سنتز نانوصفحات مكسين Cr2CTx و Ti3C2Tx و مطالعه خواص محافظت در برابر امواج الكترومغناطيس نانوالياف حاوي اين نانوساختارها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

كارشناسي ارشد

با گسترش فناوري‌هاي الكترونيكي، آلودگي امواج الكترومغناطيس به يك چالش مهم تبديل شده است و حضور اين امواج مي‌تواند عملكرد دستگاه‌ها را مختل كرده و سلامت انسان را تحت تأثير قرار دهد. در اين راستا، توسعه مواد محافظتي با كارايي بالا براي جذب و تضعيف امواج الكترومغناطيس اهميت ويژه‌اي دارد. با هدف بررسي خواص محافظتي نسل‌هاي مختلف مواد محافظ شامل عناصر آلومينيوم (فلز رسانا)، كروم (فلز مغناطيسي)، گرافيت (آلوتروپ كربني) و تركيب سراميكي تيتانيوم كاربيد و در ادامه فازهاي MAX به‌عنوان كاربيد، نيتريد و يا كربونيتريد فلزات واسطه و مكسين مشتق‌شده از آن‌ها بر پايه كروم و تيتانيوم به‌عنوان نماينده نانومواد پيشرفته مورد بررسي قرار گرفتند. ابتدا فاز Cr₂AlC با استفاده از مواد اوليه صنعتي شامل گرافيت و كربن فعال پايه سلولزي به روش فعال‌سازي مكانيكي-سنتز پيش‌رونده دما بالا توليد شد و سپس مكسين Cr₂CTₓ از آن سنتز شد. به طور مشابه، مكسينTi₃C₂Tₓ بر پايه Ti₃AlC₂ صنعتي سنتز شد. فرآيند خوردگي مكسين با كنترل پارامترهاي زمان، دما و نوع حلال بهينه‌سازي شد تا ساختارهاي دوبعدي پايدار با هدايت الكتريكي بالا و توانايي جذب مؤثر امواج الكترومغناطيس توليد گردد. براي ارزيابي خواص محافظتي، نانوساختارها بر بستر نانواليافي پلي‌اكريلونيتريل لايه‌نشاني شدند و شرايط پوشش‌دهي بهينه حاوي ديسپرسيون 2 درصد وزني نانوساختار و تثبيت حرارتي دولايه تعيين گرديد. در ادامه ساختار ساندويچي فاقد بيندر نانوالياف موجب تثبيت ذرات و افزايش يكنواختي توزيع آن‌ها شد و عملكرد محافظتي قابل‌توجهي فراهم آورد. نتايج حاصل از محاسبه كمي ميزان محافظت كل به كمك دستگاه تحليلگر شبكه برداري نشان داد كه از ميان چهار نسل مواد محافظ، نمونه گرافيتي توانايي محافظت نسبي حدود 6/31 دسي‌بل بر ميلي‌متر را دارا بوده و با افزايش غلظت نانوصفحات تا حداكثر مقدار قابل دستيابي معادل 30 گرم در سانتي‌مترمربع به 9/55 دسي‌بل بر ميلي‌متر رسيد و خاصيت الكتروگرمايي آن تحت ولتاژ 12 ولت، رسيدن به دماي حدود 62 درجه سانتي‌گراد را ممكن ساخت. نتايج نشان داد كه مكسين Ti₃C₂Tₓ به دليل ابعاد كوچك‌تر، نفوذ بالاتر در توده نانوالياف و حفظ تماس صفحات دوبعدي، عملكرد محافظتي برتري داشته و توانست محافظت كل معادل 6/29 دسي‌بل را ايجاد كند؛ در حالي‌كه نمونه حاوي مكسين Cr2CTx به دليل ابعاد بزرگ‌تر ذرات، سطح تماس كمتر و همچنين خاصيت ذاتي مغناطيسي و رسانايي كمتر آن نسبت به ماهيت مكسين مبتني بر Ti، محافظت كل معادل 6/8 دسي‌بل را از خود نشان داد. با توجه به اينكه ميزان محافظت فازهاي Ti₃AlC₂ و Cr2AlC در محدوده‌ 4 دسي‌بل و با تفاوت كمتر از يك دسي‌بل بود؛ مقايسه ميان فازهاي MAX و مكسين متناظر آن‌ها نشان داد كه مكسين‌ها به دليل ساختار صفحه‌اي دوبعدي، سطح ويژه بالاتر و نفوذ موثرتر در لايه‌هاي نانوالياف، عملكرد محافظتي بسيار بالاتري از مواد اوليه خود نشان دادند. اين نتايج بر اهميت طراحي ساختار دوبعدي و كنترل ابعاد نانوساختارها را براي دستيابي به پوشش‌هاي محافظتي پايدار و كارآمد تأكيد مي‌كند.

236462

الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان