بررسي توليد و مشخصات ساختاري نانوالياف الكتروريسي شده پلي وينيل الكلِ حاوي اكسيد گرافن / اكسيد مس

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

كارشناسي ارشد

نانومواد هيبريدي محصولاتي هستند كه با مخلوط كردن مواد (آلي و غير آلي) توليد مي‌شوند و ممكن است داراي ويژگي هم افزايي باشند. پلي وينيل الكل يك ماده آلي است كه به واسطه آبدوستي، زيست تخريب پذيري، غير سمي بودن و پايداري بالا مي‌تواند به عنوان بستر در توليد نانومواد هيبريدي مورد استفاده قرار گيرد. بارگذاري اكسيد گرافن در بسترهاي پليمري، منجر به افزايش استحكام كششي و مدول يانگ مي‌شود. اكسيد مس نيز با توجه به ويژگي ضد باكتري قدرتمند، يكي از مواد افزودني به بسترهاي پليمري است كه عموما در زمينه‌هاي زيستي (پزشكي و دارويي) كاربرد دارد. در اين پژوهش امكان توليد نانوماده هيبريدي پلي وينيل الكل حاوي اكسيد گرافن و نانوذرات اكسيد مس به روش الكتروريسي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از سعي و خطاهاي اوليه نشان داد كه نانوالياف پلي وينيل الكل خالص، حالت روباني شكلي به خود مي‌گيرند. بررسي‌هاي بيشتر به منظور امكان سنجي الكتروريسي پلي وينيل الكل حاوي اكسيد گرافن و نانوذرات اكسيد مس انجام شد. نتايج نشان داد كه در ولتاژ 5/12 كيلوولت، فاصله 25 سانتي متر و نرخ تغذيه 3 ميلي ليتر بر ساعت، با اضافه كردن اكسيد گرافن و اكسيد مس، امكان الكتروريسي وجود دارد و نانوالياف نيز دوباره حالت روباني به خود مي‌گيرند. بررسي‌ها نشان داد كه حداكثر درصدهاي وزني – وزني قابل بارگذاري از اكسيد گرافن و اكسيد مس (نسبت به وزن خشك پلي وينيل الكل در محلول) به ترتيب 5% و 2% بوده است. بارگذاري بيشتر از 5% اكسيد گرافن با افزايش شديد گرانروري همراه بود و بارگذاري بيشتر از 2% اكسيد مس نيز با وقوع ته‌نشيني همراه مي‌شد و در هر دو حالت امكان الكتروريسي مناسب وجود نداشت. در نهايت براي بررسي كلي اين نانوماده هيبريدي، 12 محلول پلي وينيل الكل (10% وزني – حجمي) حاوي درصدهاي متفاوتي از اكسيد گرافن (1، 3 و 5 %) و نانوذرات اكسيد مس (1 و 2%) تهيه و الكتروريسي شدند. نتايج نشان داد كه بارگذاري همزمان اكسيد گرافن و اكسيد مس منجر به كاهش عرض نانوالياف الكتروريسي شده روباني شكل مي‌شود. كمترين عرض بدست آمده از نانوالياف الكتروريسي شده، مربوط به نمونه‌هايي است كه بيشترين درصد اكسيد گرافن و اكسيد مس در آنها بارگذاري شده است. بطور كلي، عرض نانوالياف الكتروريسي شده در محدوده 160 تا 300 نانومتر است. لازم به ذكر است كه براي بررسي تاثير عامل‌هاي مهم محلول‌ الكتروريسي شامل گرانروري، كشش سطحي و هدايت الكتريكي، مقادير اين عامل‌ها براي هر 12 محلول الكتروريسي بدست آمد. نتاج بدست آمده از اين بخش نشان داد كه در اين 12 محلول الكتروريسي، با اضافه كردن همزمان اكسيد گرافن و اكسيد مس به محلول پلي وينيل الكل، گرانروي كاهش و هدايت الكتريكي افزايش مي يابد و عرض نانوالياف نيز كاهش مي يابد. اين همان روندي است كه در نانوالياف الكتروريسي شده با سطح مقطع دايره اي وجود دارد. لازم به ذكر است كه تاثير اين دو عامل بر عرض نانوالياف روباني الكتروريسي شده بر تاثير كشش سطحي غلبه دارد. نتايج بدست آمده از اين بخش همچنين نشان داد كه با اضافه شدن همزمان اكسيد گرافن و اكسيد مس، گرانروي محلول حداقل 6% و حداكثر 23% كاهش و هدايت الكتريكي حداقل 5/9% و حداكثر 45% افزايش مي‌يابد. لازم به ذكر است كه با اضافه شدن جداگانه 3% اكسيد گرافن و 2% اكسيد مس به محلول‌هاي پلي وينيل الكل، هدايت الكتريكي در هر حالت 8/3% افزايش مي يابد، اما با اضافه شدن همزمان اين دو افزودني با همين درصد‌ها، هدايت الكتريكي محلول الكتروريسي 32% افزايش يافته است. اين نتيجه نشان دهنده وجود اثر هم افزايي خواص در اثر بارگذاري همزمان اكسيد گرافن و اكسيد مس است. آناليز طيف سنجي تبديل فوريه فروسرخ و پراش اشعه ايكس انجام شد. طيف سنجي تبديل فوريه فروسرخ نشان داد كه پيك شاخصي ايجاد يا حذف نشده و حتي پيك‌هاي شاخص پلي وينيل الكل نيز بطور قابل توجهي جابجا نشده اند. اين بدين معناست كه هيچ گونه واكنش شيميايي يا برهم كنشي قابل توجهي بين اكسيد مس و اكسيد گرافن با پلي وينيل الكل شكل نگرفته است. نتايج پراش پرتو ايكس نشان داد ساختار بلورين اكسيد گرافن در نانوالياف پلي وينيل الكل - اكسيد گرافن حفظ نگرديده است. همچنين مشاهده شد كه اكسيد گرافن باعث به هم ريختن نسبي ساختار پلي وينيل الكل شد. اما بر خلاف اكسيد گرافن، بارگذاري اكسيد مس در بستر نانوليفي پلي وينيل الكل، پيك شاخص و ضعيف پلي وينيل الكل در 2θ=20° در مجاورت اكسيد مس حفظ گرديده است.

223843

الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان