سنتز و مشخصه يابي نانو صفحات دو بعدي مكسين و مطالعه خواص ضدباكتري پارچه¬هاي پوشش داده شده با اين نانو ساختارها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

دكتري

پارچه¬هاي پلي اتيلن ترفتالات (PET) به دليل استحكام بالا، ثبات ابعادي، مقاومت شيميايي خوب و هزينه كم به تدريج به عنوان بستر اصلي در منسوجات هوشمند قابل پوشش چند منظوره تبديل شده¬اند. امروزه نانو صفحات مكسين (MXene) به دليل خصوصيات ويژه خود، در پوشش¬دهي و توليد منسوجات چندمنظوره استفاده مي¬شوند كه از زدايش پيش ماده فاز مكس (MAX) سنتز مي¬شوند. در اين پژوهش فازهاي مكس دوگانه (Ti3AlC2,Ti2AlC) با آسياب¬كاري مكانيكي مواد خام و به دنبال آن روش سنتز دماي بالا خود پيش¬رونده توليد شد. فازهاي مكس دوگانه ارزان قيمت از پودرهاي تجاري Ti، Al، TiC و كربن فعال مبتني بر ضايعات كشاورزي (AC) ساخته شدند. اثر نسبت‌هاي مولي Ti/Al/C و منابع كربني مختلف بر روي مورفولوژي سطح، ريزساختار، ساختار شيميايي و هدايت الكتريكي فازهاي مكس بررسي شد. فاز مكس دوگانه توليد شده توسط منبع AC با نسبت 3Ti:1.25Al:2C بالاترين رسانايي الكتريكي (S/m 106× 631/5) و خلوص مناسبي را نشان داد. فازهاي مكس حاصل از دو منبع كربني به روش نمك حاوي فلوئور به مكسين تبديل شدند. به منظور بررسي اثر منبع كربني روي خصوصيات مكسين سنتز شده، مكسين¬هاي TiC4، AC3 و AC4 توليد شد و توسط آزمون¬هاي FESEM، EDS، XRD، XPS و HRTEM مشخصه¬يابي شدند. ارتباط بين اندازه نانو صفحات و ضخامت آن¬ها با خواص الكتريكي و ضد باكتري مكسين¬ها به روش DLS انجام شد. سپس مكسين¬ها بر روي پارچه PET اصلاح شده پوشش¬دهي شدند. روش طراحي آزمايش رويه پاسخ (RSM) جهت بررسي تكرارپذيري پوشش¬دهي، برهمكنش بين عوامل ورودي، مدل¬سازي و بهينه¬سازي فرايند پوشش¬دهي Ti3C2TX روي پارچه PET مورد ارزيابي قرار گرفت. پارچه چندمنظوره پوششي با مكسين حاصل از منبع كربني ارزان قيمت (AC4)، رسانايي الكتريكي مناسب و خواص فتوترمال قابل قبول (C°80 در طول 100 ثانيه) با پايداري سيكلي را نشان داد. با افزايش هدايت الكتريكي و ميزان بار گذاري مكسين روي نمونه¬ها، هم در شرايط تاريك و هم تحت تابش نور، ميانگين كارايي ضد باكتري نمونه¬ها در برابر باكتري¬هاي E. coli و S. aureus افزايش مي¬يابد. به طوريكه فعاليت ضد باكتريايي پارچه چند منظوره پوششي با مكسين AC4 بدون افزودن مواد اضافي در برابر باكتري‌هايE. coli و S. aureus تحت تابش نور به ترتيب براي 10 دقيقه نوردهي به 48/96 و 70/89 % و براي 20 دقيقه تابش نور به 99/99 و 18/95 % رسيد. همچنين خواص ضدباكتريايي پارچه¬هاي پوششي با مكسين AC4 در برابر هر دو نوع باكتري نسبت به مكسين AC3 و TiC4 بالاتر است كه به كمتر بودن تعداد لايه¬ها (22 لايه)، ضخامت كمتر نانو صفحات مكسين ( nm44) و اندازه صفحات بزرگتر مكسين AC4 نسبت به AC3 و TiC4 مربوط مي¬شود. خواص ضد باكتريايي فتوترمال پارچه¬هاي پوششي با مكسين¬ها در زمان¬هاي مختلف شست¬وشو (20، 40 و 60 دقيقه) و در برابر هر دو باكتري، تاثير معناداري را نشان نداد كه بيانگر پايداري و چسبندگي مناسب مكسين به سطح پارچه PET است. همچنين وجود مكسين باعث ايجاد تاخير در شعله پارچه هاي PET و عملكرد ضد چكه آن¬ها مي¬شود كه مي¬تواند در كاربردهاي عملي استفاده شود و محافظت نسبي قابل قبول در برابر امواج الكترومغناطيس (تا dB/mm 5/59 در Xباند) را نشان داد. اين پارچه¬هاي قابل شست¬وشو چند منظوره مبتني بر مكسين با دوام بالا و هزينه مناسب، نامزدهاي برجسته¬اي براي منسوجات آنتي-باكتريال فتوترمال در آينده به¬شمار مي¬روند.

230911

شيمي نساجي و علوم الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان