طراحي، ساخت و ارزيابي سامانه توليد نانو/ميكرو الياف پليمري به روش گاز دمشي به منظور تهيه پارچه الياف پلي (وينيل الكل)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

نانو‌الياف ها به دليل خواص فيزيكي و شيميايي يكي از پركاربرد ترين نانو¬مواد هستند. زماني كه قطر الياف به ابعاد نانو مي‌رسد، مي‌توان خواص فوق‌العاده اي از جمله نسبت سطح به حجم بسيار بالا، كارايي بالا در مقايسه با مواد شناخته شده و انعطاف پذيري مناسب را انتظار داشت. از ويژگي هاي منحصر به فرد اين مواد مي‌توان به انعطاف پذيري، مهندسي بافت، عايق هاي حرارتي، فيلتراسيون، تبديل و ذخيره انرژي، منسوجات هوشمند و حفاظت در برابر بيماري ها از جمله كرونا‌ويروس اشاره نمود. توليد نانو‌الياف با بهره وري بالا (نرخ توليد)، كنترل هزينه هاي توليد، تجهيزات مورد استفاده، كيفيت ساخت و حفظ استاندارد هاي كيفيت، همواره چالش انگيز است. از چالش هاي فعلي در تحقيقات و صنعت، مي توان به ساخت مقرون به صرفه پارچه الياف در ساخت فيلترهاي تنفسي، فيلترها در سامانه هاي آب شيرين كن و زخم پوش ها اشاره نمود كه علاوه بر محدوديت هاي فراوان در خصوص نوع حلال ها و گران قيمت بودن آن ها و همچنين تبخيرات مضر براي محيط زيست، تخريب پذيري پليمرها و بارگذاري داروها، ساخت و فرمولاسيون سريع الياف و قابليت آن در ساخت نانو/ميكروالياف از عوامل كليدي در كاربرد واقعي آنها در حوزه¬هاي مختلف نظير درمان و يا فيلتراسيون است. در اين پژوهش پس از طراحي و افزودن چندين قسمت جديد به منظور بهبود عملكرد سامانه، به ساخت و ارزيابي سامانه توليد نانو/ميكروالياف به روش دميدن محلول در حال چرخش توسط فشار گاز بدون سوزن پرداخته شد سپس با انجام آزمون هاي عملكردي سامانه، امكان سنجي توليد الياف تقويت شده توسط نانو/ميكرو مواد نظير: تيتانيوم دي‌اكسيد، اكسيد روي و كوركومين بررسي شد. همچنين پارامتر هاي برتر سامانه، در توليد نانو/ميكرو الياف پلي (وينيل الكل) و پلي (¬وينيل پيروليدون) با انواع حلال ها نظير: آب، اتانول و ايزوپروپيل الكل و تهيه پارچه الياف پرداخته شد. در فاز دوم, با معرفي نمونه برتر، آزمون هاي مشخصه يابي مكانيكي، ساختاري، حرارتي و همچنين آزمون زاويه تماس اب و روغن انجام شد. در اين پژوهش چندين روش جمع¬آوري الياف مورد بررسي قرار گرفت. با به كارگيري چندين رشته موازي نخ نايلوني به منظور تغذيه محلول پليمري، راندمان و ظرفيت توليد با افزايش چشمگيري رو به رو شد كه در مقايسه با ساير روش ها از جمله الكتروريسي يك برتري محسوس به حساب مي آيد. نتايج نشان داد با افزايش غلظت محلول و نرخ تغذيه، قطر الياف نيز افزايش مي يابد. قطر الياف توليد شده با اين سامانه در نمونه پارچه الياف پلي (وينيل الكل) 650 نانومتر بود. با افزايش بيش از حد مجاز نرخ تغذيه محلول، مخروط تيلور ناپايدار شده و كشش لازم انجام نشده و در نتيجه الياف توليد نمي¬شود و محلول پليمري به صورت قطره قطره پرتاب مي¬شود. بيشترين تنش وارده در آزمون كشش در نمونه پارچه الياف پلي (وينيل الكل) 3.6 مگاپاسكال و بيشترين ازدياد طول 125 درصد گزارش شد. همچنين مدول الاستيك اين نمونه، از ناحيه خطي نمودار تنش-كرنش، مقدار 400 مگاپاسكال محاسبه گرديد. در اين سامانه با افزايش دماي گاز توسط محفظه هواي گرم، سرعت تبخير حلال افزايش يافته و اليافي كاملا خشك و با كيفيت بدست مي ايد.

233298

ساخت و توليد

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان