توليد نانوالياف متا-آرآرميد حاوي نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن براي كاربرد محافظت در برابر امواج ايكس

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

كارشناسي ارشد

امروزه با افزايش استفاده از پرتوهاي يونيزان در حوزه پزشكي، صنعت و كشاورزي، حفاظت در برابر اين پرتوها اهميت زيادي پيدا كرده است. سرب يكي از مواد رايج براي حفاظت پرتويي است؛ بااين‌حال، وزن بالا، انعطاف‌پذيري كم و مشكلات زيست‌محيطي آن، توجه پژوهشگران را به استفاده از مواد جايگزين جلب كرده است. در اين پژوهش، با هدف توليد لايه اي سبك، انعطاف‌پذير و بدون سرب براي كاهش شدت پرتو ايكس، نانوالياف متا-آراميد (mANF) حاوي wt.% 40 نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن به روش الكتروريسي توليد شد. ابتدا، نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن (Ni:W) به روش هيدروترمال سنتز شد و اثر زمان (6، 15 و 24 ساعت) بر ويژگي‌هاي ساختاري و مورفولوژيكي و نوري آن ارزيابي شد. نتايج XRD نشان داد، با افزايش زمان سنتز، ناخالصي موجود در نانوساختار Ni-W-6 كاهش يافته و در نانوساختارهاي Ni:W-15 و Ni:W-24 فاز هاي مربوط به ساختار نيكل-تنگستن مشاهده شد. تصاوير FESEM و TEMنشان داد كه نانوساختارها داراي مورفولوژي تقريبا كروي هستند. علاوه بر اين، نتايج DLS نشان داد كه Ni:W-15 كوچك‌ترين اندازه متوسط ذرات برابر با nm 145، در بين نمونه‌هاي سنتز شده داشته است. با بررسي ويژگي‌هاي نوري نانوساختارها، نمونه‌ Ni:W-15 داراي كمترين گاف انرژي، برابر با eV 53/2 بوده و در طيف PL آن، يك پيك نشر در طول موج nm 603 مشاهده شد. نانوالياف mANFو نانوالياف كامپوزيتي مورفولوژي پيوسته و بدون بيد نشان دادند. افزودن نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن موجب افزايش قطر متوسط نانوالياف شد، به‌طوري‌كه بيشترين قطر متوسط، nm 53 ± 250، براي نمونه mANF/Ni:W-24 به دست آمد. افزودن نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن موجب بهبود خواص مكانيكي نانوالياف شد، به‌طوري‌كه استحكام كششي از حدود MPa 98/0± 45/17 به MPa 05/4 ±52/36 افزايش يافت. نتايج تجربي آزمون محافظت در برابر پرتو ايكس نشان داد كه نمونه mANF/Ni:W-15 با مقدار % 88/92، تضعيف و ضريب تضعيف خطي cm⁻¹ 21/13 بيشترين عملكرد حفاظتي را در انرژي keV30 نشان داد. نتايج شبيه‌سازي با استفاده از MCNP با نتايج تجربي مقايسه شد و تطابق مناسبي بين نتايج شبيه‌سازي و آزمايش تجربي مشاهده شد. در مجموع، نانوالياف كامپوزيتي متا-آراميد حاوي نانوساختارهاي آلياژي نيكل-تنگستن قابليت مناسبي براي تضعيف پرتو ايكس و قابل مقايسه با نتايج مطالعات قبلي داشته و مي‌توانندگزينه‌اي مناسب براي توليد مواد حفاظتي سبك و بدون سرب باشند.

238261

الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان