دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 3 2026 09 23 Silk Fibroin-Lignin Nanofiber Dressing for the Treatment of Diabetic Wounds پانسمان نانولیفی فیبروئین ابریشم-لیگنین جهت درمان زخم‌های دیابتی 1 19 3665 10.47176/jame.45.3.1122 FA امیرحسین محمدی فرد دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران 0009-0008-6521-5594 مهشید خرازیها دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران 0000-0002-5782-8007 مسعود عطاپور دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران 0000-0001-6333-0179 Journal Article 2025 04 09 Introduction and Objectives: As the largest organ exposed to the external environment, the skin is highly susceptible to disruption due to trauma, burns, wounds, surgical interventions, chronic diseases (e.g., diabetes), or inflammatory dermatological reactions. The aim of this study was to fabricate and characterize silk fibroin-lignin nanofiber dressings for the treatment of diabetic wounds. Materials and Methods: Initially, silk fibroin was extracted from silkworm cocoons and nanofibers were fabricated at a voltage of 20 kV using lignin at ratios ranging from 1:5 and 1:6 and 1:7. Subsequently, the nanofibers were immersed in 96% ethanol for 30 minutes to carry out the crosslinking process. In the first step, scanning electron microscopy (SEM) was employed to investigate the morphological features. Then, mechanical, physical, antioxidant, cellular, and antibacterial evaluations were performed to assess the properties of an ideal wound dressing. Results: The results revealed that the composite fibers were uniform in structure across different ratios and possessed nanometer-scale diameters. The swelling rate of the composite samples increased from 359.99 ± 37.53% in pure silk fibroin samples to 468.37 ± 63.47%, indicating favorable stability. Antioxidant and antibacterial assays demonstrated that the addition of lignin enhanced both antioxidant and antibacterial activities. Furthermore, cell viability assessments showed that the presence of lignin did not exert any detrimental effects on the cells, and cell proliferation and growth were observed on the surface of the samples. Conclusion: Since achieving an ideal wound dressing requires critical biological properties, these nanofibers due to their hydroxyl and methoxy phenolic groups in lignin exhibit unique advantages in physical properties, antioxidant activity, antibacterial effects, and cell adhesion. These characteristics make them a promising candidate for biomedical applications, particularly wound healing, and tissue regeneration. مقدمه و اهداف: پوست به‌عنوان بیشترین عضوی که در معرض محیط بیرونی قرار دارد می‌تواند به راحتی به دلیل تروما، سوختگی، زخم، جراحی و بیماری‌های مزمن یا واکنش‌های پوستی التهابی مختل شود. هدف از انجام این پژوهش، ساخت و مشخصه‌یابی پانسمان نانوالیاف فیبروئین ابریشم-لیگنین جهت درمان زخم‌های دیابتی می‌باشد. مواد و روش‌ها: در ابتدا فیبروئین ابریشم از پیله‌های کرم ابریشم استخراج شد و با نسبت‌های 1:5، 1:6 و 1:7 لیگنین، در ولتاژ 20 کیلوولت، نانوالیاف تولید گردید. سپس، نانوالیاف به مدت 30 دقیقه جهت انجام فرایند اتصال عرضی در اتانول 96 درصد غوطه‌ور شد. در گام نخست، به منظور بررسی ویژگی‌های مورفولوژی، از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. سپس، جهت دستیابی به خواص یک پانسمان ایده‌آل، ارزیابی‌های مکانیکی، فیزیکی، آنتی‌اکسیدان، سلولی و ضدباکتریایی صورت گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد که الیاف کامپوزیتی در نسبت‌های مختلف یکنواخت بوده و دارای ابعاد نانومتری است. میزان تورم در نمونه‌های کامپوزیتی نسبت به نمونه فیبروئین ابریشم خالص از 37/53 ± 359/99 درصد به 63/47 ± 468/37 درصد رسید و پایداری مناسبی ارائه نمود. خواص آنتی‌اکسیدانی و ضدباکتریایی نشان داد، با اضافه شدن لیگنین، فعالیت آنتی‌اکسیدانی و ضدباکتری افزایش یافت. همچنین در بررسی زنده‌مانی سلولی پانسمان مورد نظر مشاهده شد که وجود لیگنین اثر نامطلوبی بر سلول‌ها نداشته و تکثیر و رشد سلول‌ روی سطح نمونه‌ها مشاهده شد. نتیجه‌گیری: از آنجایی که جهت دستیابی به یک پانسمان ایده‌آل خواص زیستی حائز اهمیت است، این نانوالیاف به دلیل گروه‌های فنولی هیدروکسیل و متوکسی موجود در لیگنین، خواص منحصربه‌فردی را بر خواص فیزیکی، آنتی‌اکسیدان، ضد‌‌باکتریایی و چسبندگی سلولی ارائه می‌دهد که می‌تواند آن را گزینه مناسبی جهت کاربردهای زیست پزشکی از جمله بهبود و ترمیم زخم نماید.

https://jame.iut.ac.ir/article_3665_6915849303a3fe93657587cb9c469f00.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 3 2026 09 23 Studying the Effect of Reduced Graphene Oxide on the Microstructure and Biomechanical Properties of Akermanite Ceramics بررسی تاثیر اکسید گرافن کاهش‌یافته بر ریزساختار، خواص مکانیکی و خواص زیستی سرامیک آکرمانیت 21 37 3688 10.47176/jame.45.3.1131 FA فرزاد مالمیر گروه مواد و متالورژی، دانشکده معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، ایران مهدی کلانتر گروه مواد و متالورژی، دانشکده معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، ایران 0000-0002-3713-215X مژده عزیزی گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه علم و هنر، یزد، ایران مسعود مشرفی فر گروه مواد و متالورژی، دانشکده معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، ایران Journal Article 2025 05 18 Introduction and Objectives: Ceramics based calcium silicate such as Akermanite (Ca2MgSi2O7) are suitable bioactive materials for bone tissue engineering applications. However, they suffer from poor mechanical properties. So, additives like graphene or its derivatives are used. In this regard, in this study, reduced graphene oxide (0.5%, 1%, and 1.5% by weight) has been employed as a reinforcement. Materials and Methods: The mixture of raw materials (akermanite and reduced graphene oxide to the desired ratio) went through various preparation stages followed by sintering process and finally, the sintered samples were characterized. Results: By increasing the weight percentage of reduced graphene oxide from zero (control sample) to 1.5 wt. %, a decrease in relative density from 94.9% to 89.3% and a reduction in compressive strength from 13 to 8 Mpa was observed. Toughness increased from 1.9 for the control sample to 4.2 for the 1 wt.% sample, it decreased to 2.7 MPa.m1/2 for a 1.5 wt.% sample, though. Similarly, the hardness increased from 435 for the control sample to 588 Vickers for the 1 wt.% sample, and decreased to 308 Vickers for the 1.5 wt.% sample. Conclusion: Among the composite specimens, the most homogeneous microstructure was related to the 1 wt.% sample with the highest mechanical properties (toughness and hardness). Graphene oxide not only does not prevent the formation of the apatite layer, but also encourages the formation of dense and fine apatite deposits on the surface of the composite sample. مقدمه و اهداف: سرامیک‌های برپایه سیلیکات کلسیم، مانند آکرمانیت (Ca2MgSi2O7)، مواد زیست‌فعال مناسبی جهت استفاده به‌عنوان ترمیم استخوان هستند اما خواص مکانیکی ضعیفی دارند. به همین دلیل، از مواد افزونی مانند گرافن یا مشتقات آن استفاده می‌کنند. در همین راستا، در این مطالعه از اکسید گرافن کاهش‌یافته (0/5، 1 و 1/5 درصد وزنی) به عنوان تقویت‌کننده استفاده شده است. مواد و روش‌ها: مخلوط مواد اولیه، شامل آکرمانیت و اکسید گرافن کاهش‌یافته به نسبت مورد نظر، مراحل مختلف آماده‌سازی را طی کرده و در ادامه، نمونه‌ها تحت فرآیند تف‌جوشی قرار گرفتند و درنهایت مشخصه‌یابی نمونه‌های تف‌جوشی‌شده انجام گرفت. یافته‌ها: با افزایش درصد وزنی اکسید گرافن کاهش‌یافته از صفر (نمونه شاهد) تا 1/5 درصد، کاهش چگالی نسبی از 94/9 به 89/3 درصد، کاهش استحکام فشاری از 13 به 8 مگاپاسکال مشاهده شد. چقرمگی از 1/9 برای نمونه شاهد به 4/2 MPa.m1/2 برای نمونه یک درصد وزنی افزایش یافته اما مجددا به 2/7 MPa.m1/2 برای نمونه یک و نیم درصد وزنی کاهش یافت. به‌طور مشابه سختی از 435 برای نمونه شاهد به 588 ویکرز برای نمونه یک درصد وزنی افزایش یافته اما مجددا به 308 ویکرز برای نمونه یک و نیم درصد وزنی یافت. نتیجه‌‌گیری: در بین نمونه‌های کامپوزیتی، همگن‌ترین ریزساختار مربوط به نمونه یک درصد وزنی با بالاترین خواص مکانیکی (چقرمگی و سختی) بود. اکسید گرافن، نه‌تنها مانع از تشکیل لایه آپاتیت نمی‌شود، بلکه زمینه‌ساز شکل‌گیری رسوبات آپاتیتی متراکم و ریز روی سطح نمونه کامپوزیتی است.

https://jame.iut.ac.ir/article_3688_d880067f879409df09ac50ba315707aa.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 3 2026 09 23 The Effect of Crystallization Process on Structural and Mechanical Properties of Zr65Cu15Ti13Ni7 Bulk Metallic Glass تاثیر فرایند تبلور بر خواص ساختاری و مکانیکی فلز شیشه‌ای حجیم Zr65Cu15Ti13Ni7 39 51 3737 10.47176/jame.45.3.1178 FA حسین‌علی طبیبیان مجتمع دانشگاهی علم مواد و مواد پیشرفته، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران علیرضا نصر اصفهانی مجتمع دانشگاهی علم مواد و مواد پیشرفته، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران 0009-0001-9968-8356 مجید طاووسی مجتمع دانشگاهی علم مواد و مواد پیشرفته، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران 0000-0003-1758-9192 Journal Article 2025 12 16 Introduction and Objectives: In the present study, a detailed study of the structural and phase changes of the Zirconium-based bulk metallic glasses during annealing process and its effect on the mechanical properties has been conducted. Materials and Methods: In this regard, Zr65Cu15Ti13Ni7 bulk metallic samples with dimensions of 2×30×30 mm3 were prepared using arc melting followed by injection casting in water-cooled copper mold. The heat treatment process has been done for prepared samples at 250-550 oC for 2 h. The resulting structures were examined using field emission scanning electron microscopy, differential thermal analysis, and X-ray diffractometry, and the mechanical behavior was investigated by performing a tensile test using an Instron testing machine. Results: The results showed heat treatment process at a temperature lower than the glass transition temperature can be effective in improving mechanical properties by increasing the number of shear bands. However, heat treatment at higher temperatures leads to the precipitation of CuZr and Cu10Zr7 intermetallic compounds, which greatly affect the mechanical properties and lead to a sharp decrease in tensile strength and elongation. Conclusion: The optimal heat treatment temperature was determined to be 250 °C, which leads to an increase in fracture strength to 1710 MPa and plastic ductility up to 1.65%. مقدمه و اهداف: در پژوهش حاضر، به بررسی دقیق تغییرات ساختاری و فازی فلز شیشه‌ای حجیم برپایه زیرکنیم در حین عملیات حرارتی و تاثیر آن بر خواص مکانیکی پرداخته شده است. مواد و روش‌ها: در این رابطه، قطعات حجیم از فلز شیشه‌ای Zr65Cu15Ti13Ni7 با ابعاد 2×30×30 میلی‌متر مکعب با استفاده از فرایند ذوب قوسی و ریخته‌گری تزریقی در قالب مسی آب‌گرد تهیه شد و پس از انجام عملیات حرارتی در محدوده دمای 250 الی 550 درجه سانتی‌گراد به مدت دو ساعت، مورد ارزیابی‌های ساختاری و فازی قرار گرفت. بررسی ساختارهای حاصل توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، آنالیز حرارتی افتراقی و دستگاه پراش‌سنج پرتو ایکس و بررسی رفتار مکانیکی با انجام تست کشش با استفاده از دستگاه تست اینسترون دنبال شد. یافته‌‌ها: نتایج حاصل نشان داد که انجام عملیات حرارتی در دمای کمتر از دمای انتقال به شیشه، می‌تواند در بهبود خواص مکانیکی از طریق افزایش تعداد نوارهای برشی موثر باشد. این در حالی است که، انجام عملیات حرارتی در دماهای بالاتر منجر به رسوب ترکیبات بین فلزی CuZr و Cu10Zr7 می‌شود که به‌شدت بر خواص مکانیکی موثر بوده و منجر به کاهش شدید استحکام کششی و درصد ازدیاد طول می‌شود. نتیجه‌گیری: دمای بهینه عملیات حرارتی در این تحقیق، 250 درجه سانتی‌گراد تشخیص داده شد که منجر به افزایش استحکام نهایی به 1710 مگاپاسکال و درصد ازدیاد طول به 1/65 درصد می‌شود.

https://jame.iut.ac.ir/article_3737_3db11d259a9db7fb8965bdf25ec850b9.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 3 2026 09 23 Synthesis, Microstructural Characterization, and Mechanical Properties of a Layered Hybrid Aluminum-Matrix Composite Containing SiC Reinforcements and Iron-Based Amorphous Particles تولید و مشخصه‌یابی ریزساختاری و خواص مکانیکی کامپوزیت هیبریدی لایه‌ای زمینه آلومینیومی شامل تقویت‌کننده‌های ذرات SiC و ذرات آمورف پایه آهن 53 68 3738 10.47176/jame.45.3.1168 FA محمدرضا رضائی دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران 0000-0001-6961-4463 رضا ناظم‌نژاد دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران علیرضا سراوانی دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران Journal Article 2025 10 29 Introduction and Objectives: One effective approach for enhancing the mechanical properties of metal matrix composites is the design of architected layered heterogeneous structures. Hence, the present study aimed to develop aluminum matrix hybrid composites reinforced with SiC ceramic particles and iron-based amorphous particles, featuring a heterogeneous layered architecture and to investigate their mechanical properties. Materials and Methods: The heterogeneous structure comprised alternating layers of pure aluminum and composite material with varying thicknesses, fabricated via powder metallurgy using spark plasma sintering (SPS). The microstructural and phase characteristics of the composites were investigated using scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), and X-ray diffraction (XRD). The relationship between microstructure and mechanical properties was subsequently analyzed. Results: Microstructural analyses, including porosity evaluation and density measurements, demonstrated enhanced densification during sintering with increasing pure aluminum layer thickness. In addition, the distribution of reinforcement particles was improved by increasing the volume fraction of the pure aluminum layers relative to the composite layers. Phase analysis of all sintered samples confirmed the preservation of the amorphous nature of the iron-based reinforcement particles and revealed no evidence of interfacial reaction products at the reinforcement–matrix interfaces. Mechanical experiments showed a favorable combination of high strength and ductility, with a compressive strength of up to 191 MPa and a fracture strain of 20% in samples with a higher volume fraction of composite layers. Furthermore, increased ductility was observed with a higher volume fraction of pure aluminum layers. Conclusion: The introduction of a layered heterogeneous architecture in the hybrid composite, through modification of consolidation behavior and reinforcement particle distribution, resulted in superior mechanical properties compared to those of the homogeneous composite. مقدمه و اهداف: یکی از روش‌های بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت‌های زمینه فلزی، ایجاد ساختار ناهمگن لایه‌ای در آن‌ها است. براین اساس، این پژوهش با هدف توسعه کامپوزیت زمینه آلومینیومی با ساختار لایه‌ای حاوی تقویت‌کننده‌های هیبریدی ذرات سرامیکی SiC و ذرات آمورف پایه آهن و بررسی خواص مکانیکی آن انجام شد. مواد و روش‌ها: ساختار ناهمگن متشکل از لایه‌های متناوب آلومینیوم خالص و کامپوزیت با ضخامت‌های مختلف ازطریق روش متالورژی پودر و به‌کارگیری روش تف‌جوشی به‌کمک قوس پلاسما ایجاد شد. ویژگی‌های ریزساختاری و فازی کامپوزیت‌های تولیدی توسط میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپ نوری و پراش پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفت و ارتباط آن‌ها با خواص مکانیکی مشخص شد. یافته‌ها: مطالعات ریزساختاری شامل بررسی مقدار تخلخل به‌همراه نتایج چگالی‌سنجی، نشان از بهبود رفتار چگالش کامپوزیت‌های لایه‌ای حین فرایند تف‌جوشی با افزایش ضخامت لایه آلومینیوم خالص داشت. همچنین، توزیع ذرات تقویت‌کننده با افزایش کسر حجمی لایه آلومینیوم خالص نسبت به لایه کامپوزیتی بهبود یافت. یافته‌های مربوط به تغییرات فازی در تمام نمونه‌های تف‌جوشی‌شده، نمایانگر عدم تغییر ماهیت ذرات تقویت‌کننده و همچنین عدم تشکیل محصولات شیمیایی در مرز مشترک ذرات تقویت‌کننده و زمینه حین عملیات تف‌جوشی بود. خواص مکانیکی کامپوزیت حاصل نشان از استحکام و انعطاف‌پذیری بالای کامپوزیت‌های تولیدی داشت به‌نحوی که استحکام فشاری 191 MPa و کرنش شکست 20 درصد برای نمونه دارای کسر حجمی بالاتر از لایه کامپوزیتی به‌دست آمد. نتیجه‌گیری: ایجاد ساختار لایه‌ای در کامپوزیت هیبریدی با تغییر رفتار چگالش و توزیع ذرات تقویت‌کننده، موجب بهبود خواص مکانیکی در مقایسه با کامپوزیت همگن شد.

https://jame.iut.ac.ir/article_3738_16738419b15b05e74e1ecb164430bfa8.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 3 2026 09 23 Heat-Induced Effects on Microstructure Evolution and Mechanical Properties in Dissimilar Resistance Spot Welding of HSLA440 and DP590 Advanced Automotive Steels اثرات ناشی از گرما بر تکامل ریزساختار و خواص مکانیکی در جوشکاری نقطه‌ای مقاومتی غیرمشابه فولاد‌های پیشرفته خودرویی HSLA440 و DP590 69 85 3743 10.47176/jame.45.3.1162 FA امیر سیاوش مجاور دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران 0009-0002-7755-432X سعید شبستری دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران 0000-0002-2791-6321 روح‌اله عشیری دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران 0000-0001-7461-1371 Journal Article 2025 11 15 Introduction and Objectives: In this study, the microstructural and mechanical properties of dissimilar resistance spot welds between DP590 and HSLA440 steels were investigated, with a focus on the effect of welding current. Materials and Methods: For this purpose, steel sheets were prepared in accordance with AWS D1.1 standard. Welding was performed using currents ranging from 7 to 11 kA (in 1 kA increments), followed by mechanical testing and characterization. Tensile shear tests were conducted at a crosshead speed of 1 mm/min, and hardness tests were carried out for the 8 and 10 kA welds. Furthermore, fracture surface and weld microstructure analyses were performed using optical and scanning electron microscopy. Results: Weld nugget was mainly consisted of lath martensite; its volume fraction increased with current and decreased toward base metal. In DP590, the supercritical and intercritical regions were martensitic and the subcritical region was tempered. In HSLA440, the supercritical regions showed martensite, the intercritical regions showed a combination of martensite and ferrite, and the subcritical region showed grain growth.Tensile strength enhanced from 10.84 kN (for 7 kA) to 24.34 kN (for 10 kA). Fracture mode shifted from interfacial to pull-out above 9 kA. Hardness increased with current, peaking at 430 HV (10 kA). Conclusion: An increase in welding current caused to increase in nugget size and peak load. Also, softening was more pronounced on the HSLA440 side. The sample welded at a current of 10 kA with a tensile failure mode and maximum strength, hardness, and elongation was the optimal sample. مقدمه و اهداف: در مطالعه حاضر، خواص ریزساختاری و مکانیکی جوش مقاومتی نقطه‌ای نامشابه فولادهای DP590/HSLA440 با تمرکز بر اثر جریان جوشکاری بررسی شده است. مواد و روش‌ها: برای این منظور، ورق‌‌‌های فولادی مطابق استاندارد AWS D1.1 آماده‌سازی شدند و پس از انجام جوشکاری در شدت جریان‌های 7 تا 11 کیلوآمپر (با پله یک کیلوآمپری) آزمون‌های مکانیکی و مشخصه‌یابی انجام شدند. آزمایش کشش با نرخ کشش یک میلی‌متر بر دقیقه و آزمایش ریزسختی برای دو جریان 8 و 10 کیلوآمپر انجام شد. همچنین، بررسی سطح شکست و ریزساختار جوش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و نوری انجام شد. یافته‌ها: دکمه جوش عمدتا مارتنزیت صفحه‌ای بود؛ کسرحجمی آن با افزایش جریان بیشتر و تا فلز پایه کاهش یافت. در DP590، نواحی فرا‌بحرانی و میان‌بحرانی مارتنزیتی و ناحیه زیربحرانی تمپر شده بود. در HSLA440، نواحی فرا‌بحرانی مارتنزیت، میان‌بحرانی ترکیب مارتنزیت و فریت و ناحیه زیربحرانی رشد دانه را نشان دادند. نتایج آزمون کشش نشان دادند که حداکثر نیروی اتصال با افزایش جریان از 7 به 10 کیلوآمپر از 10/84 به 24/34 کیلونیوتن رسید. تغییر مدشکست از مد فصل مشترکی به کندگی نیز با افزایش جریان به بالاتر از 9 کیلوآمپر مشاهده شد. با افزایش شدت جریان سختی در ناحیه جوش افزایش یافت به‌طوری‌که مقدار آن در جریان 10 کیلوآمپر به 430 ویکرز رسید. نتیجه‌گیری: با افزایش شدت جریان جوشکاری، قطر دکمه جوش و درپی آن استحکام اتصال افزایش یافت و همچنین، پدیده نرم‌شدگی در سمت HSLA440 مشاهده شد. نمونه جوشکاری‌شده در جریان 10 کیلوآمپر با مدشکست بیرون‌کشیدگی وحداکثر استحکام، سختی و ازدیاد طول، به‌عنوان نمونه بهینه بود.

https://jame.iut.ac.ir/article_3743_0937fb5864ed06ffb59ae5f9b5ed67a9.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 3 2026 09 23 Investigating the Role of Substituted Cations (Mn4+ and Ni2+ Replacing Al3+) in the Microwave Dielectric Behavior of Cordierite Electroceramics بررسی نقش کاتیون‌های جانشین (Mn4+ و Ni2+ به جای Al3+) بر رفتار مایکروویو دی‌الکتریک الکتروسرامیک‌های کوردیریتی 87 107 3744 10.47176/jame.45.3.1174 FA محمدمهدی رشیدی گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه میبد، یزد، ایران مهدی فیض‌پور گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه میبد، یزد، ایران 0000-0002-2594-8151 هادی برزگر بفروئی گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه میبد، یزد، ایران 0000-0002-1155-9956 Journal Article 2025 12 02 Introduction and Objectives: Cordierite ceramics (Mg2Al4Si5O18) are recognized as advanced dielectric materials due to their low dielectric constant, very low dielectric loss, high thermal stability, and optimal performance in microwave and millimeter-wave frequency ranges. These materials are utilized in fifth- and sixth-generation (5G and 6G) communication systems. This study investigates the simultaneous substitution effects of Mn⁴⁺ and Ni²⁺ cations for Al³⁺ on the densification, crystalline structure, microstructure, mixing entropy (ΔSmixing), and dielectric properties of cordierite ceramics. Materials and Methods: Samples with different substitution levels (0, 0.25, and 0.50) were prepared by the solid-state synthesis method and subsequently sintered at various temperatures. Phase and microstructural analyses were carried out using X-ray diffraction, Raman spectroscopy, and scanning electron microscopy. A network analyzer was employed to measure the dielectric properties at microwave frequencies. In addition, the mixing entropy and lattice distortion were measured, analyzed, and discussed. Results: It was observed that substituting Mn4+ and Ni2+ for Al3+ results in achieving the maximum density at a temperature about 100 °C lower than that of pure cordierite. X-ray diffraction and Raman spectroscopy analyses indicated that a complete solid solution is formed at x=0.25, whereas increasing x to 0.50 results in the appearance of a secondary phase, Mg1.16Mn0.84Si2O6, in addition to the cordierite phase. Microstructural observations also revealed that the average grain size increases with higher substitution levels. The optimal microwave dielectric properties were obtained for Mg2Al3.75(Mn4+Ni4+)0.25Si5O18, with εᵣ= 4.58, Q×f =107333 GHz, and τf = –14.7 ppm/°C, while the value of ΔSmixing was measured to be 2.30 J/mol · K. Conclusion: Controlled substitution of Mn4+ and Ni2+ at an appropriate sintering temperature enables simultaneous optimization of dielectric properties and thermal stability. مقدمه و اهداف: سرامیک‌های کوردیریتی (Mg2Al4Si5O18)، به‌دلیل ویژگی‌هایی همچون ثابت دی‌الکتریک پایین، اتلاف دی‌الکتریک بسیار پایین، پایداری حرارتی بالا و عملکرد مطلوب در فرکانس‌های مایکروویو و میلی‌متر، به‌عنوان مواد دی‌الکتریک پیشرفته در نسل‌های پنجم و ششم ارتباطات (5G و 6G)، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این پژوهش به بررسی اثر جانشینی هم‌زمان کاتیون‌های Mn4+ و Ni2+ به‌جای Al3+ بر چگالش، ساختار کریستالی، ریزساختار، انتروپی اختلاط (ΔSmixing) و خواص دی‌الکتریک کوردیریت پرداخته است. مواد و روش‌ها: نمونه‌هایی با مقادیر جانشینی مختلف (0، 0/25 و 0/50)، با روش سنتز حالت جامد تهیه و سپس در دماهای مختلف سینتر شدند. بررسی‌های فازی و ریزساختاری با استفاده از پراش پرتو ایکس، طیف‌سنجی رامان و میکروسکوپ الکترونی روبشی، مورد مطالعه قرار گرفت. از تحلیل‌گر شبکه جهت اندازه‌گیری خواص دی‌الکتریک در فرکانس‌های مایکروویو استفاده شد. همچنین انتروپی اختلاط و اعوجاج شبکه اندازه‌گیری و مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. یافته‌ها: جانشینی Mn4+ و Ni2+ به‌جای Al3+، موجب دستیابی به بیشنه دانسیته در دمایی حدود 100°C پایین‌تر نسبت به کوردیریت خالص شد. نتایج XRD و رامان نشان داد در 0/25=x، محلول جامد کامل تشکیل می‌شود اما در 0/50 =x، علاوه‌بر فاز کوردیریت، فاز ثانویه Mg1.16Mn0.84Si2O6 نیز ظاهر می‌گردد. بررسی ریزساختاری، افزایش میانگین اندازه دانه‌ها را با افزایش جانشینی تأیید کرد. بهترین خواص مایکروویو برای Mg2Al3.75(Mn4+Ni2+)0.25Si5O18 با 4/58=εr و Q×f=107333 GHz و τf=-14/7 ppm/°C به‌دست آمد و مقدار ΔSmixing=2/30 J/mol.K اندازه‌گیری شد. نتیجه‌گیری: جانشینی کنترل‌شده Mn4+ و Ni2+ در دمای سینتر مناسب، بهینه‌سازی هم‌زمان خواص دی‌الکتریک و پایداری حرارتی را امکان‌پذیر می‌سازد.

https://jame.iut.ac.ir/article_3744_56517f19aa289885c43e8db9137fb1b0.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 3 2026 05 24 Comparison of the Properties of PVA/ZnO Hydrogels Prepared by Different Methods for Biological Applications مقایسه خواص هیدروژل‌های PVA/ZnO تهیه‌شده به روش‌های مختلف برای کاربردهای زیستی 109 126 3745 10.47176/jame.45.3.1167 FA آذین پیدایش گروه علمی مهندسی شیمی، واحد ماهشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، ماهشهر، ایران 0000-0002-0292-4237 الناز فرزین فر گروه مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ماهشهر، ایران 0009-0007-1931-7306 فاطمه عرب گل مرکز آموزش عالی فنی و مهندسی، فنی و مهندسی بوئین زهرا، گروه مهندسی شیمی، مواد و پلیمر، بوئین زهرا، قزوین، ایران 0000-0002-0192-557X Journal Article 2025 10 30 Introduction and Objectives: Considering the increasing need for biocompatible materials in medicine, designing hydrogels with optimal mechanical and biological properties has become important. Polymeric hydrogels, such as polyvinyl alcohol, are widely used in medical applications due to their biocompatibility, high swelling capacity, and mechanical properties similar to those of body tissues. Incorporating nanoparticles, such as zinc oxide, can further enhance their properties. In this study, for the first time, the effect of different physical crosslinking methods and the addition of zinc oxide nanoparticles on the mechanical and biological properties of poly(vinyl alcohol) hydrogels was investigated. Materials and Methods: Nanocomposite hydrogels containing different percentages of zinc oxide nanoparticles were prepared by two different physical methods, with and without a cross-linking agent. A combination of these two methods was also used. The morphology and structure of the hydrogels were characterized using scanning electron microscopy (SEM) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). The mechanical properties and biocompatibility were evaluated by tensile testing and cell viability measurement for biological applications. Results: The hydrogel containing 15% zinc oxide nanoparticles, prepared with the cross-linking agent and the freeze–thaw method, showed the highest tensile strength (37.5 MPa), elongation at break (55%), storage modulus (23 MPa), and cell viability (70%). The microscopic images and spectroscopy results indicated the formation of a strong hydrogel network and strong hydrogen bonds, which improved the mechanical and biological properties. In addition, increasing the percentage of zinc oxide nanoparticles enhanced the biocompatibility of the samples. Conclusion: A suitable combination of the preparation method and the amount of zinc oxide nanoparticles can improve the mechanical and biological properties of poly(vinyl alcohol) hydrogels and make these materials suitable for medical and biological applications. مقدمه و اهداف: با توجه به نیاز روزافزون به مواد زیست‌سازگار در پزشکی، طراحی هیدروژل‌هایی با خواص مکانیکی و زیستی اهمیت یافته است. هیدروژل‌های پلیمری مانند پلی‌وینیل الکل به‌دلیل زیست‌سازگاری، تورم بالا و خواص مکانیکی مشابه بافت بدن، کاربرد پزشکی دارند و افزودن نانوذرات مانند اکسید روی می‌تواند خواص آن‌ها را بهبود بخشد. در این مطالعه، برای نخستین بار تأثیر روش‌های مختلف پیوند عرضی فیزیکی بر خواص مکانیکی و زیستی هیدروژل‌های پلی‌وینیل الکل حاوی نانوذرات اکسید روی بررسی شد. مواد و روش‌ها: هیدروژل‌های نانوکامپوزیتی حاوی درصدهای مختلف نانوذرات اکسید روی به دو روش فیزیکی متفاوت، با و بدون افزودن عامل شبکه‌ای‌کننده تهیه شدند. ترکیبی از این دو روش نیز استفاده شد. مورفولوژی و ساختار هیدروژل‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی مادون قرمز مشخص شد. خواص مکانیکی و زیست‌سازگاری از طریق آزمون کشش و میزان بقای سلول جهت کاربردهای زیستی ارزیابی گردید. یافته‌ها: هیدروژل حاوی ۱۵ درصد نانوذره، تهیه‌شده با عامل شبکه‌ای‌کننده و روش انجماد-ذوب، بیش‌ترین مقاومت در برابر شکست (37/5 مگاپاسکال)، درصد افزایش طول (55%)، مدول ذخیره‌ای (23 مگاپاسکال) و درصد زنده‌مانی سلول (70%) را نشان داد. تصاویر میکروسکوپی و طیف‌سنجی، بیانگر تشکیل شبکه هیدروژلی مستحکم و پیوندهای هیدروژنی قوی بود که بهبود خواص مکانیکی و زیستی را موجب شد. همچنین افزایش درصد نانوذرات اکسید روی باعث افزایش سازگاری زیستی نمونه‌ها گردید. نتیجه‌گیری: ترکیب مناسب روش تهیه و میزان نانوذرات اکسید روی، می‌تواند خواص مکانیکی و زیستی هیدروژل‌های پلی‌وینیل الکل را بهبود دهد و این مواد را برای کاربردهای پزشکی و زیستی قابل‌توجه سازد.

https://jame.iut.ac.ir/article_3745_6d3a2d24eb109dddf78374fe5d0ee067.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 3 2026 09 23 Production of UV-Absorbing Zinc Oxide Nanoparticles by Green Synthesis Using Green Tea Extract تولید نانوذرات اکسید روی جاذب اشعه ماورای بنفش به روش سنتز سبز به کمک عصاره چای سبز 127 143 3762 10.47176/jame.45.3.1182 FA زهرا زارعی بخش مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران کاظم طهماسبی پژوهشکده سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران 0000-0001-6612-6798 Journal Article 2026 01 18 Introduction and Objectives: Zinc oxide nanoparticles were synthesized as ultraviolet absorbers using green tea extract as a reducing and stabilizing agent. Materials and Methods: Green tea extract, which was obtained by brewing 10 g of green tea in 100 ml of distilled water at a temperature of 60 to 80 °C, was added dropwise to a zinc acetate solution, and then a diluted oxalic acid solution was added dropwise to it. The mixture was stirred at 75 °C for 2 hours to precipitate at pH 7. The resulting powder was dried in an oven for 12 hours and heat-treated in an electrical furnace at 450 °C. Results: X-ray diffraction and scanning electron microscope analyses showed that the synthesized nanoparticles have a porous structure with an average crystallite size of about 24 nm. Fourier Transform Infrared spectroscopy confirmed the presence of O–H, C–H, C=O and C–O surface active groups. Calcination of the resulting powder at 450°C resulted in an increase in the intensity of the Zn–O bond, improved crystallinity and enhanced ultraviolet absorption. Ultraviolet–visible spectroscopy of this sample revealed an absorption peak at 370 nm, and Energy Dispersive spectroscopy analysis confirmed the high purity of the final product. Conclusion: This study declares that green tea extract can be used as a natural and biocompatible agent in the synthesis of zinc oxide nanoparticles with desirable morphological and optical properties. The produced nanoparticles absorb ultraviolet radiation efficiently. مقدمه و اهداف: در این پژوهش، نانوذرات اکسید روی جاذب اشعه ماورای بنفش با استفاده از عصاره چای سبز به‌عنوان عامل کاهنده و پایدارکننده سنتز شدند. مواد و روش‌ها: عصاره چای سبز که با دم‌کردن 10 گرم چای سبز داخل 100 میلی‌لیتر آب مقطر در دمای 60˚C تا 80˚C به‌دست‌آمده بود، به‌صورت قطره‌ای به محلول استات روی اضافه گردید و سپس محلول رقیق‌شده اگزالیک اسید به‌صورت قطره‌ای به آن اضافه شده و روی همزن در دمای 75˚C به‌مدت دو ساعت قرار گرفت تا رسوب‌گذاری در pH هفت انجام شود. پودر حاصل داخل خشک‌کن به‌مدت 12 ساعت خشک شد و داخل کوره در دمای 400˚C عملیات حرارتی شد. یافته‌ها: آنالیزهای پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دادند که نانوذرات سنتزشده دارای ساختار متخلخل با اندازه متوسط بلورک حدود 24 نانومتر هستند. طیف‌سنجی مادون‌قرمز حضور گروه‌های فعال سطحی O–H و C–H و C=O و C–O را تأیید کرد. کلسینه‌کردن پودر حاصل در دمای 450˚C، منجر به افزایش شدت باند Zn–O و بهبود میزان بلورینگی و ارتقاء جذب اشعه فرابنفش گردید. طیف‌سنجی محدوده طیف مرئی و ماورای بنفش این نمونه، پیک جذبی در طول‌موج 370 نانومتر را آشکار ساخت و آنالیز طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس خلوص بالای محصول نهایی را تأیید کرد. نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان می‌دهد که عصاره چای سبز، می‌تواند به‌عنوان یک عامل طبیعی و زیست‌سازگار در سنتز نانوذرات اکسید روی با ویژگی‌های مطلوب مورفولوژی و قابلیت جذب اشعه ماورای بنفش استفاده شود.

https://jame.iut.ac.ir/article_3762_9332c513ef44b682e9347822c2e457ac.pdf