لایه نشانی الکتروفورتیکی نانولوله های کربنی آرایش یافته با نانوذرات فلزی

هدف این پایان‎نامه بررسی تأثیر نانوذرات نقره بر خواص فیلم نانولوله کربنی تهیه شده به روش ته نشینی الکتروفورتیکی در مقایسه با فیلم نانولوله کربنی اکسید شده می باشد. بدین منظور، ابتدا شواهدی مبنی بر حضور نانوذرات نقره بر روی دیواره نانولوله کربنی از طریق آنالیزهای کمی مانند تیتراسیون و گرما وزن سنجی و آنالیزهای کیفی مانند طیف پراش پرتو ایکس و طیف سنج مادون قرمز حاصل شد. اندازه این نانوذرات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری 5 نانومتر محاسبه شد که همخوانی قابل قبولی با نتیجه بدست آمده از طیف پراش پرتو ایکس دارد. سپس پایداری سوسپانسیون با آنالیزهای پراکندگی، زتا پتانسیل، ثابت دی الکتریک و تحرک پذیری برای نانولوله اکسید شده و آرایش یافته مورد ارزیابی قرار گرفت. این آزمایشات نشان دادند اگرچه که در حالت کلی سوسپانسیون نانولوله اکسید شده پایدارتر از سوسپانسیون نانولوله آرایش یافته است اما سوسپانسیون نانولوله آرایش یافته با نانوذرات نقره نیز در مدت زمان فرآیند ته نشینی الکتروفورتیکی پایدار باقی می ماند. در مرحله بعد، تأثیر سه ولتاژ 40، 50 و 60 ولت بر رسانایی سوسپانسیون، جرم فیلم، میزان استحکام آن و رسانایی فیلم بررسی شد. بر طبق نتایج حاصل شده، از سوسپانسیون نانولوله آرایش یافته جریان الکتریکی بیشتری عبور کرد که احتمالاً به علت حضور نانوذرات نقره می باشد. همچنین با گذشت زمان رسانایی سوسپانسیون نانولوله آرایش یافته افزایش یافت. در مقابل رسانایی سوسپانسیون نانولوله اکسید شده ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت. تجمع یکباره نانولوله ها در اطراف الکترود موجب بوجود آمدن پتانسیل غلظت می شود. ایجاد پتانسیل غلظتی در سوسپانسیون سبب افت اولیه جریان می شود که با ته نشین شدن مقداری از نانولوله ها بر روی الکترود پتانسیل غلظتی کم شده و جریان افزایش می یابد. بیشتر بودن وزن نانولوله های آرایش یافته باعث می شود که به یکباره در اطراف الکترود تجمع نکنند و احتمال ایجاد پتانسیل غلظتی را به حداقل می رساند. بیشترین استحکام، یکنواختی و ماکزیمم مقدار ته نشینی برای فیلم نانولوله آرایش یافته در ولتاژ 50 ولت بدست آمد. کافی بودن نیرو در این ولتاژ باعث می شود نانولوله ها با ساختاری منظم بر روی الکترود قرار بگیرند. از طرفی عدم کافی بودن نیرو و آشفته شدن سوسپانسیون به ترتیب در ولتاژ کم و زیاد باعث عدم یکنواختی و استحکام فیلم می شود. همچنین در ولتاژ پایین تر مقدار جرم فیلم نانولوله آرایش یافته در مقایسه نانولوله اکسید شده کمتر بدست آمد. این نتیجه را می توان به عدم تحرک پذیری نانولوله ها به علت سنگینی آن ها در ارتباط دانست. ماکزیمم رسانایی فیلم های نانولوله کربنی در حالت خشک و مرطوب مربوط به فیلم نانولوله 50 ولت است. وجود ساختار منظم فیلم نانولوله ها در 50 ولت و عدم وجود مقاومت هایی در بین نانولوله ها را می توان دلیلی بر این نتیجه دانست.