بررسي نقش نانو صفحات گرافن و نوع پيش ماده در افزايش عملكرد ساختاري و الكتريكي نانو الياف كربني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

كارشناسي ارشد

نانو الياف كامپوزيتي از مخلوط پليمر آكريليك نساجي و نانو صفحات گرافن (GNPs) با استفاده از فرآيند الكتروريسي توليد شدند. غلظت نانو صفحات گرافن از 0 الي wt%8 متغير در نظر گرفته شد. با افزايش غلظت نانو صفحات گرافن در محلول¬ها از 0 تا wt%2، افزايش قابل‌توجهي در مقادير گرانروي و هدايت الكتريكي حاصل شد. علاوه بر اين، با افزايش غلظت نانو صفحات گرافن از 0 به wt%4 ميانگين قطر نانو الياف از مقدار nm188±18 به nm123±16 كاهش يافت. نتايج خواص مكانيكي نانو الياف كامپوزيتي نشان داده كه استحكام كششي از مقدار MPa 23/0 ± 51/1 به MPa 45/1 ± 72/4 و ازدياد طول تا حد پارگي از % 18/4 ± 32/24 به % 81/5 ± 36/31 در نمونه¬هاي كامپوزيتي در مقايسه با نانو الياف آكريليك خالص افزايش‌يافته است. غلظت مناسب نانو صفحات گرافن براي توليد نانو الياف آكريليك با خواص مورفولوژيكي و مكانيكي بهتر در حدود wt%2 به دست آمد. همچنين در اين مطالعه، با استفاده از فرآيند الكتروريسي، نانو الياف كربني (CNFs) با استفاده از كو پليمر آكريليك ويژه (SPAN) و نانو صفحات گرافن توليد شدند و پس از اعمال مراحل تثبيت و كربنيزاسيون در دماي °C 900 تحت جو نيتروژن، نانو الياف كربني تهيه شدند. اثر غلظت نانو صفحات گرافن بر ويژگي‌هاي مورفولوژيكي و ساختاري نانو الياف كامپوزيتي SPAN/GNPs موردبررسي قرار گرفت. با افزايش غلظت نانو صفحات گرافن از 0 تا %wt 4، ظرافت و تبلور نانو الياف كامپوزيت افزايش يافت. همچنين، با افزايش غلظت نانو صفحات گرافن در محلول‌هاي SPAN/GNPs از 0 به %wt 4، ميانگين قطر نانو الياف از nm 78 ± 480 به nm 18 ± 174 كاهش يافت. تمامي نمونه‌هاي نانو الياف كربني كه در دماي °C 900 تهيه‌شده‌اند، داراي خواص مورفولوژيكي، ساختاري و الكتريكي قابل قبولي بودند. علاوه بر اين، ريزساختار نانو الياف كربني ويژه با تغيير غلظت نانو صفحات گرافن در نانو الياف كامپوزيتي قابل‌كنترل است. رسانايي الكتريكي نانو الياف كربني به‌دست‌آمده از نانو الياف خالص برابر با S/m 104 × 25/0 بود كه با افزايش غلظت نانو صفحات گرافن به %wt 4، به S/m 104 × 37/1 افزايش يافت. بنابراين، ساختار 2 بعدي منحصربه‌فرد نانو صفحات گرافن بسيار مناسب براي توسعه نانو الياف كربني رسانا با هزينه كم و دماي كمتر كربنيزاسيون است. در اين پژوهش، نشان داده شد كه با افزايش غلظت نانو صفحات گرافن در نانو الياف كامپوزيتي، خواص مورفولوژيكي و الكتريكي بهبود مي‌يابد و ريزساختار نانو الياف كربني مي‌تواند با تغيير غلظت نانو صفحات گرافن در نانو الياف كامپوزيتي كنترل شود.

221060

الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان