الکترواسپینینگ
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت) + به همراه نسخه PDF
تعداد صفحه:82
رشته کارشناسی پیوسته – تکنولوژی نساجی
فهرست مطالب :
پیشگفتار ............................................................... آ – ت
فصل اول : کابرد نانو تکنولوژی در صنعت نساجی و آشنایی با علم الکترواسپینینگ
کاربرد نانو تکنولوژی در صنعت نساجی ...................................... 2
آشنایی با علم الکترو اسپینینگ ...................................... 2
فصل دوم: آشنایی با ساختار دستگاه الکترواسپینینگ و عوامل تاثیر گذار روی خواص نانو الیاف تولید شده به روش الکترواسپینینگ
آشنایی با ساختار دستگاه الکترواسپینینگ ..................................... 5
آشنایی با کارکرد دستگاه الکترواسپینینگ ........................................ 6
عوامل تاثیر گذار روی خواص نانو الیاف تولید شده به روش الکترواسپینینگ .................. 7
فصل سوم : تولید نانوفیلترها بروش الکترواسپینینگ محلولهای پلیمری
آشنایی باپوشش های دارای منافذ الکتروسپون با کارایی بالاجهت عمل فیلتراسیون ......... 9
مقدمه ............................................ 10
محلول های پلیمری به کار رفته در تولید فیلترها به روش الکترواسپینینگ ....... 12
دستگاه الکترواسپین و فرآیند ........................................... 13
روش الکترواسپینینگ محلول های پلیمری ................... 13
نتایج ........................................................ 16
نتیجه گیری ................................................ 20
فصل چهارم : تهیه لایه های الیاف پلی اتیلن اکسید / چیتوسان (chitosan) بوسیله الکترواسپینینگ و ارزیابی سازگاری زیستی
تهیه لایه های الیاف پلی اتیلن اکسید / چیتوسان (chitosan) بوسیله الکترواسپینینگ (ریسندگی ) و ارزیابی سازگاری زیستی ................................................ 22
روش تهیه لایه های الیاف پلی اتیلن اکسید / چیتوسان (chitosan) بوسیله الکترواسپینی 23
آماده سازی محلول های الکترواسپینی ............................................. 23
الکترواسپینینگ محلول ................................................. 24
نتایج ........................................................................... 25
انواع حلال های غشاء PEO ............................................. 25
میزان حجم های متفاوت غشاء PEO / Chitosan ........................... 25
میدان ها الکتریکی مختلف در غشاءچیتوسان / PEO ............................... 25
کشت سلولی ............................................. 27
نتیجه گیری .............................................. 28
فصل پنجم : تهیه نانولوله های کاربردی در صنعت نساجی با استفاده از روش الکترواسپینینگ
نساجی و نانو لوله های کاربردی .............................................. 30
آینده (الیاف) همراه با توانایی های حسی افزایش یافته ..................... 30
بر اساس تعداد دیواره ها , نانو تیوب ها می تواند بر 2 فهرست اصلی طبقه بندی شود ...... 31
الکترواسپینینگ ............................................................ 34
مواد و روش ها ........................................................... 35
آماده سازی محلول پلیمر/CNT ...................................... 36
1) پراکنش نانو تیوب ها .................................................. 36
2) انحلال پلیمر .............................................................. 37
3) مخلوط پلیمر و محلول نانو تیوب .................................................... 37
الکترواسپینی محلول پلیمر ..................................................... 37
پردازش و ویژگی سنسورهای بر اساسCNT ............................. 39
پردازش الیاف غیر پیچ خورده آمده از الکترواسپینی.............................. 39
خاصیت الیاف غیر پیچ خورده بدست آمده از الکترواسپینی ........................ 40
نتیجه گیری ......................................................... 47
فصل ششم : آشنایی باالکترواسپینینگ کلاژن
آشنایی باالکترواسپینینگ کلاژن ........................................ 49
مقدمه ........................................................................ 50
فرآیند الکترواسپینینگ ....................................................... 51
روش الکترواسپینینگ کلاژن ......................................................... 51
اسکلت هسته ................................................... 52
نتایج ............................................................ 54
نتیجه گیری .......................................................... 58
فصل هفتم : حفاظت الکترومغناطیسی مس / فولاد ضد زنگ / الیاف پلی آمید بدست آمده از الکترواسپینینگ
حفاظت الکترومغناطیسی مس / فولاد ضد زنگ / الیاف پلی آمید بدست آمده از الکترواسپینینگ بصورت کامپوزیت های پلی پروپیلن فشرده .................................. 61
آشنایی .................................................................. 61
مقدمه ......................................................... 61
گسترش کامپوزیت های رسانا همراه با خواص ESD و EMSE .................. 62
مواد ................................................................. 63
تولید نخهای هیبرید رسانا برای حلقه های ساخته شده , بوسیله تار و نخ پود تزئین شده . 64
پارچه های حلقوی – تاری پودی ................................................ 68
ساخت کامپوزیت های فشرده پارجه های حلقوی – تاری پوری ........................... 69
ارزیابی EMSE با موج ساده .................................................. 70
نتایج ...................................................... 73
واریانس یا اختلاف EMSE بوسیله کامپوزیت های رسانای مختلف ................. 73
آزمایش ESD همراه با / یا بدون کامپوزیت رسانا ................................... 77
نتیجه گیری ................................................................ 81
منابع و مأخذ ............................................................. 82
چکیده :
کاربرد نانو تکنولوژی در صنعت نساجی:
با توجه به پیشرفت روز افزون علم نانو تکنولوژی و گسترش آن در اکثر صنایع ، صنعت نساجی نیز از این اصل جدا نبوده و توانایی خود را برای ظهور در تمامی صنایع همراه با علوم دیگر نشان داده و به پیشرفت های قابل ملاحظه ای در این زمینه دست یافته است
امروزه دانشمندان به فناوری‌های لازم نانو دست یافته‌اند و تولید محصولات مختلف را از طریق این فناوری به حصول رسانده اند، تنها امروزه آنچه کم است تزریق نکردن کالاهای حاصل از این فناوری به بازارهای روزمره مردم عادی در مقیاس زیاد است.
اگر این امر صورت بگیرد بی‌شک با وسایلی روبرو می‌شویم که دنیای عادی ما را متحول می‌کند و امکانات بسیار نوینی را در اختیار می‌گیریم. به طور مثال لباس‌های حاصل از مواد نانو متری ،به گونه‌ای است که دیگر لباس نه لک می‌شود نه چروک می‌شود و ضمنا دارای خاصیت تهویه هوا و رطوبت هم خواهد بود.
اما سوالی که مطرح است این است که چگونه می توان کاربرد نانو را در صنعت نساجی نشان داد یا به طور واضح تر الیاف نانو به چه روشی در این صنعت گسترده تولید می شود .
پاسخ این سوال آسان است و آن عبارت است از علم (( الکترواسپینینگ)) .
آشنایی با علم الکترو اسپینینگ :
الکترو اسپینینگ (برق ر یسی) و به عبارتی استفاده از نیروی برق برای ریسندگی یکی از روش‌های مهم و گسترده جهت تولید الیاف نانوساختار می‌باشد. در این روش یک محلول پلیمری داخل سرنگ ریخته می‌شود و در فاصله 20 سانتی‌متری از آن، صفحه‌ای فلزی قرار می‌گیرد؛ صفحه به زمین ثابت می‌گردد و سرنگ روی پمپ قرار گرفته و سوزن آن به منبع تغذیه با ولتاژ بالا وصل می‌شود، محلول با دبی پایین به سمت سر سرنگ رفته و هنگامیکه، ولتاژ بین 30-5 کیلووات اعمال می‌شود، قطره به‌صورت جت در آمده، در طول مسیر کشیده می‌شود و پس از تبخیر شدن حلال به صفحه فلزی برخورد می‌کند و سپس به صورت الیاف نانوساختار از صفحه فلزی جمع‌آوری می‌شوند.
الیاف نانو ساختار در تمامی علوم و زمینه ها کاربردهای فراوانی دارد مثلاالیاف نانوساختار در فیلتراسیون، نانوکاتالیست‌ها و در مهندسی بافت به‌عنوان داربست برای رشد سلول مورد استفاده قرار می‌گیرندکه در فصل های ۀینده به توضیح مفصل آنها می پردازیم.
پس از تولید نانوالیاف به روش معمول الکترواسپینینگ، پارامترهای مختلف فرایندی (ولتاژ، دبی محلول و. . .) ، محیطی (دما و رطوبت محیط) و محلول (رسانایی ویسکوزیته و. . .) را بر یکنواختی و قطر آنها بررسی می شودکه هدف، ایجاد شرایطی برای تولید الیاف با یکنواختی زیاد و قطر کم بوده و در این راستا اثر کشش سطحی و رسانایی الکتریکی محلول بر یکنواختی و قطر الیاف به‌طور دقیق مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج حاکی از آن بود که رسانایی الکتریکی محلول اثر بسیار خوبی در یکنواختی الیاف دارد به‌طوری‌که "مثلا اضافه کردن نمک کلرید لیتیم به محلول پلی استایرن در حلال DMF یکنواختی الیاف تولیدی را تا حد قابل توجهی بالا می‌برد، در عین حال قطر الیاف افزایش می‌یابد که با توجه به یکنواختی بالا در محصول به دست آمده در عوض امکان استفاده از محلول با غلظت کمتر فراهم می‌گردد. همچنین با کم کردن کشش سطحی تا حد مشخصی، یکنواختی محصول بالا می‌رود". هم اکنون تحقیقات وسیعی در زمینه کاربرد این الیاف در مهندسی مواد در حال انجام است.
آشنایی با ساختار دستگاه الکترواسپینینگ:
همان طور که در شکل فوق مشاهده می گردد دستگاه الکترواسپینینگ شامل قسمت های زیر می باشد :
- منبع تغذیه با ولتاژ بالا (High voltage power)
- پمپ تغذیه محلول الکترواسپینینگ (Pump)
- سرنگ تزریق محلول (Syringe)
- مو یرگ ظریف یا سوزن تزریق(Capillary Tip)
- محلول پلیمری (Polymer solution)
- مایع خروجی از سوزن تزریق یا جت (Jet)
- حرکت تازیانه ای (مخروطی ) مایع (Taylor cone)
- صفحه فلزی ثابت شده به زمین
آشنایی با کارکرد دستگاه الکترواسپینینگ :
همان طور که در شکل فوق مشاهده می گردد بار مثبت منبع ولتاژ توسط یک سیم به سرنگ متصل می گردد . سرنگ که با سوزن تزریق در تماس است باعث انتقال این بار به سوزن مربوطه می شود یا به عبارتی بار مثبت منبع ولتاژ به سوزن منتقل می گردد . در انتهای سرنگ پمپ تزریق نصب گردیده است این پمپ وظیفه تزریق مایع الکترواسپینینگ داخل سرنگ را به سوزن تزریق دارد .
با رسیدن مایع به سوزن ، چون سوزن دارای بار مثبت دریافتی از منبع ولتاژ است مایع نیز دارای بار مثبت می گردد. محلول با دبی پایین به سمت سر سرنگ رفته و هنگامیکه، ولتاژ بین 30-5 کیلووات اعمال می‌شود، قطره به‌صورت جت در آمده ودر ابتدا دارای یک حرکت مستقیم الخط مسباشد اما پس از چند ثانیه درای یک حرکت مخروطی یا به اصطلاح دیگر تازیانه ای می شود ،وچون صفحه فلزی که در فاصله 20cm سوزن قرار دارد به زمین یا بارمنفی منبع تغذیه متصل است باعث کشیده شدن محلول دارای بار مثبت به سمت خود می گردد و به آن یک حرکت مخروطی یا شلاقی را اعمال می کند در حین حرکت به شکل یک لیف ممتد با میدان الکتروستاتیکی کشیده می شود و بوسیله سرعت بخار حلال جامد می شود وپس از برخورد محلول با صفحه فلزی به صورت الیاف نانوساختار از صفحه فلزی جمع‌آوری می‌شوند.
عوامل تاثیر گذار روی خواص نانو الیاف تولید شده به روش الکترواسپینینگ :
- میزان ولتاژ منبع تغذیه
- مقدار حرکت و سرعت پمپ تغذیه
- میزان دبی محلول الکترواسپینینگ
- میزان قطر سوزن
- فاصله بین نوک سوزن و صفحه فلزی
- کشش سطحی
- رسانایی الکتریکی محلول
- شرایط محیطی ( دما ، رطوبت و...)
آشنایی باپوشش های دارای منافذ الکتروسپون با کارایی بالاجهت عمل فیلتراسیون:
الیاف با اندازه زیر میکرونی ( که نانو الیاف خوانده می شود) به سادگی به کمک ماشین آلات الکترواسپین از محلولهای پلیمری پلی اتیلن اکساید ، پلی وینیل الکی و پلی آمید- 6 تولید می شوند.
الکترواسپین ، قدرتمند ترین ابزار برای نانو الیاف پلیمری جهت پارچه می باشد . به طور مستقیم الیاف هایی که به شکل شبکه الیاف معمولی با میزان بالاتری نسبت به سطح و حجم و اندازه ی منافذ کوچک هستند ، بر روی فیلترهای نبافت میکرو الیاف PET رسوب می کنند . شکل شناسی و توزیع قطری رشته های الکتروسپون بوسیله ی بررسی هاو تحقیقات SEM مشخص می شود و مقاومت جریان فیلترهای کامپوزیتی تولید شده ، بوسیله ی ابزارهای ارزیابی میزان نفوذپذیری هوا سنجیده می شود. الیاف الکتروسپون دارای دامنه ی قطرهای از حدود 70 الی 500 نانومتر می باشد و از طریق شبکه های نازکی به یکدیگر ازداخل متصل می شوندکه این شبکه ها دارای منافذ بسیار کوچک می باشند. بعد از فرآیند الکترواسپینی ، میزان نفوذپذیری هوای فیلتر ، 6 الی 17 بار کاهش می یابد که این یک تغییر چشمگیری را در مقاومت جریان نشان می دهد که می تواند بوسیله ی ضخامت لایه نانو الیاف و اندازه منفذ کنترل شود.
تاثیربالای نانو میکروالیاف فیلترهای کامپوزیتی می تواند در دامنه وسیعی از کاربردها مورداستفاده قرار گیرد که شامل پاکسازی هوا برای اتوماتیک بودن شرایط محیطی یا فیلتراسیون مایع می باشد .
مقدمه :
تجهیزات فیلتراسیون با فرکانس بالا به طور بزرگی از گسترش فیلتراسیون متوسط ازدو عامل نشأت می گیرد :
- نسبت سطح به حجم افزایش یافته
- اندازه منافذ کاهش یافته
معمولا اندازه منفذ بزرگتر از اندازه ذرات است ،بخصوص در فیلترهای پارچه ای یا نبافت .
اینها شامل گردآورنده هایی می شوند که بوسیله 3مکانیزم مختلف از جریان مایع جدا می شوند که عبارتند از 1- قطع کردن اینرسی 2- انتشار براون 3- قطع کردن خط جریان
گسترش های اصلی جدید درتکنولوژی فیلتر با گسترش کاغذ ساخته شده از الیاف شیشه ای دنبال می شود ( فیلتر متوسط عبارت است از یک ورقه ی ساخته شده از الیاف شیشه ای زیرمیکرونی در زمینه الیاف شیشه ای ) در اینچنین مسیر ،کوچکترین الیاف ، اندازه منافذ را کاهش می دهندو سطح خاص افزایش می یابد وبزرگترین الیاف ، مقاومت مکانیکی را باعث می شود . امروزه ، فلسفه مشابهی می تواند بوسیله تولید فیلتر متوسط کامپوزیتی شامل 2 بخش مورد استفاده قرار گیرد : 1- یکی میکرو الیاف نبافت جفت شده با زیرمیکرون یا نانوالیاف نبافت . 2 – لایه نانو الیافی که خواص فیلتراسیون را تحت تأثیر قرار میدهد که این زیرلایه اجازه استفاده از فیلتر متوسط معمولی ، مجهزبه چین را می دهد .
ساده ترین مسیر برای تولید الیاف پلیمری با اندازه ی زیر میکرونی عبارت است از فرآیند الکترواسپینی . فرآیند الکترواسپین حداقل 70 سال عمر دارد اما این روش تنها در سالهای اخیر است که به سرعت گسترش یافته است که به دلیل خواص جالب مواد پلیمری نانو ساختاری می باشد .
دستگاههای اصلی الکترو اسپینی شامل 3 جزء می شوند : یک ژنراتور الکتریکی ( تهیه ولتاژ بالا ) ، رشته باریک فلزی ، و یک گردآورنده ی زمینه ای .
پلیمر داخل محلول ، از درون یک رشته ی باریک که به ژنراتور متصل شده عبور می کند و به شکل یک لیف ممتد با میدان الکتروستاتیکی کشیده می شود و بوسیله سرعت بخار حلال جامد می شود و در نهایت بر روی سطح گرد آورنده رسوب می کند . بسیار ی از مطالعات تئوریکی بوسیله مکانیزم پایداری تشکیل لیف ازفرآیند الکترواسپین انجام می شود.بطور خاص این مساله نشان میدهد که هنگامی که نیروهای الکتروستاتیکی بیشتر از نیروی ولتاژ ( فشار ) سطح می باشند ، فوران آغاز می شود . جت آغاز بکار می کند ، بنابراین قطره در نوک رشته باریک ، بشکل یک مخروط کشیده می شود. مسیر پرتابی جت در ابتدا بصورت یک مسیر مستقیم الخط می باشد ، اما بعد از چند ثانیه از نوک ، جت دارای یک نوع عدم پایداری فعال شاری می باشد و این مسیر پرتابی آن نظیر حرکت تازیانه ،بی نظم می شود . ( که به نام عدم پایداری شلاقی شکل خوانده می شود.) همانطورکه جت کشیده می شودو در هوا طویل می گردد ، بخارهای حلال ، یک رشته ی پلیمری شارژ شده ی پیوسته ای را ترک می کند که بطور تصادفی خودش بر روی صفحه ی فلزی مجموعه قرار می گیرد .
شکل 1 : تصویری تایپیک از مواد الکتروسپون را نشان می دهد که از 7 % W/W محلول PEO در آب در 30 Kv بدست می آید .
نسبت به سایر سیستم های فیلتراسیون مواد الکتروسپون برای بسیاری از دامنه های کاربرد ی از بافته و کامپوزیت فشرده گرفته تا حس گرها و وسایل زیست پزشکی و مواد برای مهندسی بافت ، باند ضخم ، پروتز های پزشکی ،توزیع دارو و ترکیبات داروئی بکار می رود .
الکترواسپین بوسیله پارامترهایی قانون مند می شود : ویژگیهای دستگاه ( ولتاژ تهیه شده ، مسافت فعالیت بین نوک و گردآورنده ، میزان جریان محلول ، قطر رأس )
2- خواص محلول پلیمر ( وزن مولکولی پلیمر ، غلظت ، ویسکوزیته یا گران روی ، رسانایی الکتریکی ، ولتاژ سطحی و فشار بخار حلال )
3- پارامترهای محیطی نظیر درجه ی حرارت ، رطوبت ،تهویه و فشار .
دراین روش ، محلول های پلیمری پلی اتیلن اکساید ( PEO) پلی ونیل الکل ( PVA ) و پلی آمید – 6 ( PA6 ) الکتروسپون می شوند و در بالای گرد آورنده ، یک فیلتر معمولی پیچ نخورده الیاف PET در شرایط هوایی مورد استفاده قرارمی گیرند. در نتیجه بر روی سطح فیلتر ، رشد لایه ی نانو الیافی را مشاهده می شود که سبب کنترل مقاومت نسبت به جریان هوای کامپوزیت نانو میکروالیافی می گردد.
محلول های پلیمری به کار رفته در تولید فیلترها به روش الکترواسپینینگ:
پلیمرهای بکار رفته جهت تولید فیلترها شامل PEO ()، PVA ، Pay (پلی آمید 6 تجاری) می باشد . PEO در آب تقطیر شده در درجه حرارت محیطی برای حدود 10 ساعت ، PVA در آب داغ (C 90) برای حدود 4 ساعت و Pay در اسید فورمیک %85 در درجه حرارت محیطی برای حدود 10 ساعت به صورت مایع در می آید رسانایی الکتریکی محلول ها بوسیله PC300 یک دستگاه آزمایش کننده چند پارامترس از Eutec ارزیابی می شود . دامنه های غلظت پلیمری وپارامترهای اساسی فرایند (میزان جریان ، ولتاژ و قطر راس )که به طور موفقیت آمیزی بروی سیستم الکترو اسپین مورد استفاده قرار می گیرد در جدول 1 گزارش شده است با توجه به این نتایج برای تولید فیلترهای کامپوزیتی نانو میکرو الیاف با اندازه باریک قطر ، عدم قطره ها یا دانه ها و رسوب یکپارچه الیاف الکتروسپون ، شرایط مورد نظر انتخاب می شود .
و...
دانلود پایان نامه درمورد الکترواسپینینگ