دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 4 2026 12 22 Fabrication and Characterization of Keratin Coating on Magnesium Substrate for Bone Implant Application ساخت و مشخصه‌یابی پوشش کراتین بر زیرلایه منیزیمی جهت کاربرد کاشتنی استخوان 1 14 3689 10.47176/jame.45.4.1127 FA فرنوش معینی‌پور دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران 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 05 07 <strong>Introduction and Objectives:</strong> Keratin coatings have attracted attention as a novel solution for controlling the rate of substrate degradation and corrosion and enhancing bone regeneration due to their unique properties. The aim of the present study is to develop a keratin coating on magnesium alloy in order to control its corrosion behavior.<br><strong>Materials and Methods:</strong> In this study, keratin was extracted from pigeon feathers following the protocol described in previous research. To enhance substrate adhesion, the magnesium alloy was alkalized prior to coating. The morphology and thickness of the keratin coating were optimized by varying the electrospray duration (30, 60, 90, and 120 minutes). Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) was employed to confirm the successful extraction of keratin, while potentiodynamic polarization tests were conducted to assess the corrosion resistance of the coated samples.<br><strong>Results:</strong> The infrared spectroscopy results revealed characteristic peptide bonds corresponding to amide I (1635 cm⁻¹), amide II (1531 cm⁻¹), and amide III (1238 cm⁻¹). Furthermore, the water contact angle of samples coated with keratin for 30, 60, 90, and 120 minutes decreased progressively to 54 ± 1°, 49 ± 2°, 45 ± 2°, and 41 ± 0.5°, respectively, indicating enhanced surface wettability.<br><strong>Conclusion: </strong>The results of this study demonstrate modifications in surface properties such as roughness and wettability, along with a significant enhancement in the corrosion resistance of AZ91 alloy coated with keratin. This improvement is attributed to the formation of an effective physical barrier and the excellent biocompatibility of keratin, suggesting its potential for broad applications in the medical field. <strong>مقدمه و اهداف:</strong> پوشش‌های کراتین، به دلیل خواص منحصر‌به‌فرد خود، به عنوان یک راهکار نوین در کنترل نرخ تخریب و خوردگی زیرلایه و تقویت بازسازی استخوان مورد توجه قرار گرفته‌اند. هدف از پژوهش حاضر، توسعه پوشش کراتین روی آلیاژ منیزیم به منظور کنترل رفتار خوردگی آن است.<br><strong>مواد و روش‌ها: </strong>در این پژوهش، کراتین از پر کبوتر براساس پروتکل ارائه‌شده در پژوهش‌های پیشین استخراج شد و جهت بهبود چسبندگی زیرلایه، فرایند قلیایی‌سازی آلیاژ پیش از پوشش‌دهی انجام شد. مورفولوژی و ضخامت پوشش کراتین با تغییر زمان الکترواسپری (30، 60، 90 و 120 دقیقه) بهینه‌سازی شد. از طیف‌‌سنجی مادون قرمز، جهت تایید استخراج کراتین و به منظور بررسی مقاومت در برابر خوردگی نمونه‌ها، آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی بر روی نمونه‌ها‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ انجام شد. <br><strong>یافته‌ها: </strong>نتایج طیف‌سنجی مادون قرمز، پیوندهای پپتیدی را که با آمید یک (عدد موجی <span dir="ltr">1635 cm^-1</span>)، دو (<span dir="ltr">1531 cm^-1</span>) و سه (<span dir="ltr">1238 cm^-1</span>) شناخته می‌شود را نشان می‌دهد و طبق نتایج، زاویه ترشوندگی در نمونه‌های حاوی پوشش کراتین بعد از (30، 60، 90 و 120 دقیقه پوشش‌دهی) به 1± 54، 2 ± 49، 2 ± 45 و 0/5 ± 41 درجه کاهش پیدا می‌کند. <br><strong>نتیجه‌گیری: </strong>نتایج این پژوهش نشان‌دهنده اصلاح خواص سطحی، هم‌چون زبری و ترشوندگی و بهبود قابل‌توجه خواص خوردگی آلیاژ AZ91 با پوشش کراتین است. این بهبود به دلیل ایجاد یک مانع فیزیکی مؤثر و همچنین زیست‌سازگاری بالای کراتین است که می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌های پزشکی داشته باشد. https://jame.iut.ac.ir/article_3689_39ea40e164f970c54b0530436d5a9f7a.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 4 2026 12 22 Fabrication and Characterization of an Electrochemical CD8⁺ T Cells Sensor Based on Polypyrrole/Reduced Graphene Oxide Composite ساخت و مشخصه‌یابی حسگر الکتروشیمیایی سلول‌های CD8+ T مبتنی بر کامپوزیت پلی‌پیرول و اکسید گرافن کاهش‌یافته 15 27 3704 10.47176/jame.45.4.1140 FA مریم عمو دانشکده مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران 0009-0005-4396-4509 حمیدرضا سلیمی جزی دانشکده مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران 0000-0002-8487-8712 شیدا لباف دانشکده مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران 0000-0003-1555-3874 فتح‌اله کریم‌زاده دانشکده مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران 0000-0001-9292-0020 Journal Article 2025 07 28 <strong>Introduction and Objectives: </strong>Detecting the CD8⁺ T cell biomarker—a key indicator of immunological diseases—is often slow with current methods. This research aims to develop a sensitive, accurate, and easy-to-use electrochemical biosensor, utilizing reduced graphene oxide and polypyrrole nanocomposite, for on-site, sensitive, accurate, and rapid detection of CD8⁺ T cells. <br><strong>Materials and Methods: </strong>The polypyrrole/reduced graphene oxide composite was deposited onto the sensor's working electrode using cyclic voltammetry with 15, 20, and 25 cycles, corresponding to sample codes A15, A20, and A25. To prepare the sample containing the polypyrrole and graphene oxide composite with the selected number of cycles under a UV lamp (sample code B20), the same procedure was repeated, followed by characterization of the samples. Antibody immobilization was then performed on the developed electrode, and sensor performance was assessed using differential pulse voltammetry. <br><strong>Results: </strong>FESEM imaging revealed that the sample A20 had a more uniform and porous surface morphology compared to the sample B20. According to the differential pulse voltammetry results, an increase in the concentration of CD8⁺ T cells led to a decrease in current intensity. Based on the calibration curve, the detection limit was determined to be seven cells.ml^-1, indicating the high sensitivity of the sensor in identifying CD8⁺ T cells.<br><strong>Conclusion: </strong>Sample A20 was identified as the optimal structure for application in electrochemical biosensors based on Ppy-rGo composite to detect CD8⁺ T cells. <strong>مقدمه و اهداف:</strong> شناسایی نشانگر زیستی سلول‌های CD8⁺ T، یک شاخص کلیدی بیماری‌های ایمنی‌شناسی، با روش‌های فعلی زمان‌بر است. هدف از این پژوهش، توسعه یک حسگر زیستی الکتروشیمیایی حساس، برپایه نانوکامپوزیت پلی‌پیرول و اکسید گرافن کاهش‌یافته جهت تشخیص سلول‌های CD8⁺ T با قابلیت مراقبت در محل، دقت، حساسیت بسیار مناسب و ساده می‌باشد.<br><strong>مواد و روش‌ها: </strong>فرایند رسوب‌دهی کامپوزیت پلی‌پیرول و اکسید گرافن کاهش‌یافته با رویکرد ولتامتری چرخه‌ای، با تعداد سیکل‌های 15، 20 و 25 (کد نمونه‌های <span dir="ltr">A20 ،A15</span> و A25) روی الکترود کار حسگر انجام شد. برای تهیه نمونه با کامپوزیت پلی‌پیرول و اکسید گرافن با تعداد سیکل بهینه تحت لامپ فرابنفش (کد نمونه B20)، تکرار و نمونه‌ها مشخصه‌یابی شدند. آنتی‌بادی روی الکترود توسعه‌یافته ایموبلایز گردید و عملکرد حسگر با آزمون ولتامتری پالسی تفاضلی انجام شد.<br><strong>یافته‌ها: </strong>تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی نشان داد که نمونه A20 در مقایسه با نمونه B20، دارای مورفولوژی سطحی یکنواخت‌تر و متخلخل‌تر است. براساس نتایج ولتامتری پالس تفاضلی، افزایش غلظت سلول‌های CD8⁺ T، منجر به کاهش شدت جریان شد. با توجه به منحنی کالیبراسیون، حد تشخیص برابر با هفت سلول در میلی‌لیتر تعیین شد که نشان‌دهنده حساسیت بالای حسگر در شناسایی سلول‌های CD8⁺ T است.<br><strong>نتیجه‌گیری: </strong>نمونه A20، به‌عنوان ساختار بهینه برای کاربرد در حسگرهای زیستی الکتروشیمیایی شناسایی شد. https://jame.iut.ac.ir/article_3704_9308b0d6e5898366a4a986bc33f3d3e7.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 4 2026 07 01 Wet-Chemical Synthesis and Cathodic Evaluation of Calcium-Doped Lanthanum Ferrite Perovskite Nanoparticles سنتز شیمیایی تر و ارزیابی کاتدی نانوذرات پروسکایتی فریت لانتانوم آلایش‌یافته با کلسیم 29 54 3760 10.47176/jame.45.4.1173 FA مریم اکبری اقدم دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران 0009-0000-6659-3089 مهدی داراب دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران 0000-0001-5376-8142 روح‌اله عشیری دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران 0000-0001-7461-1371 Journal Article 2025 12 17 <strong>Introduction and Objectives:</strong> The development of stable cathode materials for intermediate-temperature solid oxide fuel cells remains a significant challenge. The perovskite oxide La_1-xCa_xFeO_3-δis considered a promising cathode candidate due to its favorable mixed ionic–electronic conductivity and stability, and the possibility of tailoring its structural properties. However, the synthesis of single-phase La_1-xCa_xFeO_3-δ typically requires high calcination temperatures and long processing times. The present study aims to synthesize phase-pure La_1-xCa_xFeO_3-δ using a co-precipitation method at the lowest possible temperature and shortest processing time.<br><strong>Materials and Methods:</strong> La_0.65Ca_0.35FeO_3-δ cathode powder was synthesized via a co-precipitation route and subsequently calcined at various temperatures after drying. The optimized powder was then employed in the fabrication of symmetric fuel cells deposited on Yttria-stabilized Zirconia electrolytes with a Gadolinium-Doped Ceria buffer layer.<br><strong>Results: </strong>Simultaneous thermal analysis and X-ray diffraction analyses revealed complete formation of the orthorhombic perovskite phase (Pnma) at approximately 700 °C. Fourier transform infrared spectroscopy confirmed the complete removal of nitrate group and the formation of metal–oxygen bonds. Field emission scanning electron microscopy images showed a nanostructured morphology with an average particle size of 26.57 nm. The optimized sample exhibited a thermal expansion coefficient of 11.3308×10⁻⁶ °C⁻¹, which is compatible with common electrolytes. Electrochemical impedance spectroscopy showed the minimum values for the ohmic and polarization resistances to be 1.439 Ω·cm² and 0.242 Ω·cm², respectively, at 800 °C.<br><strong>Conclusion: </strong>The co-precipitation method was found to be effective for synthesizing phase-pure La_0.65Ca_0.35FeO_3-δ with a desirable nanostructure and appropriate electrochemical properties, thus serving as an efficient and cost-effective alternative for the preparation of solid oxide fuel cells catalyst. <strong>مقدمه و اهداف: </strong>توسعه کاتدهای پایدار برای پیل‌های سوختی اکسید جامد با دمای عملکرد میانی چالشی مهم است. پروسکایت فریت لانتانوم آلایش یافته با کلسیم La_1-xCa_xFeO_3-δ، به‌دلیل رسانایی دوگانه و پایداری مناسب و امکان بهبود ویژگی‌های ساختاری، گزینه‌ای امیدوارکننده برای کاتدهای پیل سوختی اکسید جامد محسوب می‌شود. بااین‌حال، سنتز فاز تک‌فاز آن معمولا به دما و زمان بالایی نیاز دارد. هدف این پژوهش، سنتز فاز خالص La_1-xCa_xFeO_3-δ با استفاده از روش همرسوبی در حداقل دما و زمان ممکن است. <br><strong>مواد و روش‌ها:</strong> پودر کاتدی La_0.65Ca_0.35FeO_3-δ، به‌روش همرسوبی سنتز و پس از خشک‌سازی، در دماهای مختلف کلسینه شد. سپس پودر بهینه برای ساخت سلول‌های متقارن پیل روی الکترولیت زیرکونیای پایدارشده با ایتریا با لایه بافر سریای آلاییده‌شده با گادولینیوم به‌کار رفت.<br><strong>یافته‌ها:</strong> نتایج آنالیزحرارتی هم‌زمان و پراش پرتو ایکس، تشکیل کامل فاز پروسکایتی ارتورومبیک را در دمای حدود <span dir="ltr">700°C</span> نشان داد. طیف‌سنجی تبدیل فوریه فروسرخ نیز حذف کامل گروه‌های نیترات و شکل‌گیری پیوندهای فلزی–اکسیژنی را تأیید کرد. تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی، ذرات نانومتری با اندازه متوسط <span dir="ltr">26/57 nm</span> را نشان دادند. ضریب انبساط حرارتی نمونه بهینه <span dir="ltr">11/3308×10^-6 °C^-1</span> با الکترولیت‌های رایج سازگار بود. آزمون‌های طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی نیز کمترین مقاومت اهمی و پلاریزاسیون را در دمای <span dir="ltr">800°C</span>، به‌ترتیب <span dir="ltr">1/439 Ω·cm²</span> و <span dir="ltr">0/242 Ω·cm²</span> نشان دادند. <br><strong>نتیجه‌گیری:</strong> روش همرسوبی امکان سنتز موفق پودر La_0.65Ca_0.35FeO_3-δ با خلوص فازی بالا، ریزساختار نانومتری و عملکرد الکتروشیمیایی مناسب را در شرایط بهینه فراهم کرد که این ترکیب را به گزینه‌ای کارآمد و کم‌هزینه برای تولید پیل سوختی اکسید جامد تبدیل می‌کند. https://jame.iut.ac.ir/article_3760_27e8e17134dd7083b050476733207ea1.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 4 2026 12 22 Thermodynamic Analysis of Dissolution in Titanium Alloys Based on the Miedema Model تحلیل ترمودینامیکی انحلال در آلیاژهای برپایه تیتانیم بر مبنای مدل میدما 55 68 3761 10.47176/jame.45.4.1180 FA مسعود حسینی بالام مجتمع دانشگاهی علم مواد و مواد پیشرفته، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران مجید طاووسی مجتمع دانشگاهی علم مواد و مواد پیشرفته، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران 0000-0003-1758-9192 غلامرضا گردانی مجتمع دانشگاهی علم مواد و مواد پیشرفته، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران Journal Article 2025 12 16 <strong>Introduction and Objectives: </strong>The aim of this research is to implement the Miedema model in the thermodynamic analysis of dissolution in titanium-based alloys. <br><strong>Materials and Methods:</strong> In this regard, various components of the enthalpy of dissolution, including chemical enthalpy, elastic enthalpy, and structural enthalpy, along with the component related to the entropy of the state, were investigated for several binary titanium-transition elements alloys, and the Ω characteristic, which is a component consisting of the enthalpy of dissolution, entropy of the state, and average melting temperature, was introduced. <br><strong>Results:</strong> The results showed that the use of thermodynamic analyses relying on the Ω characteristic is well able to predict the solubility range in titanium-based alloys containing transition elements. It was found that the solubility range in titanium-based alloys occurs when the component Ω≤1. <br><strong>Conclusion:</strong> Finally, the proposed component was implemented for the ternary Ti-Zr-Cu alloys. It was found that the component with Ω≤1 is capable of well predicting the dissolution behavior in the studied alloy. <strong>مقدمه و اهداف:</strong> هدف از این تحقیق، پیاده‌سازی مدل میدما در تحلیل ترمودینامیکی انحلال در آلیاژهای برپایه تیتانیم می‌باشد.<br><strong>مواد و روش‌ها:</strong> در این رابطه، مؤلفه‌های مختلف آنتالپی انحلال شامل آنتالپی شیمیایی، آنتالپی الاستیک و آنتالپی ساختاری بر مبنای مدل میدما در کنار مؤلفه‌ مربوط به انتروپی وضعیتی در مورد چندین آلیاژ دوجزئی تیتانیم- عناصر انتقالی مورد بررسی واقع شد و مشخصه‌ Ω که یک مؤلفه‌ متشکل از آنتالپی انحلال، انتروپی وضعیتی و دمای ذوب میانگین می‌باشد، معرفی شد. <br><strong>یافته‌ها:</strong> نتایج حاصل نشان داد که استفاده از تحلیل‌های ترمودینامیکی با تکیه بر مشخصه‌ Ω به‌خوبی قادر به پیش‌بینی محدوده‌ انحلال‌پذیری در آلیاژهای بر پایه تیتانیم شامل عناصر انتقالی می‌باشد. مشخص شد که انحلال در آلیاژهای برپایه‌ تیتانیم وقتی اتفاق می‌افتد که 1≥Ω باشد. <br><strong>نتیجه‌گیری:</strong> درنهایت نیز مؤلفه پیشنهادی در مورد آلیاژهای سه‌جزئی Ti-Zr-Cu با مقادیر مختلف Ω پیاده‌سازی شد و نتایج حاصل با نتایج حاصل از آزمون‌های واقعی در محیط آزمایشگاه، راستی‌آزمایی گردید. مشخص شد که مقدار مؤلفه 1≥Ω به‌خوبی قادر به پیش‌بینی رفتار انحلال در آلیاژ مورد مطالعه است. https://jame.iut.ac.ir/article_3761_092cb13c22d51c22b9035a2b4fe76b00.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 4 2026 12 22 Investigating the Effect of the Concentration of Silver Nanoparticles in MAGIC-f Polymer Gel on the Absorbed Dose of Gamma Rays From 241Am and 137Cs Sources بررسی اثر غلظت نانوذرات نقره در ژل پلیمر MAGIC-f روی دز جذبی پرتو‌های گامای چشمه‌های 241Am و 137Cs 69 87 3776 10.47176/jame.45.4.1179 FA مژده نباتی گروه آموزشی فیزیک و مهندسی هسته‌ای، دانشکده فیزیک و مهندسی هسته‌ای، دانشگاه صنعتی شاهرود، سمنان، ایران حسین توکلی عنبران گروه آموزشی فیزیک و مهندسی هسته‌ای، دانشکده فیزیک و مهندسی هسته‌ای، دانشگاه صنعتی شاهرود، سمنان، ایران 0000-0002-4705-3885 Journal Article 2025 12 16 <strong>Introduction and Objectives: </strong>This study investigated the effect of silver nanoparticles (AgNPs) in MAGIC-f polymer gel on the absorbed dose of gamma rays from americium-241 (²⁴¹Am) and cesium-137 (¹³⁷Cs) sources. The main objectives were to evaluate changes in the transmission coefficient, linear and mass attenuation coefficients, linear energy absorption, and absorbed dose for different concentrations of AgNPs, and to compare the experimental behavior with theoretical results.<br><strong>Materials and Methods: </strong>MAGIC-f gel samples were prepared with 14 different concentrations of AgNPs (ranging from 0 to 1.22% by weight). After polymerization, the transmission spectra of the gels, both with and without nanoparticles, using a NaI(Tl) detector under irradiation from ²⁴¹Am (59 keV) and ¹³⁷Cs (662 keV) gamma-ray sources. Following background subtraction, the spectral data were used to calculate the target parameters.<br><strong>Results: </strong>Experimental results showed that adding AgNPs reduced the transmission coefficient: for ²⁴¹Am, it decreased from 0.895 (pure gel) to 0.810 (gel with 1.04 wt. % AgNPs), and for ¹³⁷Cs, from 0.891 to 0.859. Furthermore, the linear and mass attenuation coefficients for both gamma energies exhibited an increasing trend, and the absorbed dose parameter showed a measurable increase. Theoretical calculations indicated a decrease in the transmission coefficient for ²⁴¹Am from 0.745 (pure gel) to 0.670. In contrast, this parameter remained nearly constant for ¹³⁷Cs in the theoretical data.<br><strong>Conclusion: </strong>The findings indicate that silver nanoparticles, particularly at lower gamma energies, enhance the attenuation and absorption of gamma rays, thereby increasing the absorbed dose in the MAGIC-f polymer gel. <strong>مقدمه و اهداف:</strong> در این پژوهش، تأثیر نانوذرات نقره در ژل پلیمری MAGIC-f بر دز جذبی پرتوهای گامای چشمه‌های آمرسیوم-۲۴۱ (²⁴¹Am) و سزیم-۱۳۷ (¹³⁷Cs) بررسی شد. هدف مطالعه، ارزیابی تغییرات ضرایب عبور، تضعیف خطی و جرمی، جذب خطی انرژی و دز جذبی درصدهای مختلف نانوذرات نقره در ژل و مقایسه رفتار تجربی با نتایج تئوری بود.<br><strong>مواد و روش‌ها:</strong> ابتدا نمونه‌های ژل MAGIC-f در 14 غلظت مختلف از صفر تا 1/22 درصد وزنی نانوذرات نقره تهیه شدند و پس از پلیمریزاسیون، طیف پرتوهای عبوری از ژل پلیمر MAGIC-f در حضور و بدون حضور نانوذرات نقره با آشکارساز NaI(Tl) تحت تابش چشمه‌های <span dir="ltr">(59 keV) ²⁴¹Am</span> و <span dir="ltr">(662 keV) ¹³⁷Cs</span> قرار گرفتند. داده‌های طیفی پس از حذف زمینه، برای محاسبه پارامترهای هدف به‌کار رفتند.<br><strong>یافته‌ها:</strong> نتایج نشان داد برای داده‌های تجربی در انرژی پرتوهای گامای ²⁴¹Am، ضریب عبور از 0/895 برای ژل خالص به 0/810 برای نمونه‌ ژل با 1/04 درصد وزنی نانوذرات نقره کاهش یافت و در انرژی پرتوهای گامای ¹³⁷Cs از 0/891 به 0/859 رسید. همچنین ضریب تضعیف خطی و جرمی برای پرتوهای گامای هر دو چشمه روند افزایشی داشت و پارامتر دز جذبی نیز افزایش قابل‌اندازه‌گیری را نشان داد. برای داده‌های تئوری در انرژی پرتوهای گامای ²⁴¹Am، ضریب عبور از 0/745 برای ژل خالص به 0/670 کاهش یافت. این پارامتر در داده‌های تئوری چشمه ¹³⁷Cs تقریبا ثابت است و تغییر محسوسی ندارد.<br><strong>نتیجه‌گیری:</strong> یافته‌ها حاکی از آن است که نانوذرات نقره به‌ویژه در انرژی‌های پایین‌تر، موجب افزایش تضعیف و جذب پرتوهای گاما و دز جذبی می‌شوند. https://jame.iut.ac.ir/article_3776_2119b8d43eafcf353e07d7cb5554170b.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 4 2026 07 01 Studying the Effect of Strontium Oxide Doping in the Chemical Composition of Bioactive Glass on the Distribution of Bridging/Non-Bridging Oxygens Using Molecular Dynamics Simulation مطالعه تاثیر آلایش اکسید استرانسیم در ترکیب شیمیایی شیشه زیست‌فعال بر توزیع اکسیژن‌های پل‌زن/غیرپل‌زن با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی 89 102 3769 10.47176/jame.45.4.1187 FA امیرحسین مغنیان مهندسی مواد، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران 0000-0001-9303-3351 Journal Article 2026 01 31 <strong>Introduction and Objectives: </strong>The use of bioactive glass in therapeutic applications is a promising and developing field of research to improve the treatment process, made these biomaterials one of the reliable options in tissue engineering. In this study, the effect of strontium oxide contamination in the chemical composition of bioactive glass 70S on its structural and biological properties was examined. <br><strong>Materials and Methods: </strong>In this study, the structure of bioactive glass 70SiO₂-(30-x)CaO-xSrO (x= 0 and 5 mol.%) synthesized by melt-quenching method was simulated through molecular dynamics and lAMMPS software. <br><strong>Results: </strong>According to the results of the pair distribution function and the angle distribution function, the average length of the Si-O, Si-BO, and Si-NBO bonds was reported to be 1.61, 1.62, and 1.58 (Å) respectively, and the angle size of the Si-O-Si and O-Si-O bonds was 147-151° and 109°, respectively. The distribution of bridging oxygens and non-bridging oxygens in the BG-S5 sample also decreased and increased by 0.42% and 0.21%, respectively compared to the BG-S10 sample. In addition, an increase in the pH of the simulated body fluid was reported by the day of seven immersion due to the release of ions from the glass surface, and an improvement of 17.26 % in the growth and proliferation of MC3T3-E1 cells in the BG-S5 sample compared to the BG-S10 sample on the day of seven cultures was confirmed (****p<0.0001). <br><strong>Conclusion:</strong> Molecular dynamics simulation is a powerful tool in order to accurately predict the structural properties of bioactive glass before synthesis in vitro conditions, and the BG-S5 sample was proposed in bone tissue engineering due to its optimal bioavailability. <strong>مقدمه و اهداف:</strong> استفاده از شیشه‌های زیست‌فعال در کاربردهای درمانی به‌منظور بهبود روند درمان، یک زمینه تحقیقاتی امیدوارکننده درحال‌توسعه می‌باشد که این مواد زیستی را به یکی از گزینه‌های قابل‌اطمینان در مهندسی بافت تبدیل کرده است. در این پژوهش، تاثیر آلایش اکسید استرانسیم در ترکیب شیمیایی شیشه زیست‌فعال 70S بر خواص ساختاری و زیستی آن بررسی گردید.<br><strong>مواد و روش‌ها: </strong>در این پژوهش، ساختار شیشه زیست‌فعال (درصد مولی 5 و 0 =x) 70SiO₂-(30-x)CaO-xSrO سنتزشده به روش ذوبی-آبدهی، از طریق دینامیک مولکولی و نرم‌افزار لمپس شبیه‌سازی شد. <br><strong>یافته‌ها: </strong>با توجه به نتایج حاصل از تابع توزیع پیوندی و تابع توزیع زاویه‌ای، میانگین طول پیوندهای <span dir="ltr">Si-BO ،Si-O</span> و Si-NBO، به‌ترتیب <span dir="ltr">1/62 ،1/61 Å</span> و 1/58 گزارش گردید و اندازه زاویه پیوند Si-O-Si و O-Si-O، به‌ترتیب در محدوده 151-147 درجه و 109 درجه بود. همچنین میزان توزیع اکسیژن‌های پل‌زن و غیرپل‌زن در نمونه BG-S5 نسبت به نمونه BG-S10، به‌ترتیب 0/42 و 0/21 درصد کاهش و افزایش یافت. ضمن این‌که افزایش pH محلول شبیه‌سازی‌شده بدن تا روز هفت غوطه‌وری، به دلیل رهایش یون‌ها از سطح شیشه گزارش شد و بهبود 17/26 درصدی رشد و تکثیر سلول‌های MC3T3-E1 در نمونه BG-S5 نسبت به نمونه BG-S10 در روز هفت کشت تایید گردید (<span dir="ltr">****p<0/0001</span>). <br><strong>نتیجه‌گیری:</strong> شبیه‌سازی دینامیک مولکولی یک ابزار قدرتمند به‌منظور پیش‌بینی دقیق خواص ساختاری شیشه‌های زیست‌فعال قبل از سنتز در شرایط برون‌تنی است و نمونه BG-S5 به دلیل داشتن قابلیت‌های زیستی بهینه، به‌منظور استفاده در مهندسی بافت استخوان پیشنهاد گردید. https://jame.iut.ac.ir/article_3769_4625d8e31dad7d1c4c83399a6eb62f0c.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 4 2026 12 22 Synthesis and Structural Characterization of Zn- and Cd-Doped Li[Li₀.₂₀Mn₀.₅₄Ni₀.₁₃Co₀.₁₃]O₂ Cathodes to Improve Electrochemical Performance of Lithium-Ion Batteries سنتز و مشخصه‌یابی ساختاری مواد کاتدی Li[Li₀.₂₀Mn₀.₅₄Ni₀.₁₃Co₀.₁₃]O₂ آلایش‌شده با Zn و Cd برای بهبود عملکرد الکتروشیمیایی باتری‌های لیتیوم-یون 103 115 3777 10.47176/jame.45.4.1189 FA ریحانه اتفاق گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران و شرکت دانش بنیان نوآوران نانومقیاس برهان، مشهد، ایران امیرحسن امیری گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران 0000-0002-5149-9038 بشرا قنبری شوهانی گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران و شرکت دانش بنیان نوآوران نانومقیاس برهان، مشهد، ایران 0000-0003-2987-0141 نیما راسخ صالح گروه مهندسی مکانیک و هوافضا، واحد تهران شرق، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران 0009-0007-1933-822X Journal Article 2026 02 22 <strong>Introduction and Objectives:</strong> The growing demand for high-energy batteries has accelerated research on high-capacity lithium-rich cathodes. However, the aforementioned cathodes suffer from several drawbacks such as low electronic and ionic conductivity, which subsequently have adverse impact on their electrochemical performance. To overcome these issues, doping with metal ions is an effective strategy. This study aims to investigate the effects of Zn and Cd doping on structural and electrochemical behaviour of Li[Li₀.₂₀Mn₀.₅₄Ni₀.₁₃Co₀.₁₃]O₂ (LMNCO) cathode. <br><strong>Materials and Methods: </strong>Pure LMNCO cathodes and doped with Zn and Cd were synthesized by sol-gel method. The prepared electrodes were structurally examined using various characterization analyses, including XRD, FTIR, ICP-OES, and FESEM/EDX. To evaluate the electrochemical performance, galvanostatic charge/discharge measurements were carried out.<br><strong>Results:</strong> The results obtained from XRD analysis revealed that the cathodes doped with Zn or Cd possess layered α-NaFeO₂ structure like the one observed for the undoped cathode. Furthermore, the doping process resulted in increment in lattice parameters of a and c, providing more space for insertion/extraction of lithium ions into/from the cathode. According to electrochemical measurements, the samples included with Zn and Cd showed improved discharge capabilities (~ 273.7 and 281.3 mAh/g, respectively) compared to non-doped ones (249.7 mAh/g). <br><strong>Conclusion: </strong>Our findings confirm that the controlled doping of cathode with Zn and Cd can effectively stabilize the layered structure and improve electrochemical properties, offering promising design strategies for high-generation lithium-ion batteries. <strong>مقدمه و اهداف:</strong> تقاضای روزافزون برای باتری‌های پرانرژی، پژوهش روی کاتدهای غنی از لیتیوم با ظرفیت بالا را سرعت بخشیده است. بااین‌حال، این کاتدها از معایبی چون رسانایی الکترونی و یونی پایین رنج می‌برند که به نوبه خود بر عملکرد شیمیایی آن‌ها تأثیر منفی می‌گذارد. برای رفع این مشکلات، افزودن ناخالصی با یون‌های فلزی یک راه مؤثر می‌باشد که این مطالعه نیز با هدف بررسی اثر ناخالصی‌های Zn و Cd روی ساختار و عملکرد الکتروشیمیایی کاتد Li[Li₀.₂₀Mn₀.₅₄Ni₀.₁₃Co₀.₁₃]O₂ (LMNCO) صورت گرفت.<br><strong>مواد و روش‌ها:</strong> کاتدهای LMNCO بدون ناخالصی و همچنین آلایش‌شده با Zn و Cd با استفاده از روش سل–ژل سنتز شدند. برای بررسی ساختاری کاتدهای تهیه‌شده از آنالیز‌های مشخصه‌یابی مختلف شامل <span dir="ltr">ICP-OES ،FTIR ،XRD</span> و FESEM/EDX استفاده شد. برای بررسی عملکرد الکتروشیمیایی، اندازه‌گیری‌های شارژ/دشارژ گالوانواستاتیک انجام گرفت. <br><strong>یافته‌ها:</strong> نتایج آنالیز XRD نشان داد که کاتدهای آلایش‌شده با Zn و Cd از ساختار لایه‌ای α-NaFeO₂، نظیر آنچه برای کاتد آلایش‌نشده مشاهده شد، بهر‌ه‌مند هستند. هم‌چنین، فرآیند آلایش باعث انبساط جزئی پارامترهای شبکه‌ای a و c گردید، فاکتورهایی که قادر هستند فضای بیشتری برای ورود و خروج یون‌های لیتیوم به/از کاتد فراهم کنند. طبق اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی، هر دو ناخالصی Zn و Cd بهبود چشمگیری در ظرفیت دشارژ (به‌ترتیب <span dir="ltr">273/7 mAh/g</span> و 281/3) نسبت به نمونه بدون ناخالصی (<span dir="ltr">249/7 mAh/g</span>) نشان دادند. <br><strong>نتیجه‌گیری: </strong>یافته‌های ما نشان می‌دهند آلایش کاتد Li(Li0.2Mn₀.₅₄Ni₀.₁₃Co₀.₁₃)O₂ با Zn و یا Cd، می‌تواند به‌طور مؤثری خواص الکتروشیمیایی آن را بهبود بخشد و در نتیجه می‌تواند راهبردهای طراحی امیدبخشی برای نسل‌های پیشرفته‌ باتری‌های لیتیوم-یون ارائه دهد. https://jame.iut.ac.ir/article_3777_add7a048049671970976f3e18f21ade3.pdf

دانشگاه صنعتی اصفهان مواد پیشرفته در مهندسی 2251-600X 45 4 2026 12 22 Synthesis and Characterization of Sintered Glass-Ceramics from Industrial Wastes for Thermal Energy Storage Systems of Concentrated Solar Power Plants سنتز و مشخصه‌یابی شیشه-سرامیک‌های تف‌جوشی‌‌شده از ضایعات صنعتی برای کاربرد در سیستم ذخیره‌سازی انرژی حرارتی نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز 117 131 3778 10.47176/jame.45.4.1191 FA مجید باقری پژوهشکده مواد، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران 0000-0002-7055-1866 Journal Article 2026 03 14 <strong>Introduction and Objectives: </strong>This study investigated the feasibility of using industrial wastes to produce glass-ceramics suitable for thermal energy storage in concentrated solar power plants. The objective was to produce glass-ceramics from three types of industrial wastes and evaluate their corrosion resistance against molten carbonate salts as the heat transfer medium at high temperatures.<br><strong>Materials and Methods:</strong> For this purpose, three raw materials including blast furnace slag, ladle furnace slag, and artificial stone waste were used. The samples were sintered using a single-step method. Phase identification was performed by X-ray diffraction, and microstructure examination was conducted using scanning electron microscopy. Physical properties including density, water absorption, and Vickers hardness were measured, and specific heat capacity was determined by differential scanning calorimetry. Additionally, the samples were exposed to molten carbonate salt at 800°C for one week to evaluate their corrosion resistance.<br><strong>Results: </strong>The sample derived from ladle furnace slag, with its dense structure, exhibited the highest hardness (7.9 GPa) and the lowest water absorption (0.028%). The sample derived from blast furnace slag showed the highest specific heat capacity (~ 0.8 J/g·°C). The corrosion test also indicated excellent resistance of the ladle furnace slag-derived sample, with the lowest penetration depth and surface degradation against the molten salt.<br><strong>Conclusion: </strong>The glass-ceramic produced from ladle furnace slag, possessing a favourable combination of mechanical properties, physical characteristics, and corrosion resistance, is considered as a suitable and economical option in thermal energy storage systems in contact with molten carbonates. <strong>مقدمه و اهداف: </strong>در این پژوهش، امکان‌سنجی استفاده از ضایعات صنعتی برای تولید شیشه-سرامیک‌های مناسب جهت ذخیره‌سازی انرژی حرارتی در نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز بررسی شده است. هدف این مطالعه تولید شیشه-سرامیک از سه نوع ضایعات صنعتی و ارزیابی مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی با نمک‌های کربنات مذاب به‌عنوان محیط انتقال حرارت در دماهای بالا تعریف شد.<br><strong>مواد و روش‌ها:</strong> برای این منظور، از سه ماده اولیه شامل سرباره کوره بلند، سرباره کوره پاتیلی و ضایعات سنگ مصنوعی استفاده شد. نمونه‌ها با روش تک‌مرحله‌ای تف‌جوشی شدند. شناسایی فازها با پراش پرتو ایکس و بررسی ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام گرفت. خواص فیزیکی شامل دانسیته، جذب آب و سختی ویکرز اندازه‌گیری و ظرفیت گرمایی ویژه با آنالیز حرارتی تفاضلی روبشی تعیین شد. همچنین نمونه‌ها به مدت یک هفته در معرض نمک مذاب کربنات در دمای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد قرار گرفتند تا مقاومت به خوردگی آن‌ها ارزیابی شود.<br><strong>یافته‌ها:</strong> نمونه حاصل از سرباره کوره پاتیلی با ساختار متراکم، بالاترین سختی (7/9 گیگاپاسکال) و کمترین جذب آب (0/028 درصد) را داشت. نمونه حاصل از سرباره کوره بلند، بیشترین ظرفیت گرمایی ویژه (حدود 0/8 ژول بر گرم درجه سانتی‌گراد) را نشان داد. آزمون خوردگی نیز بیانگر مقاومت عالی نمونه حاصل از سرباره کوره پاتیلی با کمترین عمق نفوذ و تخریب سطحی در برابر نمک مذاب بود.<br><strong>نتیجه‌گیری:</strong> شیشه-سرامیک تولیدشده از سرباره کوره پاتیلی با داشتن ترکیب مطلوبی از خواص مکانیکی، فیزیکی و مقاومت به خوردگی، گزینه‌ای مناسب و اقتصادی برای کاربرد در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی حرارتی در مجاورت کربنات‌های مذاب محسوب می‌شود. https://jame.iut.ac.ir/article_3778_cab070d53bd0d200746fb852a922064a.pdf