بخشی از مقاله
چکیده
پوششهای نازک Cu/TiO2 با مقادیر مختلف از Cu در سیستم کندوپاش تهیه شدند. ریزساختار و خواص ضدمیکروبی پوششها با استفاده از XRD ، SEM و آزمایش مقاومت در برابر باکتری مورد بررسی قرار گرفت. پوشش Cu/TiO2 با مقادیر کم از Cu ساختار کریستالی TiO2 آناتاز داشت در حالیکه یک ساختار آمورف در مقادیر بالاتر از Cu شکل گرفت. پوشش دارای مقادیر بالاتر از Cu خاصیت ضدباکتری بهتری داشت. این اتفاق در اثر فعالیت مشترک Cu و TiO2 در پوشش اتفاق می افتد. زمانیکه Cu و TiO2 هر دو در پوشش وجود دارند در ابتدا دیواره ی پروتئینی غشای باکتری بعلت فعالیت فوتوکاتالیستی TiO2 آسیب می بیند. سپس یونهای Cu از طریق مناطق آسیب دیده ی غشا وارد سلول باکتری شده و آنرا از کار می اندازند. نتایج حاصل از مطالعه ی حاضر نشان داد که تهیه ی پوششهای ضدباکتری بر سطح پارچه پنبه ای با انتخاب مناسب ترکیب شیمیایی و دستیابی به یک ریزساختار مناسب از طریق کنترل شرایط لایه نشانی در سیستم کندوپاش مغناطیسی امکانپذیر است.
کلمات کلیدی : کندوپاش مغناطیسی، پوشش نازک، پارچه پنبه ای، ضدباکتری، Cu/TiO2
-1 مقدمه
با ورود فناوری نانو به عرصه نساجی، صنایع نساجی و پوشاک از نظر کیفی دستخوش تحولات مهمی گشتند. در صنعت نساجی، فناوری نانو بیشتر به منظور تولید مواد جدید، بهبود خواص مواد موجود و ارتقای کیفیت محصولات، به کار گرفته میشود. با استفاده از نانومواد و ساختارهای نانومتری، گستره وسیعی از خصوصیات را میتوان در منسوجات به وجود آورد. پوشش های نانو میتوانند متشکل از یک ترکیب نانوساختار و یا چند ترکیب نانوساختار - کامپوزیتی - باشند. دو رویکرد برای استفاده از نانوساختارها بر روی منسوجات وجود دارد. در روش اول که به سنتز درجا معروف است، ماده نانوساختار در حضور منسوج سنتز شده و وارد ساختار آن می شود. در روش دیگر ابتدا ماده نانوساختار به صورت جداگانه سنتز شده و با استفاده از روش های فیزیکی و شیمیایی بر سطح کالا پوشش داده می شود.
تکنولوژیهای جدید بر پایه پلاسما مانند لایه نشانی فیزیکی از فاز بخار امکان تهیه ی پوششهای نازک مختلف با ساختار مشخص را بر روی انواع مختلف پارچه امکانپذیر ساخته اند. این امکان منجر به ایجاد خواص ویژه بر سطح پارچه از طریق اعمال یک پوشش نازک و گسترش حوزه های مختلف استفاده از منسوجات می شود. با انتخاب مناسب ترکیب پوشش و کنترل ریزساختار آن از طریق کنترل شرایط لایه نشانی، میتوان خواصی نظیر هدایت الکتریکی، محافظت در برابر امواج الکترومغناطیسی، مقاومت حرارتی و مقاومت در برابر ترکیبات شیمیایی و باکتریایی را در منسوج ایجاد کرد. ایجاد خاصیت ضدباکتریایی بر سطح پارچه یکی از روشهای اصلاح سطحی آن می باشد که باعث گسترش استفاده از منسوجات در کاربردهای پزشکی،دارویی و صنایع غذایی می گردد. یکی از کاربردهای اصلی خاصیت فوتوکاتالیستی TiO2، کاربردهای ضدعفونی آن است و از آن برای از بین بردن میکروارگانیسمها از آب، هوا و سطوح مختلف استفاده می شود
2 مرکز پژوهش های صنعتی و معدنی ایران، ایمیل همایش، شماره تلفن فرد مکاتبه کننده - الزامی -
TiO2
TiO2
Cu/TiO2
Cu/TiO2
2]،.[1 از طرف دیگر Cu در کنار Ag برای قرنها بعنوان ماده ای باکتری کش شناخته شده است .[3] مزیت Cu بر Ag اینستکه مقادیر بسیار کم آن هم دارای خاصیت باکتری کشی بالایی است و از طرف دیگر در دستگاه گوارش انسان قابل هضم می باشد و مقادیر کم آن مشکلی برای سلامتی انسان ندارد .[4] علت خاصیت باکتری کشی Cu آزاد شدن مقدار خیلی کم از یون Cu به داخل بافت پارچه و یا بافت زنده است که نیاز به استفاده از آنتی بیوتیک را از بین می برد 6]،.[5 گزارشاتی وجود دارد که نشان می دهد Cu چه به شکل سوسپانسیون و چه به شکل پوشش، خاصیت باکتری کشی خوبی دارد 8]،.[7 گزارشاتی وجود دارد که افزایش فعالیت اکسیدکنندگی و ضدباکتری TiO2 را در حالتیکه با Cu و Ag بروش لایه نشانی شیمیایی از فاز بخار - - CVD تهیه شوند تایید می کند .
[9-15] در اینحالت فعالیت فوتوکاتالیستی TiO2 با فعالیت ضدباکتری Cu و Ag ترکیب می شود .[16-19] مشکل اینجاست که TiO2 تنها تحت اشعه ی ماورای بنفش خاصیت فوتوکاتالیستی دارد و این امر استفاده از آن را محدود می کند. یکی از تلاشهای صورت گرفته در جهت ایجاد عملکرد فوتوکاتالیستی TiO2 تحت نور مریی دوپ کردن آن با فلزات واسطه ای نظیر Cu است .[20-22]
در تحقیق حاضر پوششهای در سیستم کندوپاش مغناطیسی بر سطح پارچه ی پنبه ای تهیه و ریزساختار و خواص ضد باکتری پارچه ها مورد بررسی قرار گرفت.
روش آزمایش
پوششهای نازک Cu/TiO2 با ضخامت 2 میکرومتر در سیستم کند و پاش واکنشی - - Yarnikanesaleh-DRS320 بر سطح پارچه پنبه تهیه شدند . زیر لایه های مستطیل شکل از پارچه پنبه ای با ابعاد 25mm × 55mm بعنوان زیرلایه استفاده شدند و قبل از لایه نشانی در داخل محلولهای الکل و استن در داخل حمام التراسونیک مورد شستشو قرار گرفتند. قبل از لایه نشانی، سیستم تا محدوده ی 3×10 -6 تور خلا شد. تارگت مسی دایره ای شکل با خلوص %99,99 تحت اتمسفر آرگون و تحت فشار 2×10 -2 تور کندوپاش شد. به منظور تهیه ی پوششهای ترکیبی TiO2/Cu، قرصهایی از جنس TiO2 بر سطح تارگت قرار گرفت. هیچ سیستم گرمایشی جهت گرم کردن زیرلایه ها استفاده نشد.
ترکیب شیمیایی پوششها بوسیله SEM/EDX آنالیز شد.
ساختار کریستالی پوششها بوسیله دستگاه پراش اشعه ایکس - X, - pert pro MPD-PANalytical system با استفاده از Cu-k به روش لایه نازک تعیین شد. ریز ساختار پوششها بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM,MIRA//TESCAN - تعیین شد. خاصیت ضد باکتری نمونه ها با استفاده از باکتری E.coli و بر طبق استاندارد AATCC تعیین شد.
نتایج و بحث
تغییرات مقادیر Cu و Ti با تغییر تعداد قرصهای TiO2 در شکل 1 آمده است. همانطور که مشاهده می شود با افزایش تعداد قرصهای TiO2 مقدار Ti موجود در پوششها افزایش و مقدار Cu موجود در پوششها کاهش می یابد که نشان دهنده ی تشکیل پوششی شامل Ti و Cu می باشد.
شکل .1 تغییرات درصد وزنی Cu و تیتانیم با تغییر تعداد قرص های TiO2 در پوششها.
شکل 2 الگوی پراش اشعه ایکس پوششهای با کمترین و بیشترین مقدار Cu را نشان میدهد. نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس نشان می دهد که پوشش Cu/TiO2 دارای Cu کمتر، کاملا کریستاله شده است و ساختار کریستالی TiO2 آناتاز دارد. هیچ پیکی از Cu یا اکسیدهای آن در پوششها وجود ندارد که می تواند دودلیل داشته باشد. اول اینکه مقدار Cu موجود در پوشش کم بوده و خارج از توان آشکارسازی پراش اشعه ی ایکس است. دوم اینکه Cu و ترکیبات آن بصورت آمورف در پوشش شکل گرفته اند. همانطور که می دانیم Cu در داخل ساختار غیرقابل حل است و بصورت فازهای جداگانه از Cu یا اکسیدهای آن در کنار قرار می گیرد .[23] بنابراین وقتی Cu و TiO2 همزمان کندوپاش می شوند تمایل به تشکیل ساختار نانوکامپوزیتی دارند که
