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.

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.

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.

چکیده هدف اصلی این رساله مطالعه ی مشخصه های ساختاری و تاثیر آنها بر خواص انتقالی لایه های تشکیل شده از نانوالیاف پلی اکریلونیتریل(که در این رساله به آنها ریزلایه اتلاق می شود) است. خواص فیزیکی ریزلایه ها به مشخصه های ساختاری آنها وابسته است، لذا تاثیر غلظت محلول پلیمری پلی اکریلونیتریل بر مشخصه های ساختاری شامل قطرالیاف، تخلخل سطحی و زبری سطح ریزلایه ها بررسی گردید. از روش های جدید غیر تماسی شامل پردازش تصویر و میکروسکوپ نیروی اتمی برای ارزیابی زبری سطح استفاده شد. نتایج بیانگر وابستگی قطر نانوالیاف به غلظت محلول پلیمری می باشد. در بررسی نتایج مشاهده شد که افزایش غلظت محلول پلیمری افزایش قطر نانوالیاف وکاهش تخلخل سطحی ریزلایه را به همراه دارد. با استفاده از روابط تئوری، میانگین پوشش ریزلایه ها محاسبه گردید و با توجه به وابستگی قطر نانوالیاف و تخلخل سطحی ریزلایه، مشخصه ساختاری مناسب تعریف شد و سپس ارتباط آن با نفوذپذیری هوا و زبری سطح ریزلایه بررسی گردید. نتایج بدست آمده نشان دادند که بین مشخصه ساختاری و نفوذپذیری هوا و زبری سطح ریزلایه ها همبستگی خوبی وجود دارد. همجنین با بررسی نتایج زبری سطح حاصل از دو روش پردازش تصویر و میکروسکوپ نیروی اتمی ملاحظه شد که از نظر آماری بین نتایج حاصل از دو روش توافق خوبی وجود دارد. کارایی ریزلایه به مقدار زیادی به سطح مخصوص و تخلخل توده آن وابسته است. تخلخل توده یکی از مشخصه های مهم و اثرگذار بر انتقال همزمان رطوبت و حرارت ریزلایه ها می باشد، لذا با استفاده از روش الکتروریسی اصلاح شده ریزلایه های حجیم با تخلخل توده متفاوت تهیه شدند و تاثیر تخلخل توده بر انتقال همزمان رطوبت و حرارت ریزلایه ها بصورت تجربی و نظری مورد بررسی قرار گرفت. یک مدل ریاضی برای پیشگویی رفتار انتقال رطوبت و حرارت ریزلایه های حجیم استفاده شد. مرتبه اهمیت هر یک از شیوه های انتقال حرارت در مدل استفاده شده جهت پیشگویی انتقال همزمان رطوبت و حرارت، با استفاده از روش تحلیل مقیاسی تعیین گردید. با توجه به نتایج بدست آمده ملاحظه گردید که در مورد ریزلایه ها انتقال حرارت به شیوه تشعشع از اهمیت بسیار ناچیزی برخوردار است در حالیکه انتقال حرارت به شیوه جابجایی دارای اهمیت زیادی می باشد. با توجه به نتیجه حاصل از تحلیل مقیاسی، دو مدل جهت توصیف و پیشگویی رفتار انتقال رطوبت و حرارت ریزلایه ها مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا فقط انتقال حرارت به روش هدایت در مدل مورد توجه قرار گرفت و سپس با اضافه کردن انتقال حرارت توسط جابجایی، مدل اصلاح گردید. مدل ها با استفاده از روش اختلاف محدود بطور عددی حل شدند و جهت ارزیابی قابلیت آن ها برای پیشگویی انتقال همزمان رطوبت و حرارت از ریزلایه ها ی حجیم ، نتایج حاصل از حل عددی با نتایج تجربی مقایسه شدند. با توجه به نتایج حاصل از اندازه گیری تخلخل توده ریزلایه های حجیم، مشاهده شد که این ریزلایه ها بسیار متخلخل (تخلخل بیش از%99) هستند. ارزیابی تجربی انتقال همزمان رطوبت و حرارت ریزلایه های حجیم، بیانگر قابلیت بسیار بالای آن ها در انتقال رطوبت و حرارت می باشد. نتایج تجربی نشان دادند که افزایش تخلخل توده با افزایش انتقال رطوبت و حرارت ریزلایه همراه است . همچنین مشاهده شد که در اثر قرار گرفتن ریزلایه بر روی زمینه، نفوذپذیری هوا به مقدار محسوسی کاهش می یابد ولی انتقال رطوبت از ریزلایه تغییر محسوسی نمی کند. مقایسه نتایج تجربی و نتایج حاصل از مدل سازی، بیانگر قابلیت بسیار خوب مدل های استفاده شده جهت پیشگویی رفتار انتقال همزمان رطوبت و حرارت ریزلایه ها می باشد و مدل اصلاح شده برای پیشگویی رفتار انتقال حرارت ریزلایه ها مناسبتر می باشد.

با افزایش جمعیت جهانی و بالا رفتن قیمت الیاف طبیعی مانند پشم، دانشمندان در فکر جایگزین الیافی مصنوعی با خواص مشابه الیاف طبیعی با منشاء پروتئینی شدند که الیاف کازئین یک نوع از آن است. این الیاف دارای راحتی بالا و ph برابر با پوست بدن (مناسب برای موارد پزشکی) می باشد. در سال 1898 میلادی برای اولین بار محلول کازئین به طور آزمایشی به صورت الیاف تهیه شد. این الیاف تهیه شده بسیار سخت و شکننده بودند و از استحکام خوبی برخوردار نبودند و در آب به مقدار زیادی متورم می شدند و به هم می چسبیدند. درنتیجه، تلاش برای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی این الیاف موردتوجه قرار گرفت. کازئین ماده ای غیرقابل حل در آب است اما به دلیل ساختار شیمیایی مشابه با پشم در برابر مواد قلیایی قابل حل است، همچنین؛ دوقطبی بودن مولکول های تشکیل دهنده اش باعث شده که در بعضی از روش های تولید نیاز به یک ماده ی کمکی جهت ایجاد لیف باشد. از میان روش های گوناگون، در این تحقیق به تولید نانو نخ کازئین به کمک دو پلیمر به روش الکتروریسی پرداخته ایم. هدف امکان سنجی تولید نخی با بالاترین جزء ماده ی پروتئینی، با شرایط ریسندگی مناسب و الیاف مطلوب در آن هستیم. نمونه نخ مطلوب شامل 90% جزء کازئین و 10% جزء پلی اتیلن اکساید حاصل گردید. سپس نمونه مطلوب را با چند نوع استحکام دهنده، استحکام بخشی کرده و آزمایش های استحکام را روی این نمونه ها قبل و بعد از استحکام بخشی موردبررسی قراردادیم. با بررسی های انجام شده بهترین استحکام دهنده را انتخاب نمودیم. در ادامه نیز آزمایش زیست تخریب پذیری را روی نمونه مطلوب با استحکام دهنده انتخاب شده یعنی نمونه 90% جزء کازئین و 10% جزء پلی اتیلن اکساید با حضور 40% استحکام دهنده دی ایزوسیانات، انجام دادیم و مشاهده شد بعد از 10 روز نمونه در حلال به طور زیادی حل شده و استحکام آن به شدت کاهش یافته. همچنین به منظور بررسی دقیق تر اثر استحکام دهنده روی نحوه پارگی نخ هنگام انجام آزمایش استحکام، مورفولوژی نخ قبل و بعد از استحکام بخشی بررسی گردید مشاهده شد با ورود استحکام دهنده دی-ایزوسیانات نخ ترد تر شده است.

امروزه با پیشرفت علوم در زمینه ی طراحی و ساخت منسوجات با کاربردهای خاص و همچنین خصوصیات بهینه، از چندین نوع مختلف پارچه، الیاف و یا نخ به صورت توأمان استفاده می شود. از جمله ی این موارد می توان به طراحی کامپوزیت های چندلایه در کاربردهای مختلفی ازجمله جداسازی، پوشاک ورزشی و محافظ و...اشاره کرد. از سوی دیگر با پیدایش انواع مختلف آلودگی ها که نتیجه ی پیشرفت و گسترش صنایع در جهان امروز است، نیاز به تولید منسوجات محافظ امری ضروری به نظر می رسد. به طور کلی زمانی که بحث محافظت درزمینه ی پوشاک مطرح می گردد، بایستی علاوه بر حفاظت در برابر خطرات، راحتی فرد استفاده کننده که اساساً وابسته به خصوصیات فیزیکی و مکانیکی است، نیز مورد توجه باشد. در میان تمام روش های حفاظت، استفاده از غشاهای ساخته شده از نانوالیاف جزء یکی از بهترین انتخاب ها بوده است. مقاومت بالا در برابر جریان گاز همراه با انتقال مطلوب بخارآب، علاوه بر ممانعت از عبور ذرات با وزن مولکولی بالا و عامل دار نمودن راحت آن ها، از دلایل این انتخاب است. درعین حال به علت خصوصیات ضعیف مکانیکی ساختارهای نانو، استفاده از آن ها در ساختار چندلایه می تواند از آسیب های وارد به آن، جلوگیری کند. بر این اساس هدف از این پژوهش، بررسی خصوصیات فیزیکی منسوجات چندلایه ی حاوی نانولایه است؛ لذا در مرحله ی نخست بسترهای موردنظر جهت تولید غشاء و روش های برقراری اتصال در منسوج چندلایه مورد بررسی قرار گرفت؛ سپس با تعیین شرایط بهینه ی الکتروریسی پلیمر نایلون 66، تأثیر پارامترهای روش تولید ساختار چندلایه (3 روش با استفاده از لایه ی اسپان باند و 1 روش استفاده از اتصالات مکانیکی دوخت)، نوع پارچه (پنبه/پلی استر، پلی استر/ویسکوز، پنبه/نایلون 1، پنبه/نایلون 2)، غلظت محلول پلیمری (10 و 15 درصد)، سرعت سیلندر جمع کننده (2/74 و 159 دور بر دقیقه) و زمان الکتروریسی (3 و 6 ساعت) بر خواص فیزیکی منسوجات چندلایه که شامل اندازه گیری نفوذپذیری هوا، گذردهی بخارآب، انتقال رطوبت و حرارت، آزمایش های کششی، برشی و خمشی است، بررسی گردید. جهت بهینه سازی هزینه، تعداد آزمایش ها و همچنین تحلیل آماری و سیستماتیک نتایج نیز، از روش های طراحی آزمایش تاگوچی استفاده شد و تأثیر پارامترهای مختلف در آزمایش ها و معنی داری پارامترهای موردنظر و نیز رفتار سطوح مختلف هر یک از پارامترها در نمونه های مختلف با استفاده از نرم افزار minitab بررسی و تحلیل گردید. نتایج حاکی از این بود که انتخاب پارچه و روش برقراری اتصال چندلایه، تأثیر بیشتری در مقایسه با پارامترهای تولید نانوالیاف، بر خواص فیزیکی چندلایه می گذارد که می توان با انتخاب مناسب آن ها، از کاهش خواص فیزیکی مطلوب، جلوگیری نمود. نتایج تحلیل واریانس نشان داد که نمونه ی 7 که چندلایه ی پلی استر/ویسکوز با اتصال دوخت، غلظت 10%، زمان الکتروریسی 3 ساعت و سرعت سیلندر 159 دور بر دقیقه است، در اکثر خواص فیزیکی با وجود نانوالیاف دستخوش تغییر نشده است و حتی پارامترهای پسماند برشی و انرژی کششی نمونه های حاوی نانو، کاهش یافته که موجب بهبود راحتی شده است. علاوه بر این الکتروریسی تا محدوده ی مشخصی از ضخامت نانوالیاف تولیدی (سه ساعت)، نیز ضخامت مناسبی را برای مصارف پوشاک محافظ به وجود می آورد؛ به نحوی که اختلاف معناداری در انتقال رطوبت حرارت و گذردهی بخارآب به وجود نیامده است. لذا در این حالت انتظار منسوجی را می توان داشت که علاوه بر بحث محافظت، خواص فیزیکی را نیز در حالت تعادل قرار دهد.

یکی از بزرگ ترین چالش های بشر، جایگزینی منابع تجدید پذیر انرژی به جای استفاده از سوخت های فسیلی برای تولید برق است. خورشید به عنوان منبعی پایان ناپذیر می تواند راه حلی برای مشکل انرژی در آینده باشد. عنصری که از آن برای تولید برق از نور خورشید استفاده می شود، سلول خورشیدی نامیده می شود. یکی از انواع سلول¬های خورشیدی، سلول¬های خورشیدی حساس به رنگ می باشد. مهم ترین مزیت این سلول ها در مقایسه با سلول های خورشیدی معدنی هزینه ی پایین تولید است ولی این سلول ها بازده پایین تری نشان می دهند که لازم است بهبود یابد. اجزای سلول¬های خورشیدی حساس به رنگ شامل لایه فوتوآند، الکترولیت ردوکس و الکترود کانتر است. اساس استفاده از نانوساختارها در سلول های خورشیدی حساس به رنگ بر تولید لایه فوتوآند با تخلخل بالا استوار است. فوتوآند ساخته شده از نانومواد می تواند ناحیه وسیع تری برای جذب رنگ داشته باشد، بنابراین می تواند نور بیشتری جذب کند که باعث افزایش بازده سلول خورشیدی می گردد. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر مشخصه های لایه فوتوآند بر روی بازده سلول خورشیدی حساس به رنگ است. بدین منظور در ابتدا با استفاده از محلول پلی وینیل پیرولیدون در حلال اتانول و اسید استیک و ماده اولیه تیتانیوم ایزوپروپوکساید و نیترات نقره نانو الیاف کامپوزیتی تیتانیوم دی اکسید/ پلی وینیل پیرولیدون / نقره تولید شدند. در ادامه با حذف پلیمر پلی وینیل پیرولیدون در اثر عملیات حرارتی، نانو الیاف تیتانیوم دی¬اکسید دوپه شده با نانوذرات نقره حاصل شد. در نهایت تحت عملیات مکانیکی نانو میله های تیتانیوم دی¬اکسید دوپه شده با نانوذرات نقره جهت استفاده در لایه فوتوآند سلول¬های خورشیدی حساس به رنگ آماده شد و با استفاده از خمیر نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و نانو میله های دی اکسید تیتانیوم / نانوذرات نقره سلول خورشیدی ساخته شد. با استفاده از جدول آرایه های متعامد تاگوچی بر اساس تعداد عوامل و سطوح هر کدام، سلول های خورشیدی ساخته شد و بازده هر کدام از آن ها با استفاده از نتایج حاصل از مشخصه یابی جریان / ولتاژ به دست آمد. نتایج حاصله نشان داد که تمامی عوامل مورد بررسی تأثیر معناداری بر بازده سلول خورشیدی داشتند. مشخصه های درصد وزنی نانومیله به نانو ذره دی اکسید تیتانیوم، ضخامت لایه آندی و درصد نیترات نقره موجود در محلول الکتروریسی به ترتیب دارای رتبه های اول تا سوم اثرگذاری بر بازده سلول خورشیدی هستند. در بین عوامل و سطوح تعیین شده در این تحقیق، سلول خورشیدی با 36/0 درصد نیترات نقره در محلول الکتروریسی و 25 درصد وزنی نانومیله به نانوذره دی اکسید تیتانیوم و ضخامت 81/2 میکرومتر بیش ترین بازده را نتیجه می دهد.

هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر میزان کشش گرم بر خصوصیات نخ نانوالیاف کربن تهیه شده از pan می باشد. جهت الکتروریسی از روش دو نازله استفاده گردید. با استفاده از محلول 14% (وزنی/وزنی) saf/dmf نخ نانوالیاف با متوسط قطری 111/4 میکرومتر و متوسط قطری نانوالیاف 397 نانومتر تهیه گردید. عملیات کشش با نسبتهای 3،2،1 و 4 برابر در حمام آب جوش از طریق اختلاف در سرعتهای دو غلتک صورت گرفت. استحکام و مدول یانگ نخ خام و نخهای کشش داده شده اندازه گیری وتوسط آنالیز آماری مورد بررسی قرار گرفت و در سطح اطمینان 95% معنی داری نتایج تأیید شد. استحکام و مدول نخ کشیده شده با نسبت 4 نسبت به نخ خام به ترتیب از 3/91 به 28/16 سانتی نیوتن بر تکس و 52/07 به 623/66 سانتی نیوتن بر تکس افزایش یافت. خواص دیگر از قبیل درصد ازدیاد طول تا حد پارگی و کارتا حد پارگی نیز مورد بررسی قرار گرفت.نخهای خام، کشیده شده با نسبت 2 و 4 برابر مورد بررسی پراش اشعه ایکس قرار گرفتند و اندیس بلورینگی نمونه ها به ترتیب 29%، 51% و 73% بدست آمد. همچنین اندازه کریستال این سه نمونه به ترتیب، 0/53، 1/22 و 0/89 انگستروم محاسبه شد. نمونه نخ های نانوالیاف خام و کشیده شده با نسبت کشش 4برابر، تحت عملیات پایدارسازی حرارتی قرار گرفتند وکربونیزه شدند. شرایط پایدارسازی به صورت 3محدوده زمانی 15دقیقه در دماهای 220، 240 و 260 درجه سانتی گراد در حضور جریان هوای مصنوعی می باشد. شرایط کربونیزه کردن در حضور نیتروژن با خلوص بالا به صورت عملیات حرارتی از 260 تا 800 درجه سانتی گراد می باشد. سپس تصاویر sem نمونه های نخ نانوالیاف saf خام و کشیده شده با نسبت های مختلف کشش و نیز نخ های خام و کشیده شده با نسبت کشش 4 کربونیزه شده بررسی شدند. عملیات کشش گرم باعث جهت گیری الیاف در راستای محور نخ و موازی شدن الیاف و کاهش قطر نخ نانوالیاف گردید و همچنین قطر نخ نانوالیاف کربنی 50% کاهش یافت . ضمنا مقایسه طیف های ftir نخ نانوالیاف کربونیزه شده و الیاف saf خام حاکی از حذف پیک های cn و اتصالات استری می باشد. همچنین باند دوگانه c=c ارتعاشات خمشی c-h و باند c-c نمایان می باشد.

بدلیل آنکه پنبه در زمره الیاف طبیعی است شرایط کشت نظیر مناسب بودن زمین و شرایط جوی و غیره بر مرغوبیت آن اثر می گذارد بطوریکه در ضمن رشد مقداری الیاف بطور کامل رشد نکرده و می تواند به طرق مختلف در حین مراحل ریسندگی مشکل ایجاد نماید. یکی از این مشکلات دارا بودن قابلیت انعطاف و آسانی پیچش به دور الیاف دیگر و ایجاد نپ است. بدلیل ساختار متفاوت ساختمان نپ ها در هنگام رنگرزی و رنگ همانندی ، جذب رنگ نپ ها با یکدیگر اختلاف خواهد داشت علاوه بر آن در رنگ همانندی ، جذب رنگ نپ و زمینه کالا متفاوت بوده و این امر کاملا مشهود خواهد بود.این موارد انجام یک کرا تحقیقی در این زمینه را ضروری می نماید . یکی از اهداف این پروژه بررسی ساختمان نپ بر روی پارچه می باشد زیرا اطلاعات موجود در رابطه با ساختمان نپ عمدتا در رابطه با نپ موجود در وب می باشد. در این تحقیق با استفاده از اصول و الگوریتم های پردازش تصویری ، روشی سریع و آسان برای شناسایی ، شمارش ، تعیین مساحت ، محیط نپ و تخمینی از شکل نپ ها ارائه گردید. در این مرحله ساختمان نپ در پارچه با نپ در وب ، بطور اجمالی مقایسه شد. ثانیا اختلاف رنگ بین نپ ها و زمینه بررسی گردید، علاوه بر آن میزان روشنایی نپ و زمینه اندازه گیری و اختلاف انها مورد بررسی شد. در این تحقیق از رنگ ‏‎c.i.direct red 81‎‏ که تمایل جذب به زمینه را دارد استفاده د و در واقع نپ های سطح پارچه قادر به جذب این رنگ نبوده و یا بصورت نسبتا پائینی آنرا جذب می کنند. رنگ دیگری که استفاده گردید ‏‎c.i.direct green 26‎‏ بود که قادر است توسط نپ ها و زمینه جذب گردد. کلیه مراحل بررسی و تحقیق در این زمینه با استفاده از نرم افزار ملتب و جعبه پردازش تصویر آن و با ارائه برنامه کامپیوتری نوشته شده مختص این پروژه انجام شد. علاوه بر آن مقایسه و تحلیل نتایج بدست آمده با استفاده از نرم افزار آماری ‏‎sas‎‏ صورت گرفت.