توليد و مشخصه يابي خواص الكتروگرمايي پارچه هاي حلقوي پنبه اي پوشش داده شده توسط گرافن/ پلي آنيلين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

نساجي

كارشناسي ارشد

ساخت منسوجات رساناي الكتريكي با استفاده از مواد رسانا، يكي از گام‌هاي حياتي براي دستيابي به منسوجات الكتروگرمايي است. در ميان مواد رسانا، اكسيد گرافن احيا شده، مشتقي از گرافن، به‌ دليل وجود گروه‌هاي عاملي حاوي اكسيژن باقيمانده در سطح آن، به سادگي مي¬تواند روي مواد ديگر پوشش داده شود. علاوه بر اين، مي‌توان آن را از طريق برهمكنش واندروالس به سطح منسوجات چسباند و به منسوجات رسانايي الكتريكي و خواص الكتروگرمايي مطلوبي ‌داد. همچنين، پليمرهاي رسانا به دليل وزن سبك، آماده‌سازي آسان و رسانايي خوب، به¬ عنوان يكي از مواد رساناي كاربردي‌ در نظر گرفته مي‌شوند. پلي آنيلين به دليل خواص مطلوبي مانند پايداري حرارتي و شيميايي، جرم مخصوص كم، قابليت كنترل و رسانايي بالا يكي از كاربردي‌ترين پليمرهاي رسانا مي¬باشد. در تحقيق حاضر، برخي از خواص پارچه پنبه¬اي (CF) پوشش داده شده با اكسيد گرافن احيا شده (RGO) و پلي آنيلين (PANI) و تركيب آن دو مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور، ابتدا CF توسط اكسيد گرافن (GO) با استفاده از روش غوطه ¬وري و خشك كردن در 10 سيكل پوشش دهي شد و فرايند احياي شيميايي توسط سديم هيدروسولفيت انجام شد. پوشش¬ دهي PANI بر روي CF نيز به روش پليمريزاسيون شيميايي درجا با سه سيكل تكرار انجام شد و تاثير سيكل¬هاي پوشش دهي PANI روي خواص رسانايي الكتريكي بررسي شد. به منظور بهبود عملكرد الكتريكي و الكتروگرمايي، نمونه¬هاي RGO/CF با استفاده از PANI در تعداد سيكل متفاوت (1-3) مشابه با روش پوشش دهي نمونه¬هاي PANI/CF پوشش¬ دهي شد. آناليزهاي FTIR و رامان احياي موفق GO به RGO را تاييد كردند. بعد از احياي GO ميزان زاويه تماس آب از "01/115±12/2 °" به "91/121± 70/2°" به دليل حذف گروه¬هاي عاملي اكسيژن دار افزايش يافت. در آناليز SEM، مرفولوژي چروك خورده و موج دار در نمونه¬ RGO/CF به وضوح قابل تشخيص بود و در نمونه¬ PANI/CF يك لايه متراكم از پليمر سطح پارچه را پوشش داد كه ميزان پليمر رسوب كرده در اين حالت بيشتر از نمونه PANI/RGO/CF مي¬باشد. نتايج نفوذ پذيري هوا با نتايج ضخامت مطابقت داشت، به طوريكه نمونه¬هاي با ضخامت بالاتر، به دليل تجمع بيشتر ذرات، قابليت گذردهي هواي كمتري داشتند. در نمونه PANI/RGO/CF با 3 سيكل پوشش PANI، ميزان تغييرات ضخامت و نفوذ پذيري هوا به ترتيب برابر با 49/48% و "49/39±15/0 " "ml" ⁄("sec." 〖"cm" 〗^"2" ) " " بود، كه كمترين قابليت گذردهي هوا در بين نمونه¬ها را دارا بود. پوشش دهي PANI بر سطح RGO/CF منجر به بهبود پايداري حرارتي شد، به طوريكه در نمونه¬هاي PANI/RGO/CF با 3 سيكل پوشش PANI، وزن باقيمانده در دماي "498 ℃" برابر با "70/32 wt.%" بود كه بسيار بيشتر از وزن باقيمانده در نمونه¬هاي RGO/CF "(73/1 wt.%)" بود. پوشش دهي همزمان PANI و RGO روي سطح CF، به طور چشمگيري رسانايي را بهبود بخشيد. نمونه¬ RGO/CFبا 10 سيكل پوشش دهي، داراي مقاومت سطحي "98/38±86/3 ΚΩ " 〖"square" 〗^"1-" بود، به طوريكه نمونه PANI/RGO/CF با 2 سيكل پوشش PANI، با مقاومت سطحي "40/1±72/0 ΚΩ " 〖"square" 〗^"1-" كمترين ميزان مقاومت سطحي را داشت و طبق قانون ژول، مقاومت كمتر منجر به انرژي گرمايي بالاتر و دماي بالاتر شد. اين نمونه تحت ولتاژ 24 ولت به دماي حالت پايدار "8/68 ℃" رسيد. تاثير ولتاژ اعمالي و كشش بر خواص الكتروگرمايي نمونه¬ها بررسي شد، نتايج نشان داد طبق قانون ژول، افزايش ولتاژ منجر به افزايش توان گرمايش شد. همچنين با اعمال 15% كشش در نمونه¬ها به دليل بهبود اتصال ورقه¬هاي RGO و ذرات PANI ميزان مقاومت الكتريكي در نمونه¬ها كاهش پيدا كرد و در نتيجه توان گرمايش و دما افزايش يافت. در نمونه PANI/RGO/CF با 2 سيكل پوشش PANI، دماي حالت پايدار بعد از اعمال كشش تحت ولتاژ 24 ولت به "1/92 ℃" رسيد. مقاومت سطحي نمونه RGO/CF بعد از 4 سيكل شستشو به "76/50±60/11 " 〖"ΚΩ square" 〗^"1-" افزايش يافت و نمونه¬هاي پوشش داده شده با PANI بعد از فرايند ري دوپ، افزايش مقاومت سطحي كمي را نسبت به قبل از شستشو نشان دادند.

217221

الياف پليمري

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان

حسين فشندي، كميل نصوري