بررسی فرآیند تولید و كاربرد الیاف فوق ظریف و نانو

به منظور تولید الیاف نانو دو روش كلی وجود دارد، روش اول، تولید الیاف با استفاده از كاتالیزور می باشد كه در این روش الیاف در بستر مخصوص یا محلول اختصاص داده شده منعقد می شوند، استفاده از كاتالیزور شناور برای تولید مناسب تر از كاتالیزور دانه دار شده
می باشد زیرا میزان كاتالیزور موجود در بستر محلول همواره تحت كنترل می باشد. روش دیگر تولید الكتروریسی می باشد كه می توان نانو الیاف منفرد و ممتد را به میزان تولید بالا تهیه نمود. در این روش نانو الیاف پلیمری می توانند مستقیماً از محلول پلیمری به نانو الیاف پلیمری تبدیل شوند.

الكتروریسی ریسیدن نانو الیاف پلیمری تا قطر چند ده نانو متر، روشی است كه تكیه بر نیروهای الكترواستاتیكی دارد. در این فرآیند، بین قطره ای از محلول پلیمری یا مذاب كه در نوك نازل آویزان است و یك صفحه فلزی جمع كننده پتانسیل الكتریكی اعمال می شود. با بالا رفتن میدان الكتریكی قطره پلیمری شروع به كشیده شدن می كند تا اینكه این نیرو بر نیروی تنش سطحی قطره غلبه كرده و یك جت شارژ شده بسیار نازك از محلول پلیمری از سطح قطره خارج شده و به سمت فلز جمع كننده سرعت می گیرد. پس از طی مسیر كوتاهی دافعه متقابل شارژهای حمل شده در سطح جت، آنرا خم كرده و جت، مسیر خود را بصورت مارپیچ و حلقه ای ادامه خواهد داد. بدین ترتیب جت در فاصله كم نازل تا جمع كننده
می تواند مسیر بسیار زیادی را طی كرده، تا نیروهای الكتریكی آنرا هزاران بار كشیده و ظریف نمایند.

استفاده از این تكنولوژی های جدید ما را در انجام كارهایی كه زمانی غیر ممكن
می نموده رهنمون می سازد، در سال های اخیر از این شیوه برای ساخت الیاف نانو در محدوده وسیعی از پلیمرها و در كاربردهای مختلف نظیر ساخت فیلترها، تقویت در كامپوزیت ها، كامپوزیت های شفاف، نانو الیاف كربن، نانو الیاف هادی، نانو الیاف توخالی، نانو الیاف سرامیكی، سنسورهای بسیار حساس، قالب برای رشد بافت زنده بدن، پر كردن بافت های آسیب دیده، بافت های ضد باكتری، حمل دارو، پوشش زخم، ماسك های آرایشی و ... به كار رفته است

فهرست مطالب

چكیده................................. 1

فصل اول : نانو تكنولوژی و تاریخچه تولید الیاف نانو

1-1)مقدمه............................. 3

2-1)نانو مواد و طبقه بندی آنها ....... 4

1-2-1)نانو فیلمهای نازك.......... 5

2-2-1)نانو پوششها................ 6

3-2-1)نانو خوشه ها............... 7

4-2-1)نانو سیمها ونانو لوله ها... 8

5-2-1)روزنه های نانو............. 9

6-2-1)نانو ذرات.................. 9

3-1)الیاف نانو........................ 10

4-1)تاریخچه تولید الیاف نانو.......... 11

فصل دوم : روشهای تولید الیاف نانو

1)تهیه الیاف نانو به روش كا تا لیزور شناور 18

اثر سولفور...................... 21

اثر دمای تبخیر ماده خام......... 23

اثر هیدروژن..................... 25

2)ریسندگی الكترو اسپینینگ............. 27

1-2)تئوری و فرایند ریسندگی الكترو اسپینینگ27

2-2)ریسندگی الكترو اسپینینگ...... 29

1-2-2)ریسندگی الكترو اسپری... 29

2-2-2)ریسندگی الكترو مذاب.... 30

3-2-2)ریسندگی الكترو محلول... 32

3-2)شروع جریان سیال پلیمری وتشكیل مخروط تیلور 35

4-2)ناپایداری خمشی............... 36

5-2)ریسندگی الیاف نانو پلیمری.... 38

6-2)ساختار ومورفولوژی الیاف نانو پلیمری38

7-2)پارامترهای فرایند و مورفولوژی لیف 39

1-7-2)ولتاژ اعمال شده......... 39

2-7-2)فاصله جمع كننده-نازل.... 40

3-7-2)شدت جریان پلیمر.......... 41

4-7-2)محیط ریسندگی............. 41

8-2)پارامترهای محلول............. 42

1-8-2)غلظت محلول.............. 42

2-8-2)رسانایی محلول........... 43

3-8-2)فراریت حلال.............. 43

4-8-2)اثر ویسكوزیته........... 44

9-2)خواص الیاف نانو.............. 45

1-9-2)خواص حرارتی............. 45

2-9-2)خواص مكانیكی............ 46

10-2)مزایای ریسندگی الكترو....... 46

11-2)معایب ریسندگی الكترو........ 48

12-2)بررسی اهداف ایده ال در ریسندگی الكترو49

13-2)ریسندگی الیاف دو جزئی پهلو به پهلو51

14-2)خصوصیات الیاف الكترو ریسیده شده 53

15-2)ریسندگی الكتریكی الیاف نانو از محلولهای پلیمری54

16-2)ریسندگی الكترو الیاف پر شده با نانو تیوبهای كربن58

17-2)تعیین خصوصیات مكانیكی و ساختاری الیاف كربن الكترو ریسیده شده68

 فصل سوم : كاربردهای مختلف الیاف نانو و نانوتكنولوژی در صنعت نساجی

مقدمه................................. 84

1-3)الیاف نانو گرافیت و كربن.......... 85

2-3)نمونه بافت و تزریق دارو........... 85

3-3)الیاف نانو با خاصیت كا تا لیزوری.. 87

4-3)فیلتراسیون........................ 88

5-3)كاربرد های كامپوزیتی.............. 90

6-3)كاربرد های پزشكی.................. 91

1-6-3)پیوندهای شیمیایی............ 91

2-6-3)نمونه بافت.................. 92

3-6-3)پوشش زخم.................... 93

4-6-3)تزریق دارو.................. 94

5-6-3)دندانپزشكی.................. 94

7-3)مواد آرایشی....................... 95

8-3)لباس محافظتی...................... 96

9-3)كاربرد الكتریكی و نوری............ 97

10-3)كشاورزی.......................... 97

11-3)كاربردهای نانو تكنولوژی در نساجی. 98

1-11-3)دفع آب(ابگریزی)........... 98

2-11-3)محافظت در برابر اشعه uv.... 100

3 -11-3)ضد باكتری101

4-11-3)آنتی استاتیك103

5-11-3)ضد چروك104

12-3)كنترل كیفیت در تولید كامپوزیتهای الیاف نانو الكترو اسپان105

توزیع یكنواختی الیاف نانو106

سنجش الیاف بصورت اتوماتیك108

آزمایش مقاومت در برابر عوامل محیطی109

دستگاه آزمایش خمیدگی DL110

13-3)الیاف نانو كامپوزیت الكترو اسپان برای تشخیص بیو لوژیكی اوره111

14-3)تاثیر افرودن الیاف كربن بر روی خواص مكانیكی و كریستالی شدن پلی پروپیلن116

ضمیمه 125

نتیجه 129

منابع و مآخذ131