یکی از پتانسیل های موجود در زمینه ی تولید و کاربرد الیاف الکتروریسی شده تولید نخ از این الیاف است که در تولید مواد پیشرفته نظیر نخ های پزشکی و تحویل دارو در پزشکی کاربرد دارد. در این راستا کاربرد پلیمرهای زیست تخریب پذیر و زیست سازگار به لحاظ دارا بودن خواص مفید بیولوژیکی فراوان در کنار خصوصیات فوق العاده ی الیاف الکتروریسی شده، می تواند قابلیت ها و توانایی های بسیار موثری در نخ الکتروریسی شده جهت مصارف ویژه ایجاد نماید. با توجه به خواص زیست تخریب پذیر بودن و زیست سازگار بودن پلیمرهایی مانند پلی ال لاکتیک اسید(plla) و پلی وینیل الکل(pva)، در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته اند. تحقیق حاضر شامل 5 بخش می باشد، که در بخش نخست به تولید نخ از نانوالیاف pva با استفاده از سه نوع سیستم حلال شامل سیستم تک حلالی آب، سیستم های حلال مخلوط شامل آب ـ دی متیل فرمامید و آب ـ اسید استیک پرداخته شده است. قطر نانوالیاف حاصل از الکتروریسی محلول حاوی آب ـ اسید استیک، کاهش معنی داری در مقایسه با محلول های حاوی آب خالص و مخلوط آب ـ دی متیل فرمامید داشته است؛ از سوی دیگر یکنواختی قطری الیاف حاصل از محلول حاوی مخلوط آب ـ دی متیل فرمامید در مقایسه با دو نوع محلول pva دیگر بسیار افزایش یافته است. سه گونه نخ حاصل از محلول های مختلف حاوی pva دارای استحکام یکسان بوده ولی درصد ازدیاد طول در نیروی ماکزیمم و کار تا حد پارگی نخ های حاصل از محلول های حاوی آب ـ دی متیل فرمامید و آب ـ اسید استیک بیشتر از نخ pva حاصل از محلول حاوی آب خالص می باشد و مدول الاستیک دو نخ مذکور کمتر از نخ pva حاصل از محلول حاوی آب خالص است. در بخش بعدی با استفاده از سیستم حلال مناسب(دی کلرومتان) و شرایط محیطی مطلوب(رطوبت نسبی 5 ± 55% ) به الکتروریسی و تولید نخ از الیاف بسیار متخلخل plla پرداخته شده است. در این راستا مورفولوژی سطحی نخ و همچنین الیاف به منظور بررسی تخلخل ایجاد شده در سطح آن مورد بررسی قرار گرفته است؛ قطر الیاف plla در محدوده ی nm 200 تا µm 3 است که در مقایسه با موارد مشابه در تحقیقات دیگر که فقط به ذکر محدوده ی قطری الیاف در حدود چندین میکرومتر تا چند صد نانومتر اکتفا نموده اند، کاهش یافته است. در ادامه خواص مکانیکی این گونه نخ نیز مورد بررسی قرار گرفته است. از آنجاییکه سطوح متخلخلِ داربست های الکتروریسی شده برای افزایش چسبندگی سلولی و سازگاری بافت بسیار مفید می باشد، در ادامه به بررسی تأثیر برخی پارامترهای فرایند الکتروریسی بر مورفولوژی الیاف plla و تخلخل سطحی این الیاف پرداخته شد. نتایج حاصل از این بررسی ها نشان می دهد که در اثر افزایش ولتاژ و کاهش فاصله ی ریسندگی توزیع قطری الیاف پهن می شود و الیاف ضخیم دارای حفره های بسیار بزرگتری نسبت به الیاف ظریفتر می باشند و همچنین در اثر کاهش غلظت محلول پلیمری و نیز افزایش نرخ تغذیه ی محلول میزان و ابعاد تخلخل افزایش می یابد. تخلخل موجود در سطح الیاف پلی ال لاکتیک اسید خواص ترشوندگی آن را تحت تأثیر قرار می دهد؛ در این راستا در بخش دیگری از این تحقیق نخ هایی با تخلخل متفاوت تولید شده و پدیده ی مویینگی (capillary) در مورد آن ها مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شده است که هر دو پارامتر میزان تخلخل و ظرافت الیاف در نخ الکتروریسی شده، پدیده ی صعود مویینگی را تحت تأثیر قرار داده است و با افزایش ظرافت و همچنین میزان تخلخل کمتر، میزان نفوذ مایع در نخ الکتروریسی شده افزایش می یابد. پلی ال لاکتیک اسید یک پلیمر هیدروفوب است، در نتیجه سعی شده است با تولید نخ هیبریدی شامل درصدهای مختلف از الیاف plla و pva از میزان هیدروفوب بودن آن کم شود. در این راستا پارامترهای فرایند تولید نخ های هیبریدی بهینه سازی شده و چون یکی از خواص نخ های مورد مصرف در پزشکی بعنوان نخ بخیه استحکام کششی کافی جهت عبور دادن از داخل نسوج بدون پاره شدن نخ می باشد، خواص مکانیکی نخ های تولید شده از قبیل استحکام، ازدیاد طول تا حد پارگی، کار تا حد پارگی و مدول الاستیسیته بررسی شده و با یکدیگر مقایسه گردیدند و مشاهده شد که با کاهش میزان الیاف pva در نخ های هیبریدی الکتروریسی شده، خواص مکانیکی نخ ها به خواص مکانیکی نخ plla نزدیک می شود. به منظور بررسی تأثیر میزان حضور الیاف pva در نخ های هیبریدی بر روی خاصیت هیدروفیلی نخ ها، جذب رطوبت نخ های پلی وینیل الکل، پلی ال لاکتیک اسید و نخ های هیبریدی مورد ارزیابی قرار گرفته است و مشاهده شده است که با افزایش میزان حضور pva در نخ های هیبریدی، میزان رطوبت بازیافتی آن افزایش می یابد.

در این تحقیق یک روش ارتقاء یافته برای تولید نانوالیاف پلیمری بسیار ظریف ارائه شده است که به طور همزمان نیروی الکتریکی و نیروی گریز از مرکز را بکار می¬گیرد. سیستم ریسندگی ارتقاء یافته متشکل از یک واحد ریسندگی است که شامل یک نازل و جمع-کننده¬ی چرخان است که با یک سرعت دورانی در حال چرخش می¬باشند. واحد ریسندگی بطور هوشمندانه¬ای از هوای محیط ایزوله شده است. با استفاده از این سیستم به ریسندگی نانوالیاف پلی اکریلونیتریل و پلی ال لاکتیک اسید در سرعت¬های چرخشی مختلف پرداخته شد. در ضمن سیستم ارتقاء یافته با روش ریسندگی الکتروسانتریفیوژ و الکتروریسی تک نازله مقایسه شد. تصاویر fesem حاصل از آزمایشات نشان داد که سیستم ارتقاء یافته توانایی تولید الیاف ظریفتر و یکنواخت¬تر نسبت به دو سیستم دیگر را دارد. به منظور بررسی تأثیر برخی پارامترها بر قطر نانوالیاف در فرایند ارتقاء یافته، طرح آزمایش تاگوچی مورد استفاده قرار گرفت. پارامترهای انتخابی عبارتند از: غلظت محلول، سرعت چرخشی واحد ریسندگی، ارتفاع محلول درون مخزن و ولتاژ. تصاویر fesem حاصل از آزمون¬ها نشان دادند که مهمترین پارامتر تأثیر گذار بر قطر نانوالیاف ارتفاع محلول درون مخزن است و بعد از آن سرعت چرخشی واحد ریسندگی در مرتبه دوم قرار می¬گیرد. غلظت محلول و ولتاژ در مرتبه¬های سوم و چهارم قرار می¬گیرند. کمترین ارتفاع محلول درون مخزن و بیشترین سرعت چرخشی منجر به تولید ظریفترین نانوالیاف می¬گردد. کمترین غلظت نیز برای دستیابی به نانوالیاف با کمترین قطر ضروری می¬باشد. ولتاژ اثر معنی داری بر قطر نانوالیاف نداشته است. یک جریان شدید هوا در ریسندگی گریز از مرکز مبنا ایجاد می¬گردد که منجر به انحراف بیشتر جت و تبخیر سریع حلال می¬شود که نهایتاً منجر به تولید نانوالیاف ضخیم¬تر می¬گردد. در این تحقیق یک مقایسه بین جت سیال نیوتنی تولید شده در دو سیستم ریسندگی گریز از مرکز مبنا و ریسندگی گریز از مرکز ایزوله شده از هوای محیط انجام شد. تصاویر تهیه شده از مسیر جت توسط دوربین با سرعت بالا نشان داد که جت ایزوله نشده نسبت به جت ایزوله شده منحرف می¬شود. دلیل این رویداد وجود مقاومت هوا در سیستم ایزوله نشده است. یک آنالیز غیر خطی از معادلات ناویر ـ استوکس انجام شد و معادلات یک بعدی با استفاده از روش¬های تقریبی استخراج گردیدند. معادلات به روش عددی حل گردیدند. نتایج نشان داد که توافق خوبی بین جت ایزوله شده و پیش¬بینی جت توسط مدلسازی وجود دارد، در حالی که تفاوت¬هایی بین جت ایزوله نشده و نتایج شبیه¬سازی وجود دارد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان می¬دهد کاهش عدد rb که می¬تواند به مفهوم افزایش سرعت زاویه¬ای واحد ریسندگی باشد، منجر به کاهش قطر لیف، انحراف بیشتر جت و افزایش سرعت محوری جت می¬شود که افزایش میزان تولید را به دنبال دارد. افزایش سرعت زاویه¬ای (کاهش rb) منجر به افزایش نیروی گریز از مرکز بعنوان نیروی کششی جت می¬شود. بنابراین هرچه نیروی گریز از مرکز بیشتر باشد، کشیدگی جت افزایش یافته و در نتیجه لیف ظریف¬تری تشکیل می¬گردد. شبیه¬سازی نشان می¬هد که کاهش عدد re که به مفهوم افزایش ویسکوزیته است منجر به افزایش قطر لیف، انحراف بیشتر جت و کاهش سرعت محوری جت و در نتیجه کاهش میزان تولید می¬گردد. در واقع ویسکوزیته¬های بیشتر موجب می¬گردد که کشیده شدن جت به سختی صورت پذیرد و در نتیجه الیاف ضخیم¬تری ایجاد می¬گردد. همچنین نتایج نشان داد که تغییر عدد we (کشش سطحی) تأثیری بر دینامیک جت ندارد. نتایج شبیه سازی نشان داد که تغییر ولتاژ اعمالی تأثیری بر قطر، مسیر و سرعت محوری جت ندارد. کلمات کلیدی: نانوالیاف، مورفولوژی، سیستم ریسندگی الکتروسانتریفیوژ ایزوله شده از هوای محیط، ، روش تاگوچی، جت مایع خمیده، معادلات ناویر ـ استوکس، آنالیز غیر خطی، بسط تقریبی.