مطالعه خواص فیزیکی نخ مغزی با رویه نانوالیاف الکتروریسی شده

یکی از پتانسیل های موجود در زمینه تولید و کاربرد الیاف الکتروریسی شده، تهیه نخ از نانوالیاف می باشد. این نخ ها را می توان در زمینه های مختلف از قبیل کاربردهای پزشکی و فیلتراسیون مورد استفاده قرار داد. نخ های نانولیفی متداول از خواص مکانیکی ضعیفی برخوردار می باشند. در تحقیق حاضر، ابتدا یک سیستم برای تولید نخ مغزی-غلاف با رویه نانوالیاف الکتروریسی شده طراحی و ساخته شد، و سپس این سیستم به طور موفقیت آمیزی برای تولید نخ مغزی-غلاف با رویه نانوالیاف پلی اکریلونیتریل (pan) حاوی نانولوله های کربنی (cnts) و مغزی نخ استیپل اکریلیک مورد استفاده قرار گرفت. پوشش دهی نانوالیاف بر روی نخ مغزی به خوبی صورت گرفت. خواص الیاف الکتروریسی شده را می توان با استفاده از پرکننده های در ابعاد نانو اصلاح نمود. نانولوله های کربنی به طورگسترده ای به عنوان پرکننده در الیاف الکتروریسی شده استفاده می شوند. نانولوله های کربنی خواص مکانیکی عالی و هدایت الکتریکی و حرارتی خوبی را دارا هستند، که آن ها را یک ماده ایده ال برای تقویت مواد پلیمری می سازد. معمولاً، کاربرد عمده آن ها به عنوان جزء تقویتی در الیاف پلیمری الکتروریسی-شده است، اما آن ها همچنین به منظور بهبود خواص الکتریکی الیاف نیز به کار می روند. در این تحقیق، دو نوع از نانولوله ها شامل نانولوله های کربنی چندجداره و نانولوله های کربنی تک جداره مورد استفاده قرار گرفتند. به منظور انتقال موثر خواص ممتاز نانولوله های کربنی به نانوکامپوزیت ها، چالش های مهمی در مسیر پراکندن نانولوله ها و دستیابی به پیوند بین وجهین قوی بین نانولوله ها و پلیمرها وجود دارد. پراکندن نانولوله ها یک مرحله مشکل در ساخت کامپوزیت های نانولوله است. زیرا آن ها به علت نیروهای واندروالس قوی به شکل دسته های نانولوله موجود هستند. به منظور تشکیل پیوند بین وجهین قوی بین نانولوله ها و ماتریس پلیمری، عامل دارکردن کوالانسی نانولوله های کربنی و اتصال غیرکوالانسی نانولوله ها به ماتریس پلیمری هر دو مورد مورد استفاده قرار می گیرند. در این تحقیق، به منظور پراکندن نانولوله های کربنی در محلول از عملیات فراصوت استفاده شد. همچنین، سورفکتانت غیر یونی (پلی اتیلن گلایکول peg) استفاده شد تا تجمع را کاهش دهد و پراکندگی را افزایش دهد. به منظور دستیابی به پیوند بین وجهین قوی، نانولوله های اصلاح شده با گروه های کربوکسیل استفاده شد. پرکننده ها و افزودنی ها همچنین ممکن است با حلال، با پلیمر، یا با هر دو برهم کنش داشته باشند، و بنابراین بر روی قطر و مورفولوژی لیف تأثیر بگذارند. افزودن cntها، ویسکوزیته و رسانایی الکتریکی محلول الکتروریسی را افزایش داد. این عوامل قطر الیاف کامپوزیتی را نسبت به قطر لیف pan خالص افزایش داد. پوشش دهی نانوالیاف بر روی نخ مغزی به کمک تصاویر میکروسکوپ نوری و نرم افزار پردازش تصویر بررسی شد و مشاهده شد که پوشش دهی نانوالیاف بر روی نخ استیپل اکریلیک به خوبی صورت گرفته است. خواص مکانیکی و الکتریکی نخ مغزی-غلاف بررسی شد. مقاومت الکتریکی سطحی نخ مغزی-غلاف حاوی %15 نانولوله های کربنی تک جداره کربوکسیل دار تا 5/2 برابر کاهش یافت. در رابطه با خصوصیات مکانیکی از آنجایی که درصد جزء مغزی نسبت به رویه بسیار زیاد و قابل توجه می باشد، خواص مکانیکی نخ مغزی-غلاف عملاً تحت تأثیر خصوصیات جزء مغزی قرار گرفت. مورفولوژی نخ مغزی-غلاف یک قالب منحصربفرد برای توسعه و بهبود تکنولوژی فراهم می کند. فرایند طراحی شده در این پروژه می تواند به طور بالقوه منجر به تولید ساختارهای لیفی مسطح و سه بعدی تقویت شده با نانوالیاف مانند پارچه های مستقیم بافت در مقیاس زیاد گردد. همچنین محدود کردنcntها به پوسته نخ از این لحاظ که cntها هنوز یک ماده گران است، مفید است.