پژوهشگاه مواد و انرژیمواد و فناوریهای پیشرفته2783-08107220180823Thermo mechano-chemical synthesis, physical characterization and magnetic properties of Co-Mg-ferrite nanoparticlesسنتز ترمو- مکانوشیمیایی ، بررسی خواص فیزیکی و مغناطیسی نانو ذرات فریت کبالت – منیزیم169130410.30501/jamt.2018.91304FAوحید عباسی چیانهگروه مهندسی معدن و مواد، دانشگاه صنعتی ارومیهعبداله حاج علیلودانشکده مهندسی مواد، دانشگاه تبریزJournal Article20190729Co-Mg-Ferrite single phase is synthesized using mechanical alloying method. XRD and SEM were used in characterizing the samples. XRD results illustrate that after 30 hours of milling and sintering at 700oC, single phase of Co-Mg-ferrite is produced. Increasing the sintering temperature from 700 to 1100oC resulted in improved magnetic properties. Paramagnetic properties in samples sintered below 1000oC are dominant while sintering at 1100oC produced a strongly ferromagnetic state giving a well-formed sigmoid-shape hysteresis loop.جانشینی Mg<sup>2+</sup> در نانو ذرات فریت کبالت باعث بهبود خواصی از قبیل پایداری شیمیایی ، مقاومت به خوردگی ، ناهمسانگردی کریستال های مغناطیسی و خواص نوری - مغناطیسی می شود. در این تحقیق آلیاژ سازی مکانیکی به عنوان یک روش ساده و ارزان برای تولید نانو ذرات فریت کبالت - منیزیم به کار گرفته شد و خواص فیزیکی و مغناطیسی فریت به دست آمده بررسی شده است. به منظور مشخصهیابی محصولات از پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. شکل ذرات پودری حاصل از آسیاب نامنظم و اندازه شان در محدوده 5-48 نانومتر می باشد. نتایج XRD نشان داد پس از 30 ساعت آسیاکاری و زینتر در دماهایی بیش از ºC 700 تک فاز فریت کبالت - منیزیم تشکیل شد و اندازه دانه ها از 33 تا 85 نانومتر و کرنش شبکه 88/0 تا 75/0 درصد تخمین زده شد. با افزایش دمای زینترینگ از 700 تا ºC 1100 خواص مغناطیسی تک فاز تولید شده بهبود یافته و نفوذ پذیری مغناطیسی با افزایش دمای زینترینگ به دلیل تغییر ساختاری افزایش یافت. آنالیز نتایج نشان داد در دمای زینترینگ پایین (زیر ºC 1000) خواص پارامغناطیسی و در دمای بالاتر از ºC 1000 حالت فرومغناطیس شدید با حلقه پسماند S شکل بر نمونه حاکم است.پژوهشگاه مواد و انرژیمواد و فناوریهای پیشرفته2783-08107220180823Enhanced mechanical properties of pure aluminum by friction stir processingبهبود خواص مکانیکی آلومینیوم خالص تجاری توسط فرایند اصطکاکی اغتشاشی7179130610.30501/jamt.2018.91306FAمحمود ابراهیمیگروه مهندسی مکانیک دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه مراغهشکوه عطاری لردانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایرانمحمدتقی صالحیدانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایرانJournal Article20190729In this work, commercial pure aluminum was subjected to friction stir processing (FSP) up to six passes, then, mechanical properties, electrical conductivity, and microstructure analysis of the processed samples were compared with the initial condition. Better yield strength, ultimate tensile strength, and hardness are achieved after imposing the process. Also, strengthening rate is reduced at the subsequent passes. It was found that hardness magnitude is decreased mildly by getting away from the center. Although material formability is reduced after the first pass, it is grown a little by adding the pass number. The microstructure analysis indicated that application of one pass FSP changes considerably grain size of the annealed aluminum and leads to extreme decrease of the high angle grain boundaries density which plays the main role in the reduction of electrical conductivity. Addition of FSP pass number leads to increment of dislocations density, transformation of low-angle to high-angle grain boundaries, and the further intersection of shear microbands, causing improvement of sample formability and electrical conductivity compared to the first pass. Therefore, this process has the capability for fabrication of pure aluminum with improved mechanical properties and acceptable electrical conductivity.در این پژوهش، نمونههای آلومینیوم خالص 1050 بطور موفقیتآمیزی تحت فرایند اصطکاکی اغتشاشی تا شش پاس قرار گرفته و سپس، خواص مکانیکی، الکتریکی و ریزساختاری نمونههای فراوری شده بدست آمده و با نمونه اولیه مقایسه گردیده است. نتایج حاکی از افزایش استحکام تسلیم، استحکام نهایی و سختی نمونه در اثر اعمال این فرایند میباشد. مشخص گردید، میزان بهبود خواص مکانیکی در پاسهای بعدی چشمگیر نیست و نیز میتوان گفت که با دور شدن از مرکز، مقدار میکروسختی بتدریج و با شیب ملایم کاهش مییابد. اگرچه شکلپذیری نمونه بعد از اعمال اولین پاس کاهش مییابد افزایش تعداد پاسها، مقدار شکلپذیری نمونه را در مقایسه با حالت تک پاسه بهبود میدهد. نتایج ریزساختاری نشان داد که با انجام یک پاس از فرایند مذکور، میکروساختار بشدت تغییر پیدا کرده و میزان مرزهای بزرگ زاویه بشدت افت پیدا میکند که میتواند دلیل اصلی کاهش هدایت الکتریکی نمونه یک پاسه در مقایسه با نمونه اولیه باشد. افزایش تعداد پاسها موجب افزایش چگالی نابجاییها، تبدیل مرزهای کوچک به بزرگ زاویه و تقاطع بالای میکروباندهای برشی بعد از اعمال هر پاس میگردد که موجب بهبود شکلپذیری نمونه و افزایش هدایت الکتریکی آن در مقایسه با نمونه تک پاسه میشود. لذا، این فرایند قابلیت لازم برای بهبود همزمان خواص مکانیکی و حفظ خواص الکتریکی را داراست.پژوهشگاه مواد و انرژیمواد و فناوریهای پیشرفته2783-08107220180823Synthesis and study of microstructure, mechanical and biocompatibility properties of Mg-Zn scaffoldsسنتز و بررسی خواص ریزساختاری، مکانیکی و زیست سازگاری داربست منیزیم – روی19299139310.30501/jamt.2018.91393FAزهرا سیدرئوفیدانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی مواد و متالورژی، کرج، ایرانJournal Article20190730The aim of this research is to synthesize and study the microstructure and mechanical properties of biodegradable Mg-Zn scaffolds for orthopedic applications. For this purpose, Mg-Zn scaffolds containing 3 and 5 wt. % Zn were prepared using 15, 25 and 35 Vol% of urea by powder metallurgy and were subjected to heat treatment at different temperatures of 500, 550, 565, and 580 °C to determine the optimum sintering temperature. Then, the chemical composition, microstructure and mechanical properties of the scaffolds were investigated. According to the results, the average diameter of macro- pores and micro- pores in the scaffolds are about 400-200 and less than 100 μm, respectively. The results showed that the compressive strength of Mg-Zn scaffolds increases with decreasing porosity amount. In fact, the porosity in the sample reduces the mechanical strength of the scaffold due to the stress concentrating areas and the reduction of the effective surface of scaffold against external stresses. Also, by increasing the Zn content, the strength of the Mg-Zn scaffold increases through the strength of the solid solution and dispersion strengthening. However, in all of the made scaffolds, the compressive strength is in the range of compressive strength of the human body's bone. The results of the SEM micrographs also showed that, by adding Zn, the intermetallic compounds Mg<sub>7</sub>Zn<sub>3</sub> and MgZn could be formed. The results of polarization test showed that, by adding 5 wt.% of Zn in comparison with samples containing 3 wt%, due to the formation of more intermetallic compounds, the corrosion resistance decreased. According to the results of cytotoxicity measurement, the cell viability of scaffolds containing 3 wt% Zn was higher than those containing 5 wt% Zn.هدف از تحقیق حاضر سنتز و مطالعه ریزساختار و خواص مکانیکی داربست زیست تخریب پذیر Mg-Zn جهت کاربردهای ارتوپدی می باشد. بدین منظور، داربست های Mg-Zn حاوی 3 و 5 درصد وزنی Zn با استفاده از ذرات اوره به میزان 15،25 و 35 درصد حجمی توسط روش متالورژی پودر ساخته شدند و برای تعیین دمای بهینه تف جوشی، نمونه ها تحت عملیات حرارتی در دماهای مختلف 500، 550، 565 و 580 درجه سانتی گراد قرار گرفتند. سپس ترکیب شیمیایی، میکروساختار و خواص مکانیکی داربست های ساخته شده تحت بررسی قرار گرفت. مطابق نتایج، اندازه میانگین ماکروتخلخل و میکرو تخلخل های حاصل در داربست های ساخته شده به ترتیب در حدود 400-200 و کمتر از 100 میکرون می باشد. نتایج نشان داد که تخلخل و حفرات موجود در نمونه ها به علت مناطق تمرکزدهنده تنش و کاهش سطح موثر قطعه در مقابل اعمال تنش خارجی، استحکام مکانیکی داربست ها را کاهش می دهند.همچنین با افزایش درصد Zn، از طریق مکانیزم استحکام دهی محلول جامد و پخشی، استحکام فشاری داربست های Mg-Zn افزایش یافت. نتایج حاصل از آنالیز SEM نیز نشان داد که با افزودن عنصر Zn ، ترکیبات بین فلزی Mg<sub>7</sub>Zn<sub>3</sub> و MgZn می تواند تشکیل شود. نتایج آزمون پلاریزاسیون نشان داد که با افزودن 5درصد وزنی Zn در مقایسه با نمونه های حاوی 3 درصد وزنی به علت تشکیل ترکیبات بین فلزی بیشتر، مقاومت به خوردگی کاهش یافت. مطابق نتایج آزمون ارزیابی سمیت سلولی، میزان زیست پذیری داربست های حاوی 3 درصد وزنی Zn، بالاتر از نمونه های حاوی 5 درصد وزنی Zn بدست آمد.پژوهشگاه مواد و انرژیمواد و فناوریهای پیشرفته2783-08107220180823Evaluation of temperature and electrolyte concentration in electropolishing process on corrosion resistance of Inconel 718 alloyبررسی اثر دما و غلظت الکترولیت در فرایند الکتروپولیش بر مقاومت به خوردگی آلیاژ اینکونل 71831399140410.30501/jamt.2018.91404FAحامد رحیمیمرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباداحسان صائب نوریمرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد0000-0001-6742-1975Journal Article20190730Improvement of the corrosion resistance capability by the electropolishing (EP) is one of the most importance process surface modification. In this paper, the effects of two variables perchloric acid concentration and bath temperature on the electropolishing process and the corrosion resistance performance of the Inconel 718 alloy were studied. Evaluation of microstructure and surface roughness quality before and after electropolishing process by the scanning electron microscopy (SEM) and surface roughness test were used, respectively. In order to determine voltage range and current electropolishing to I-V curves were used. The results showed that, obtain to uniform surface and without pores can be achieved only under the conditions has the electrolyte composition as 10 vol% H<sub>2</sub>O -70 vol% CH<sub>3</sub>COOH -20 vol% HClO<sub>4</sub> and bath temperature is 15 °C. Electropolishing rate in the above conditions at the grain boundaries and inside the grains came close together and lead to a smooth and uniform surfaces. The minimum surface roughness after electropolishing on the above condition amount 0.026 μm obtained. The results of the TOEFL polarization test in a solution of 0.5M H2SO4 + 0.01M KSCN indicated, electropolishing Inconel 718 alloy reduces the corrosion current density and become more Noble in potential (E<sub>corr</sub>). Electropolished samples under optimized conditions has exhibited the highest resistance to corrosion. The reason improving in the corrosion resistance Inconel 718 alloy by electropolishing that was attributed to the formation of very uniform oxide layer on surface and microstructure free of cavities.بهبود مقاومت به خوردگی توسط فرایند الکتروپولیش یکی از راههای مهم در فرایند اصلاح سطح میباشد. در این تحقیق اثر دو متغیر غلظت اسید پرکلریک و دمای حمام بر فرایند الکتروپولیش و تاثیر آن بر مقاومت به خوردگی آلیاژ اینکونل 718 بررسی شد. جهت بررسی ریزساختار و کیفیت زبری سطح، قبل و بعد از الکتروپولیش به ترتیب از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و آزمون زبری سنجی سطح استفاده شد. جهت تعیین محدوده ولتاژ و جریان الکتروپولیش از منحنیهای I-V استفاده شد. نتایج نشان داد دستیابی به سطحی یکنواخت و عاری از حفرات تنها در شرایطی حاصل میشود که ترکیب الکترولیت حاوی 20 درصد حجمی اسید پرکلریک و دمای حمام برابر °C<strong> </strong>15 باشد. تحت شرایط مذکور سرعت الکتروپولیش در مرزدانهها و درون دانهها به یکدیگر نزدیک شده و منجر به ایجاد سطحی صاف و یکنواخت می گردد. حداقل زبری سطح بعد از الکتروپولیش در شرایط بهینه µm 026/0 به دست آمد. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>+0.01M KSCN 0.5M نشان داد، الکتروپولیش موجب کاهش چگالی جریان خوردگی و نجیبتر شدن پتانسل خوردگی در آلیاژ شده است. نمونه الکتروپولیش شده در شرایط بهینه بیشترین مقاومت به خوردگی را از خود نشان داد. دلیل افزایش مقاومت به خوردگی در اثر الکتروپولیش به تشکیل لایه اکسیدی یکنواخت و ریزساختار عاری از حفرات در سطح نسبت داده شد.پژوهشگاه مواد و انرژیمواد و فناوریهای پیشرفته2783-08107220180823Simulation of the structure 58SiO2–38CaO–4P2O5 bioactive glass nanoparticles at atomic scale by molecular dynamicsشبیه سازی ساختار نانو ذرات شیشه زیست فعال 58SiO2 - 38CaO - 4P2O5 در مقیاس اتمی به روش دینامیک مولکولی41489142210.30501/jamt.2018.91422FAمحمد احمدیگروه بیومواد دانشکده مهندسی پزشکی ، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامیعلی اصغر بهنام قادرپژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته پژوهشگاه مواد و انرژیآزاده آصف نژادگروه بیومواد دانشکده مهندسی پزشکی ، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامیJournal Article20190730bioactive glasses are widely employed in repair and treatment of bone defects and also as an appropriate replacement for the ossicles in middle ear owing to their bonding ability to hard and soft tissues. In this research, the molecular dynamics package (GROMACS) was used to study the structure of bioactive glass synthesized by sol-gel method. To create related hydroxyl groups, the bioactive glass system was modeled. Then, a thermal cycle at temperature of 298-923 K with a constant rate was applied to the studied system and several parameters such as the internal structure, penetration coefficient, density and molecular weight, number of hydrogen bonding, bond length and bond angles were evaluated. Finally, the radial distribution functions were analyzed to study the structure of the bioactive glass, and the effect of the synthesis method on the bioactive glasses was also determined. The evaluation of the molecules density and simulation results of the bond angles and lengths indicated that materials are tend to be placed in the optimal condition and sustainable system. Due to the higher molecular weight of P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> and its lesser movement throughout the box, SiO<sub>2</sub> and CaO species played more important role in the uniform distribution of materials through the system. By determining the diffusion coefficient and molecules distribution via radial distribution function method in the simulation box, it was concluded that the system components had a fairly uniform distribution and there was an acceptable and logical distance between atoms in almost every moleculeشیشه زیست فعال به دلیل توانایی پیوند بافت نرم و سخت در ترمیم، درمان و شکسته بندی استخوان و نیز به عنوان جایگزینی مناسب برای استخوانچه های گوش مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله از شبیه سازی دینامیک مولکولی با استفاده از نرم افزار گرومکس برای مطالعه ساختار شیشه زیست فعال شبیه سازی شده به روش سل-ژل استفاده شد. برای ایجاد گروه های هیدروکسیل، سیستم شیشه زیست فعال مورد نظر مدل سازی شد. سپس یک سیکل حرارتی در بازه دمایی 298 الی 923 درجه کلوین با نرخ ثابت بر سیستم مورد مطالعه اعمال گردید و ساختار داخلی، ضریب نفوذ و چگالی جرم مولکولی، تعداد پیوند های هیدروژنی، طول پیوند و زوایای پیوندی مورد ارزیابی قرار گرفت. توابع توزیع شعاعی برای مطالعه ساختار شیشه زیست فعال نیز مطالعه شد. بررسی چگالی مولکول ها و نتایج شبیه سازی زوایا و طول پیوندها بیانگر تمایل مواد به قرارگیری در مکانِ بهینه و سیستم پایدار می باشد. بر اساس یافته های مرتبط با تحرک کمتر ریز ترکیب P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> در محیط جعبه شبیه سازی ، ریز ترکیبات SiO<sub>2</sub> و CaO در ایجاد توزیع یکنواخت ترکیبات و عناصر در سامانه تأثیرگذار هستند. با بررسی ضریب نفوذ و توزیع مولکولها به روش تابع توزیعی شعاعی در جعبه، و با اعتماد به نسبت خوشه ای شدن می توان ادعا نمود که اجزای موجود در سامانه، توزیع نسبتاً یکنواختی داشته اند و فاصله بین اتم ها در مولکول های گوناگون قابل قبول و منطقی است.پژوهشگاه مواد و انرژیمواد و فناوریهای پیشرفته2783-08107220180823Synthesis, Characterization and Investigation of Properties of Nanoemulsion Persian Cumin Essential Oilسنتز، مشخصه یابی و بررسی خواص نانوامولسیون بر پایه اسانس گیاهی زیره49569146610.30501/jamt.2018.91466FAمژگان حیدریپژوهشگاه مواد و انرژی، پژوهشکده نانوفناوری و مواد پیشرفته0000000322393864مژگان باقریپژوهشگاه مواد و انرژی، پژوهشکده نانوفناوری و مواد پیشرفته، کرجJournal Article20190731The aim of this research is to synthesize and study on a nanoemulsion bio-organic pesticide for higher efficiency and reducing chemical pesticide use. In this research, <em>Persian Cumin</em> essential oil were used, which can be applied as bio-organic pesticide and they are biocompatible, harmless to human beings and also animals; do not cause environmental pollution and agricultural products. Then various parameters of surfactant concentration, essential oil percentage, and sonication time were studied in order to prepare nanoemulsion systems. In order to study on physical stability of different nanoemulsion formulations, optical clarity, viscosity, pH and conductivity were measured. The size and morphology of nanoemulsion formulations were then analyzed by dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the nanoemulsions in concentration ranges of 1 to 5 % were stable (study during 14 months) and the mean droplets size of synthesized nanoemulsios was about 15 nm. Pesticide experiments showed that contact toxicity LC<sub>50</sub> of synthesized nanoemulsion against <em>Aphis gossypii</em> was obtained 3461.91 ppm, which demonstrated a significant increase in pesticide activity with increasing essential oil concentration.هدف از اجرای این کار، سنتز و بررسی آفت کش گیاهی نانوامولسیون شده به منظور افزایش کارآیی و کاهش مصرف سموم شیمیایی می باشد. در این تحقیق از اسانس گیاهی زیره که سازگار با محیط زیست می باشد و باعث آلودگی محیط زیست و محصولات کشاورزی نمی شود، بجای آفت کش طبیعی استفاده شد. برای تهیه نانوامولسیون ها، اثر چندین پارامتر از جمله میزان درصد ماده سورفاکتانت، زمان سونیکاسیون و غلظت اسانس مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی پایداری نانوامولسیون ها، آزمایشات متفاوتی مانند شفافیت نوری، اندازه گیری ویسکوزیته، pH، هدایت الکتریکی بر روی نمونه ها انجام شد. همچنین سایز و مورفولوژی نمونه ها بوسیله آنالیز پراکندگی نور دینامیکی و میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی شد. نتایج حاصله نشان داد که نانوامولسیون های سنتزشده در غلظت های 1 تا 5 درصد دارای پایداری مناسبی بوده (بررسی در مدت 14 ماه)، متوسط اندازه نانوامولسیون های سنتز شده 15 نانومتر می باشند. تست های آفت کشی بر روی نمونه های نانوامولسیون سنتز شده بر پایه اسانس گیاهی زیره، سمیت تماسی علیه شته جالیز <strong>(</strong>ppm 3461.91= LC<sub>50</sub>) نشان داد که این سمیت با افزایش غلظت، افزایش معنی داری را بیان می نمود.پژوهشگاه مواد و انرژیمواد و فناوریهای پیشرفته2783-08107220211103Study on effect of aluminum nitrate on conductivity properties of hydrogel nanocomposite based on Acrylic acid/CNTsبررسی تاثیرنیترات آلومینیم بر خواص رسانایی نانو کامپوزیت هیدروژلی بر پایه آکریلیک اسید/نانولوله کربن57619146710.30501/jamt.2018.91467FAحسن فتحی نژاد جیرندهیدانشگاه آزاد اسلامی واحد فراهان ، گروه شیمی, فراهان, ایرانمحمد رضا جاویدفردانشگاه آزاد اسلامی واحد فراهان ، گروه شیمی, فراهان, ایرانJournal Article13980509In this research, synthesis and evaluation of aluminium nitrate on the conductivity of hydrogel nanocomposite had been studied using acrylic acid monomer and single-walled carbon nanotubes. For this purpose, the water-based acrylic acid-based monomer was synthesized with optimal amounts to achieve a high-water absorption capacity of a hydrogel. The polymerization reaction was carried out in an aqueous medium by ammonium persulfate as initiator and methylene bisacrylamide as cross-linker. The hypothetical mechanism proposed for the formation of the hydrogel and its structure was confirmed by SEM and FTIR instruments. Then water absorption and swelling behavior in buffer solutions were examined. The results show that the synthesized hydrogels in water absorption capacity and conductance and electrical conductivity of single-walled carbon nanotube has increased by the addition of aluminium nitrate and sodium phosphate, conductivity is improved and 19.60m/S .the next step, the swelling rate of the hydrogel was investigated in buffer solutions of 4 and 9 that in the basic medium was 0.921 /g.<strong> در این تحقیق سنتز و بررسی تاثیر آلومینیم نیترات بر میزان رسانایی هیدروژل</strong><strong> نانو کامپوزیت</strong><strong> رسانا , با استفاده از منومر آکریلیک اسید و نانولوله های کربن مورد بررسی قرار گرفته است.به این منظور از طریق پیوندزنی مونومر آکریلیک اسید پایه آب با مقادیر بهینه برای رسیدن به یک هیدروژل با ظرفیت تورمی جذب آب بالا سنتز شد. واکنش پلیمریزاسیون در محیط آبی و در حضور آغازگر آمونیوم پرسولفات و شبکه ساز متیلن بیس آکریل آمید </strong><strong>انجام</strong><strong> گرفت. مکانیسم فرضی برای تشکیل هیدروژل پیشنهاد و اتصالات ساختاری و مورفولوژی آن توسط دستگاههای </strong><strong>FTIR</strong><strong> و </strong><strong>SEM</strong><strong> تایید شد. نتایج بدست آمده نشان داد هیدروژل سنتز شده دارای ظرفیت جذب آب مقطر بوده و میزان رسانایی و هدایت الکتریکی در آن بوسیله نانو لوله کربنی تک جداره افزایش یافته و با افزودن نیترات آلومینیوم و سدیم فسفات ، رسانایی </strong><strong> به مقدار </strong><strong>S/m</strong><strong>60/19 </strong><strong>گردیده است. در مرحله بعد ، میزان تورم هیدروژل در محلول های بافر </strong><strong> </strong><strong>4و9 مورد بررسی قرار گرفت که</strong><strong> در محیط</strong><strong> قلیایی</strong><strong> ، میزان جذب آب به عدد 921/0 در هر گرم حاصل گردید.</strong> پژوهشگاه مواد و انرژیمواد و فناوریهای پیشرفته2783-08107220180823A comprehensive theoretical study of Li2FeSiO4 polymorphs as Li-ion batteries cathode materials: DFT evaluationsبررسی نظری جامع پلیمورفهای مختلف Li2FeSiO4 به عنوان کاتد باتری لیتیم-یون با استفاده از نظریه تابعی چگالی63749146810.30501/jamt.2018.91468FAمحمد مهدی کلانتریانپژوهشگاه مواد و انرژی، مشکین دشت، البرز، ایران0000-0003-2105-1619سیروس عسگریدانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.Journal Article20190731Li<sub>2</sub>FeSiO<sub>4</sub> is one of the most promising cathode materials for application in high energy density Li-ion batteries. In order to evaluate the Li2FeSiO4 theoretically, its four known polymorphs are considered using density functional theory (DFT) framework. First, different DFT methods (LSDA/+U, GGA/+U) were employed for the best known polymorph (Pmn2<sub>1</sub>) in two atomic-radial frame works (R<sub>Fe</sub>=2.0 and R<sub>Fe</sub>=1.75). Then, the results were compared by the experimentally published data in order to determine better atomic-radial framework for each DFT methods, i.e. LSDA(+U) and GGA(+U). The selected optimum methods were used for evaluation of the other polymorphs. Structural properties, structural stability after Li extraction, relative thermodynamic stability, theoretical voltage and electrical properties were calculated for all the polymorphs. In all these investigations polymorphs properties have been compared. Results showed structural stability of all polymorphs after extraction of one Li per formula. The most energetically stable polymorphs were determined to be P2<sub>1</sub>/n and mod-Pmn2<sub>1</sub>, respectively. Using the performed theoretical studies, we proposed a number of mechanisms to understand behaviors of the cathode material.جهت انجام مطالعات نظری بر Li<sub>2</sub>FeSiO<sub>4</sub>،چهار پلیمورف شناخته شده از این ماده مورد بررسیهای نظریه تابعی چگالی (DFT) قرار گرفتند. در ابتدا، روشهای متنوع DFT (GGA/+U، LSDA/+U) در چارچوب دو نوع شعاع اتمی مختلف برای مشهورترین پلیمورف (Pmn2<sub>1</sub>) انجام شد. سپس، نتایج با دادههای آزمایشگاهی مقایسه شده و دقیقترین چارچوب/روشها انتخاب شده و سایر پلیمورفها با آنها بررسی شدند. خواص ساختاری، پایداری ساختار پس از خروج لیتیم، پایداری ترمودینامیکی این پلیمورفها نسبت به یکدیگر، ولتاژ نظری و خواص الکتریکی تمام پلیمورفها بررسی شد. در تمام این بررسیها پلیمورفهای مختلف با هم مقایسه شدند. با استفاده از این مطالعات نظری، مکانیزمهایی جهت درک رفتار این ماده کاتدی پیشنهاد شد.