرثانی،
نسترن
تهيه کننده
رضواني،
میلانی،
رسولی،
محمد
مصطفی
علی
استاد راهنما
استاد مشاور
استاد مشاور
تبریز
