الکترواسپینینگ
فهرست مطالب :
پیشگفتار ....................................................................................................................... آ – ت
فصل اول : کابرد نانو تکنولوژی در صنعت نساجی و آشنایی با علم الکترواسپینینگ
کاربرد نانو تکنولوژی در صنعت نساجی ........................................................ 2
آشنایی با علم الکترو اسپینینگ ......................................................................... 2
فصل دوم: آشنایی با ساختار دستگاه الکترواسپینینگ و عوامل تاثیر گذار روی خواص نانو الیاف تولید شده به روش الکترواسپینینگ
آشنایی با ساختار دستگاه الکترواسپینینگ ......................................................... 5
آشنایی با کارکرد دستگاه الکترواسپینینگ ........................................................ 6
عوامل تاثیر گذار روی خواص نانو الیاف تولید شده به روش الکترواسپینینگ 7
فصل سوم : تولید نانوفیلترها بروش الکترواسپینینگ محلولهای پلیمری
آشنایی باپوشش های دارای منافذ الکتروسپون با کارایی بالاجهت عمل فیلتراسیون 9
مقدمه ............................................................................................................... 10
محلول های پلیمری به کار رفته در تولید فیلترها به روش الکترواسپینینگ .... 12
دستگاه الکترواسپین و فرآیند ........................................................................... 13
روش الکترواسپینینگ محلول های پلیمری ....................................................... 13
نتایج ................................................................................................................. 16
نتیجه گیری ..................................................................................................... 20
فصل چهارم : تهیه لایه های الیاف پلی اتیلن اکسید / چیتوسان (chitosan) بوسیله الکترواسپینینگ و ارزیابی سازگاری زیستی
تهیه لایه های الیاف پلی اتیلن اکسید / چیتوسان (chitosan) بوسیله الکترواسپینینگ (ریسندگی ) و ارزیابی سازگاری زیستی ........................................................................................... 22
روش تهیه لایه های الیاف پلی اتیلن اکسید / چیتوسان (chitosan) بوسیله الکترواسپینی 23
آماده سازی محلول های الکترواسپینی ............................................................ 23
الکترواسپینینگ محلول ..................................................................................... 24
نتایج ................................................................................................................. 25
انواع حلال های غشاء PEO ............................................................................ 25
میزان حجم های متفاوت غشاء PEO / Chitosan ....................................... 25
میدان ها الکتریکی مختلف در غشاءچیتوسان / PEO .................................... 25
کشت سلولی ..................................................................................................... 27
نتیجه گیری ...................................................................................................... 28
فصل پنجم : تهیه نانولوله های کاربردی در صنعت نساجی با استفاده از روش الکترواسپینینگ
نساجی و نانو لوله های کاربردی ................................................................... 30
آینده (الیاف) همراه با توانایی های حسی افزایش یافته ................................... 30
بر اساس تعداد دیواره ها , نانو تیوب ها می تواند بر 2 فهرست اصلی طبقه بندی شود 31
الکترواسپینینگ ................................................................................................ 34
مواد و روش ها ............................................................................................... 35
آماده سازی محلول پلیمر/CNT ..................................................................... 36
1) پراکنش نانو تیوب ها ................................................................................... 36
2) انحلال پلیمر ................................................................................................ 37
3) مخلوط پلیمر و محلول نانو تیوب ................................................................ 37
الکترواسپینی محلول پلیمر ................................................................................ 37
پردازش و ویژگی سنسورهای بر اساسCNT .............................................. 39
پردازش الیاف غیر پیچ خورده آمده از الکترواسپینی ....................................... 39
خاصیت الیاف غیر پیچ خورده بدست آمده از الکترواسپینی ........................... 40
نتیجه گیری ...................................................................................................... 47
فصل ششم : آشنایی باالکترواسپینینگ کلاژن
آشنایی باالکترواسپینینگ کلاژن ......................................................................... 49
مقدمه ................................................................................................................ 50
فرآیند الکترواسپینینگ ........................................................................................ 51
روش الکترواسپینینگ کلاژن ............................................................................ 51
اسکلت هسته ....................................................................................................... 52
نتایج .................................................................................................................... 54
نتیجه گیری ......................................................................................................... 58
فصل هفتم : حفاظت الکترومغناطیسی مس / فولاد ضد زنگ / الیاف پلی آمید بدست آمده از الکترواسپینینگ
حفاظت الکترومغناطیسی مس / فولاد ضد زنگ / الیاف پلی آمید بدست آمده از الکترواسپینینگ بصورت کامپوزیت های پلی پروپیلن فشرده ................................................................. 61
آشنایی ............................................................................................................. 61
مقدمه .............................................................................................................. 61
گسترش کامپوزیت های رسانا همراه با خواص ESD و EMSE ............ 62
مواد ................................................................................................................ 63
تولید نخهای هیبرید رسانا برای حلقه های ساخته شده , بوسیله تار و نخ پود تزئین شده 64
پارچه های حلقوی – تاری پودی .................................................................. 68
ساخت کامپوزیت های فشرده پارجه های حلقوی – تاری پوری .................. 69
ارزیابی EMSE با موج ساده ........................................................................ 70
نتایج ............................................................................................................... 73
واریانس یا اختلاف EMSE بوسیله کامپوزیت های رسانای مختلف ............ 73
آزمایش ESD همراه با / یا بدون کامپوزیت رسانا ........................................ 77
نتیجه گیری ....................................................................................................... 81
منابع و مأخذ .................................................................................................. 82
پیشگفتار :
آشنایی با صنعت نساجی:
آبا تا به حال دیده اید لباسی در نور روز آبی روشن باشد اما هنگامی که تحت تابش نور سبز قرار می گیرد به صورت امواج متحرک دریا در آید؟
به جرات می توان گفت علاوه بر اکسیژن که به علت فراوانی آن کمتر قدر و ارزش آن را دانسته و میدانیم ،پارچه هم همین ویژگی را پیدا کرده است.انسان از روزی که چشم باز می کند همیشه در نزدیک ترین فاصله اش پارچه را حس کرده است ،فاصله ای به نزدیکی بدنش . در طول تاریخ هیچ قوم و ملتی را نمی یابیم که پارچه را نشناسد و از آن استفاده نکرده باشد و شاید همین مسئله باعث روزمره شدن مقوله پارچه ولباس شده باشد اما پارچه چیست؟ ابتدایی ترین تعریف پارچه این است که به هر جسم بافته شده از دو لیف جدا از هم که به یکی تار و دیگری پود می گویند ،پارچه گفته می شود.در بررسی تاریخ پارچه، سه جهش بسیار مهم دیده می شود :
اولی بافت پارچه توسط انسان های نخستین از الیاف طبیعی مانند پنبه ،پشم و بعدها ابریشم است .
دومی بافت پارچه توسط الیاف مصنوعی دست ساز بشر در اواسط قرن بیستم است که مهمترین این الیاف مصنوعی نایلون است .
اما سومین جهش تولید پارچه که واقعا انقلابی در صنعت نساجی به شمار میرود از سال 1980 میلادی آغاز شده است وتا به امروز ادامه دارد.در سال 1980 الیاف ویژه ساخته شدند ،از سال 1980 تا 1984 الیافی با عملکرد و کارایی ویژه تولید واز سال 1984 تا 2000 الیاف با تکنولوژی بالا تولید شدند واز سال 2004 به بعد بشر دست به ساختن الیاف با کارکرد فوق العاده زده است .اولین ویژگی مشترک در الیافی که پس از جهش سوم در صنعت نساجی ساخته شده اند ادغام چندین علم برای ساخت یک محصول واحد است.برای ساخت این الیاف از چندین شاخه متفاوت علم نظیر نساجی ،پلیمر ،الکترونیک،کامپیوتر ، مکانیک و... استفاده شده است اما ویژگی دیگر این الیاف که مهمترین آن است در چند دهه دیگر صنعت نساجی وشاید بتنوان گفت تمامی صنایع را تحت تاثیر خود قرارمی دهند .
تقسیم بندی الیاف مصنوعی:
تقسیم بندی الیاف مصنوعی از لحاظ ماهیت ساختاری به 3 گروه اصلی تقسیم می شوند كه عبارتند از :
1) مواد با قابلیت تغییر حالت (PCM):
منسوجاتی كه حاوی مواد با قابلیت تغییر حالت (Phase change material) هستند یك دسته مهم از منسوجات هوشمند به حساب می آیند .این مواد همانند بسیاری مواد دیگر در نقطه ذوب خود با توجه به تئوری (گرمای نهان) می توانند از حالت جامد به مایع و یا بالعكس تغییر حالت دهند.از این ویژگی مواد در تولید بعضی از انواع پوشاك به میزان زیادی استفاده شده است .در این نوع پوشاك الیاف حاوی PCM پس از دریافت دمای بدن به جای آنكه آن را به محیط انتقال دهند تا تعادل گرمایشی برقرار شود آن را جذب می كنند و خود تغییر حالت می دهند به همین خاطر پارچه ها به عایق بسیار مناسبی تبدیل می شوند .یكی دیگر از كاربردهای مواد با قابلیت تغییر حالت می تواند در یك خودرو باشد . در این خودرو می توان از این نوع مواد در بدنه و كف خودرو استفاده كرد و یك دمای استاندارد مثلا 25 درجه سانتی گراد برای آن تعریف كرد. در صورت بالا رفتن دما از استاندارد تعریف شده این ماده دمای اضافی را جذب كرده و از حالت جامد به حالت ژله ای تغییر ماهیت می دهد تا هوای داخل در 25 درجه سانتی گراد ثابت بماند .عكس قضیه هم صادق است یعنی در صورت پایین آمدن دمای داخل خودرو دوباره ماده با تغییر ماهیت از حالت ژله ای به حالت جامد دما را ثابت نگه می دارد . در صورت استفاده از این نوع مواد در خودرو دیگر نیازی به نصب سیستم های گرمایی و خنك كننده در خودرو احساس نمی شود
2)پلیمرهای با حافظه وضعیت (SMP):
پلیمرهای با حافظه وضعیت (Memory polymer)خاصیت بسیار جالبی هستنند .می توان آنها را با انجام اعمالی از حالت اولیه خود خارج كرده و دوباره با انجام اعمالی آنها را به شكل اولیه باز گرداند.یكی از مهمترین كاربردهای SMP ها در پزشكی است .تصور كنید پزشكی می خواهد قطعه ای مصنوعی را با ابعادی بزرگ در بدن یك بیمار جاسازی كند برای این كار او باید شكاف بزرگی در بدن بیمار ایجاد كند و پس از به كار گذاشتن قطعه مورد نظر آن را بخیه كند. اما اگر قطعه مورد نظر از SMP تشكیل شده باشد وضعیت به گونه ی دیگری خواهد بود .در این صورت پزشك با انجام اعمالی نظیر سرد كردن و یا تاباندن اشعه هایی خاص قطعه مرد نظر را تا اندازه دلخواه كوچك می كند و با ایجاد شكاف كوچكی آن را در بدن بیمار جاسازی می كند و برای باز گرداندن حالت جسم به حالت اولیه به آن گرما می دهد و یا اشعه هایی خاص بر آن می تاباند تا جسم به حالت اولیه خود باز گردد.
3) فیبر نوری :
این الیاف می توانند به راحتی اطلاعات و داده ها از یك نقطه دریافت و با سرعت و كیفیت بالا به نقطه ای دیگر منتقل می كنند.این الیافرا می توان به دو دسته Single mode و Multi mode تقسیم كرد.ساختار این الیاف بسیار ساده است ،آنها از دو شیشه متحدالمركز ،مغز لیف (كه سیگنال نوری را حمل می كند ) و پوشش رویی كه از مغز لیف در برابر مواد شیمیایی ، صدمات مكانیكی یا سایش حفظ می كند تشكیل شده اند .الیاف نوری Single mode اطلاعات را بدون اشتباه در مسافت های طولانی منتقل می كند در حالی كه Multi mode همین كار را ساده تر و آسان تر انجام می دهد.
در حال حاضر تلاش برای دستیابی و تولید منسوجات ضد باکتری بخصوص در مصارف بیمارستانی ،پزشکی،ملحفه وپوشاک رو به افزایش است.
به طور کلی الیاف طبیعی و الیاف مصنوعی از هر جهت مستعد آلودگی و رشد باکتری ها ، انگل ها و قارچ ها می باشندبدین منظور تکمیل های ضد میکروبی شامل: تکمیل ضد خون برای لباس جراحان و ملحفه ی بیمارستانی ،لباس کودکان وسالمندان و لباس های ورزشی و تکمیل های ضد باکتری و قارچ شامل :جلو گیری از رشد موجودات ذره بینی جهت از بین نرفتن منسوجات و تکمیل ضد حشره شامل تکمیل ضد بید کالای پشمی میباشد.همچنین از لحاظ طول عمر کالای نساجی نیز تکمیل ضد میکروبی از اهمیت برخوردار است اگر رشد باکتری ها روی منسوج مهار نگردد در اثر گذشت زمان تعدادباکتری ها به سرعت چند برابر شده و غالبا موجب ایجاد بوی نامطبوع و تغییر رنگ کالا و حتی تخریب کالا می شود.
امروزه با توجه به مسائل زیست محیطی ،مصرف پلیمر های طبیعی به عنوان یک ایده ی خوب علمی و تجاری به منظور جانشین ایده آل برای مواد شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته است.از ابتدایی ترین اقداماتیکه دراین زمینه صورت گرفت استفاده از پلیمرهای طبیعی بود.
همه الیاف جدید صنعت نساجی را می توان از نظر کارایی در سه گروه تقسیم بندی کرد :
این الیاف یا پسیو هستند یا اکتیو یا سوپر اکتیو . ظهور الیاف پسیو ارتباط مستقیمی با پیدایش سنسور(Sensor) دارند،هنگامی که دانشمندان توانستند از سنسورها به صورت گسترده در زندگی بشری استفاده کنند پیشگامان علم نساجی هم استفاده فراوانی از سنسورها در تولید الیاف نسل سوم بردند .این الیاف از خود هیچ قدرت تصمیم گیری ندارند و فقط قادرند شرایط محیط هدف پیرامون خود را به مرکز کنترل کننده خود منتقل کنند در مباحث آینده در مورد این الیاف بیشتر بحث خواهیم کرد.
دسته دوم الیاف اکتیو هستند ،این الیاف که از الیاف پسیو پیشرفته تر هستند در مقابل کنش های خاص و تعریف شده ای واکنش های خاص و تعریف شده ای دارند .مثلا اگر برای یک تکه پارچه دمای زیر 25 درجه سانتیگراد کنش و بالا نگه داشتن دما واکنش تعریف شده باشد ،این تکه پارچه به محض رسیدن دمای محیط به زیر 25 درجه سانتیگراد با قابلیت خاصی که دارد دوباره دمای محیط را به حالت استاندارد تعریف شده باز می گرداند .
دسته سوم الیاف سوپر اکتیو می باشند که در آن واحد در برابر چند کنش خاص و تعریف شده چند واکنش مطلوب و مورد نظر را اعمال کنند.