پوشش دهي پارچه ي پنبه اي با استفاده از نانوذرات نقره و پلي آنيلين جهت استفاده در حسگر هاي فشار

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

نساجي

كارشناسي ارشد

در طول چند دهه گذشته، جهان شاهد پيشرفت خيره كننده ي حسگرهاي فشار انعطاف پذير در زمينه‌هاي مختلف بوده است. حسگرفشار پوشيدني، محرك‌هاي خارجي را به سيگنال‌هاي الكتريكي، تبديل ‌مي‌كنند. حسگرهاي فشار خازني (CPS) به دليل پايداري، مصرف انرژي كم، سرعت پاسخ دهي بالا، حساسيت بالاساختار ساده و فرآيند توليد كم هزينه مورد توجه گسترده قرار گرفته اند. در اين تحقيق براي ساخت لايه الكترود حسگر فشار خازني از پارچه ي پنبه اي با پوشش دهي نانوذرات نقره و پلي آنيلين، به صورت جداگانه و تركيبي، استفاده شد. بدين منظور در دو روش الكترولس از يك مقدار يكسان نيترات نقره استفاده شد، اما در روش دوم از آمونياك و اتيلن دي آمين به عنوان عامل كمپلكس ساز استفاده شد و خاصيت عامل كمپلس ساز در اين روش مورد تحقيق قرار گرفت. همچنين پليمريزاسيون درجاي پلي آنيلين در سيكل‌هاي مختلف انجام شد و پوشش دهي و نفوذ پليمر پلي آنيلين بر روي سطح پارچه مورد بررسي قرار گرفت و در نمونه اي ديگر، از تركيب پلي آنيلين و نانوذرات نقره استفاده شد. نمونه‌هاي پوشش داده شده به عنوان لايه الكترود حسگر فشار خازني، به صورت صفحات موازي در بالا و پايين لايه اسپيسر قرار گرفت و عملكرد حسگر در فشار‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. در اين تحقيق ابتدا به بررسي مشخصات لايه الكترود پوشش داده شده پرداخته شد و آزمايشاتي از جمله SEM ،FTIR ،XRD،EDX، ثبات شستشويي، ترشوندگي، مقاومت سطحي، استحكام و تغييرات ضخامت و وزن انجام شد. در تصاوير SEM پوشش پيوسته ويكنواخت نانوذرات نقره، در روش الكترولس نشان داده شد. پوشش و بهم پيوستگي نانوذرات نقره باعث بدست آمدن يك پارچه رسانا مي‌شود، به همين دليل مقاومت سطحي پارچه پوشش داده شده به روش الكترولس دوم، داراي كمترين مقدار مقاومت سطحي (/squar 51)بدست آمد. در آناليز FTIR نوار‌هاي مشخصه فرم رساناي پلي آنيلين و نانوذرات نقره مشاهده شد. در آناليز EDX درصد وزني عنصر‌هاي موجود در نمونه‌هاي مختلف بررسي شد و مشاهده شدكه نمونه ي پوشش داده شده با روش الكترولس دوم داراي بيشترين درصد وزني عنصر نقره (92%)نسبت به نمونه‌هاي ديگر است و در نمونه ي پوشش داده شده با پلي آنيلين و نقره، عنصر‌هاي نيتروژن و گوگرد، به دليل گروه‌هاي ايمين و آمين كه نشان دهنده ي فرم رساناي پلي آنيلين است، وجود داشت. در آناليز XRD مشاهده شدكه در نمونه‌هاي پوشش داده شده با نانوذرات نقره علاوه بر پيك‌هاي مشخصه پارچه ي پنبه اي، داراي پيك‌هايي در زواياي 18/38، 34/44، 54/64و46/77 درجه بود كه اين پيك‌ها نشان دهنده پوشش نانوذرات نقره بودند. در اين تحقيق مشاهده شد كه ثبات شست شويي نانوذرات نقره با روش‌هاي الكترولس، پس از سه سيكل شستشو بسيار عالي است. همچنين خواص استحكامي نمونه‌هاي پوشش داده شده با روش‌هاي الكترولس نسبت به نمونه ي خام افزايش يافت. در حالي كه در پليمريزاسيون در جا پلي آنيلين به علت استفاده از اسيد رقيق پارچه ي پنبه اي مقداري تخريب شد و خواص استحكامي آن كاهش يافت. در اين تحقيق عملكرد حسگر فشار در محدوده ي فشار‌هاي بالايKPa 1000،1500،2000 در سرعت‌هاي متفاوت mm/min10،30،60 مورد ارزيابي قرار گرفت. در بررسي عملكرد حسگر فشار به روش مناسب پوشش دهي نانوذرات نقره، يعني الكترولس دوم، براي استفاده در الكترود حسگر فشار خازني حاصل شد. اين حسگر داراي حساسيتMPa-1 44/22 ، زمان پاسخ كوتاه 46ميلي ثانيه، پايداري و تكرار پذيري عالي تا 5 سيكل، حد تشخيص گسترده و تراكم پذيري مناسب است. با توجه به ثبات شستشويي مناسب، خواص استحكامي عالي، زمان پاسخ كوتاه، حساسيت بالا، حد تشخيص مناسب ، پايداري و تكرار پذيري خوب، اين حسگر فشار خازني‌ مي‌تواند در منسوجات هوشمند از جمله حسگر‌هاي تشخيص تنفس و فشار بيماران از راه دور، حسگر‌هايي در كف پا براي ثبت سيگنال‌هاي حركتي ورزشكاران و رباتيك استفاده شود.

220817

الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان