ارزيابي خواص حسگر رطوبت ليفي بر پايه منسوج پوشش داده شده با ايروژل سيليس

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

كارشناسي ارشد

رطوبت يكي از مشخصه‌هاي اصلي بازدم است كه مي تواند براي ارزيابي علائم حياتي و كيفيت تنفس و پيش بيني بيماري مورد اندازه‌گيري قرار گيرد. يكي از روش‌هاي كارآمد براي اندازه‌گيري و كنترل رطوبت بازدم و پوست، استفاده از حسگرهاي رطوبت پوشيدني است. دو روش رايج براي تهيه حسگرهاي انعطاف‌پذير استفاده از الياف يا پوشش هاي رسانا و ديگري چاپ لايه جاذب رطوبت بر روي بستر ليفي است. دشواري ساخت حسگر، پاسخ كند و انتخاب پذيري ضعيف از معايب روش اول به شمار مي رود. به همين دليل استفاده از مواد متخلخل جاذب رطوبت مورد توجه قرار گرفته‌اند. حسگرهاي بر پايه ايروژل به دليل دارا بودن تخلخل و سطح مخصوص بالا، ميزان جذب رطوبت را افزايش داده و مكان هاي فعال فراوان براي جذب وآشكارسازي رطوبت فراهم ساخته و ساختار متخلخل سه بعدي ايروژل انتشار گاز درون ساختار را افزايش مي‌دهد و بنابراين مي توانند حساسيت بالا، حد تشخيص كم و سرعت پاسخ و بازيابي بالا داشته باشند. در اين پژوهش، ابتدا عملكرد حسگر رطوبت بر پايه نانوساختار مزومتخلخل ايروژل سيليس آبدوست و همچنين تأثير افزودن نانوذرات TiO2 و نمك ليتيوم كلرايد در شبكه ايروژل بر كارايي اين حسگر بررسي شد. در ادامه عملكرد حسگر رطوبت منسوج پلي‌استري پوشش‌دهي شده با ذرات ايروژل سيليس خالص و كامپوزيتي مورد بررسي قرار گرفت. نمونه‌هاي ايروژلي مختلف با كنترل شرايط سنتز و مقدار نانوذرات TiO2 و نمك ليتيوم كلرايد موجود درشبكه سيليس مزوحفره، با روش سل- ژل دومرحله‌اي و خشك كردن در فشار محيط سنتز و سپس براي ارزيابي عملكرد حسگري بر روي الكترود شانه‌اي پوشش داده شدند. براي تهيه نمونه‌هاي حسگر ليفي، ابتدا منسوچ پلي‌استري با يك لايه رسانا از نمك ليتيوم كلرايد و سپس با ذرات ايروژلي با استفاده از چسب پلي‌وينيل‌الكل‌ پوشش‌دهي شد. براي ارزيابي عملكرد حسگري نمونه‌ها، تغييرات مقاومت الكتريكي و امپدانس نمونه‌ها در حضور رطوبت ارزيابي شد. بررسي مورفولوژي، خواص شيميايي و ساختار حفرات ذرات ايروژلي با استفاده از تصاويرFE-SEM، طيف سنجيEDX، FTIR و آزمون‌هاي جذب و واجذب نيتروژن انجام شد. نتايج حاكي از كارايي بالاي حسگرهاي رطوبت برپايه ايروژل سيليس تهيه شده است و حضور نمك ليتيوم كلرايد و TiO2 در ساختار ايروژل به دليل افزايش نرخ جذب رطوبت و نيز افزايش رسانايي شبكه ايروژلي، سرعت پاسخ‌دهي و حساسيت حسگر را بهبود داد. همچنين مشاهده شد با خشك كردن نمونه‌ها در دماي بالا، تعداد گروه‌هاي سيلانول شبكه ايروژل كاهش يافته و در نتيجه جذب رطوبت وكارايي حسگر كاهش يافت. حسگر ليفي تهيه شده از ايروژل كامپوزيتي سيليس/ نمك ليتيوم كلرايد در رطوبت 20 تا 90% براساس اندازه‌گيري مقاومت و امپدانس الكتريكي به ترتيب كوتاه ترين زمان پاسخ (25 و 19 ثانيه) و بيشترين حساسيت (5/65 و 23909) را نشان داد و اين نمونه حتي در رطوبت 11% نيز همچنان از عملكرد حسگري بالايي برخوردار بود. همچنين حسگر ليفي تهيه شده از ايروژل كامپوزيتي سيليس/ TiO2 در رطوبت 30 تا 50 درصد بهترين عملكرد شامل زمان پاسخ 15 ثانيه وزمان بازيابي 2 دقيقه را داراست. عملكرد نمونه‌هاي حسگر ليفي در مدت زمان 30 روز ارزيابي شد كه نتايج حاصل حاكي از حفظ عملكرد و حساسيت به رطوبت و پايداري بالاي آنهاست.

233423

شيمي نساجي و رنگ

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان