بخشی از مقاله
چکیده
پایدارسازی فضایی توسط جذب سطحی پلیمرها در سطح ذرات جامد رسیدگی بیشتر و بیشتر در صنعت و آموزش به دلیل بازی کردن نقشی مهم در تثبیت پراکندگی های کلوئیدی افزایش یافته است. در این مقاله، عقیده پایه ای و بعضی مباحث مرتبط درباره تثبیت فضایی ارائه شده است. به علاوه کاربرد پایدارسازی فضایی در پراکنده سازی ذرات سرامیکی در پوشش غیرآبی خلاصه شده است. گروه های کارکردی، از قبیل گروههای کربوکسیل، هیدروکسیل، آمین، و استر در ساختار پلیمر مولکولی اساسا نقش مهمی در پایدارسازی فضایی بازی می کند. پلیمرهای دارای گروههای کربوکسیل موثرترین تثبیت کننده های فضایی را تولید می کنند زیرا گروههای کربوکسیل فرض می شود به طور قاطعانه با مکان پایه ای، اغلب آماده در سطح ذره عمل می کنند.
واژههای کلیدی: کلوئید ، نانو نقره ، نیترات نقره ، سدیم بور هیدرید
-1 مقدمه
سیستم کلوئیدی متشکل از فازهای پراکنده است که به نحو احسنت در محیط پراکنده و جزبندی شده اند. این جزبندی ها منجر به ایجاد یک سطح درونی با همکنشگاهی بسیار بالایی می شود که در تعیین ویژگی های فیزیکی و ظاهری سیستم نقش بسزایی را ایفا می کند.[1] در معمول ترین سیستم های کلوئیدی ، فاز پیوسته - محیط پراکنده - معمولا از یک مایع تشکیل شده است. زمان می توان گفت که یک سیستم نشان دهنده ی مشخصه های کلوئیدی می باشد که ذره ها - همان فازهای پراکنده - قطری بین 1 الی nm1000 داشته باشند. در بررسی حاضر، در ابتدا ذرات مایع و یا ذرات جامد شناور در مایع مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرد.
-1-1بیان مساله تحقیق
فعالیت های ضد میکروبی فلز نقره از زمان یونان قدیم شناخته شده است. هم اکنون تحقیقات بر روی این پدی ده توجهان زیادی را دوباره به خود جلب کرده است به این خاطر که مقاومت انتی بیوتیک ها روز به روز در حال افزایش هست. اخیرا نانوذرات نقره و همچنین کامپاند های مختلف بر پایه نقره شامل یون یا فلز نقره سنتز شده اند. خواص عالی ضد میکروبی این گونه مواد باعث شده است که کاربردهای مختلفی از جمله در پوست انسان، مواد دندانی ، مواد دارویی و فولاد ضد زنگ داشته باشد. همچنین این نوع مواد می تواند در حذف میکرو ارگانسیم ها از بافت های نساجی یا در صنعت تصفیه آب مود استفاده قرار بگیرد. برخلاف اثرات میکروب کشی یون نقره فعالیت ضد باکتریایی ذرات کلوییدی نقره تحت تاثیر ابعاد این ذرات قرار می گیرد یعنی هرچه ریزتر می شود اثرات آنها تشدید می شود. بنا بر این کنترل سایز ذرات نانوکلوئید از اهمیت خاصی در روش های مختلف سنتز برخوردار هست. تقریبا همه روش های سنتز شامل کاهش نمک های نقره با حضور سورفکتنات ها است که در کنترل رشد ذرات کلوئیدی از طریق تجمع نقش اساسی دارند. در این پژوهش هدف تهیه این نوع کلوئید ها و بررسی پارامتر های موثر بر خواص و پایداری آنهاست.
2-1 پیشینه ی تحقیق
کلوئید های نانوذرات نقره با استفاده از پلی وینیل پیرولیدین به عنوان عامل بازدارنده و دکستروز به عنوان عامل کاهنده سنتز شده اند. نتایج نشان داده است که اثرات پلی وینیل پیرولیدین برای جلوگیری از تجمع به مقدار غلظت هیدروکسید و اوره بستگی دارد. زمانی که هیدروکسید غالب بوده واکنش بسیار سریع بوده و در نتیجه تنها با حضور پلی وینیل پیرولیدین با جرم مولکولی بزرگتر منجر به تولید کلوئید نقره 20 نانومتری شده است . [1]
نانوذرات پایدار کلوئیدی نقره در محیط آبی نیز سنتز شده است. در این روش سولفانات دو دسیل به عنوان عامل پایدار کننده نانوکلوئید بدون هر گونه کمک سورفکتانت استفاده شده است. واکنش بسیار سریع بوده و نانوذرات 3 نانومتری بدست آمده است .[2] این نانوذرات کلوئیدی همچنین از کاهش انواع نمک ها از جمله محلول نیترات نقره سنتز و شناسایی شده اند که دارای اندازه میانگین تقریبا 50 نانو متر بوده است.[3-4] این نوع نانوکلوئید ها با استفاده از کاهش نیترات نقره از طریق مولکول های ساکاریدی مختلف از جمله گلوکز ، گالاکتوز ، مالتوز و لاکتوز نیز سنتز و شناسایی شده اند. اندازه ذرات بدست آمده وابسته به غلظت آمونیاک و نوع مواد کاهنده در محدوده 25 الی 450 نانومتر بدست آمده است.[5-6]
-2 مباحث نظری پژوهش
1-2 پایداری کلوئیدی
ذرات کلوئیدی در محلول پراکنده همیشه نشان دهنده حرکت های براونی - Brownian - بوده و در نتیجه به طور پیوسته با یکدیگر برخورد می کنند. پایداری کلوئیدها بدین ترتیب ، توسط تعامل و ارتباط متقابل بین ذرات طی برخورد - به هم کوبی - مشخص می شود. دو تعامل و واکنش اساسی وجود دارد: که یکی از آنها ربایشی بوده و دیگری رانشی می باشد. در صورت تسلط واکنش ربایشی ، ذرات به یکدیگر می چسبند و در نهایت ممکن است کل سیستم پراکنده یکپارچه و ادغام شود. در صورت تسلط سیستم رانشی، سیستم ثبات خود را حفظ کرده و به عنوان یک محیط پاشیده باقی می ماند.[2]
نیروهای واندروالس منابع اصلی جاذبه بین ذرات کلوئیدی می باشند. این نیروها بین ذرات موجود در ترکیبات مشابه دیده می شوند. بدین ترتیب ، یک پراکندگی کلوئیدی تنها به شرطی ثابت و پایدار خواهد بود که نیروهای دافعه به بزرگی کافی با نیروی جاذبه واندروالسی مقابله کند .[2] همواره سه منبع متفاوت و محتمل برای نیروهای واندروالسی موجود است : نیروهای مولکول دوقطبی پایدار- دوقطبی پایدار - Keesom - ، نیروی دوقطبی پایدار- دوقطبی القائی - Debije - ، نیروهای مولکول های دوقطبی موقت – دوقطبی موقت . - London - دو نیروی اولی واکنش های کوتاه برد هستند ولی نیروی سوم - London - ، نیروهای ربایشی با برد زیاد می باشند. به این دلیل که تنها نیروهای London متعلق به زیر گروه دوربرد بین ذرات کلوئیدی می باشد، بزرگی و برد جاذبه ی واندروالسی - London - VDWL در تعیین و مشخص سازی استراتژی های پایداری ذرات کلوئیدی ، جز اصول بنیادین می باشد. در مورد بسیاری از سیستم های کلوئیدی، گستره و برد VDWL بین 5 الی nm10 می باشد.
2-2 روش های پایدار کردن کلوئیدها
با توجه به اینکه همیشه نیروهای جاذبه قوی با برد زیاد بین ذرات کلوئیدی مشابه وجود دارد، همواره ایجاد یک دافعه قوی با برد زیاد بین این ذرات به منظور حفظ پایداری محلول ضروری است. این نیروی دافعه باید حدالامکان از لحاظ شدت به اندازه ی نیروی جاذبه قوی بوده و از لحاظ گستره ی عمل با برد نیروی جاذبه قابل مقایسه باشد. پایداری و ثبات ممکن است از طریق احاطه بر ذرات کلوئیدی حاصل شود :
. با استفاده از دو لایه الکتریکی - الکتریسیته ثابت و یا پایدارکردن با بارگذاری -
. با استفاده از مولکول های پلیمری مجذوب با اتصال شیمیایی - پایدارسازی فضایی -
• با استفاده از پلیمرهای آزاد در محلول پاشیده - پایداری حاصل از تخلیه و تهی سازی -
ترکیب کردن دو مکانیزم پایداری ابتدایی، منجر به پایدارسازی الکتریکی فضایی می شود. دو گونه پایانی پایدارسازی گاهی اوقات با افزودن پلیمرها به محلول پراکنده پایدار عملی می شود که به آن پایدارسازی پلیمری گفته می شود.
2-3پایداری و ثابت سازی با الکتریسیته ساکن
یکی از موثرترین روش ها برای همگون و خنثی سازی نیروهای واندروالسی London بین ذرات کلوئیدی در مایعات قطبی، تامین کردن نیروی دافعه ی کولنی بین این ذرات است. در محیط پراکنده مایع ، گروه های یونی می توانند در سطح بالایی ذرات کلوئیدی توسط مکانیزم های مختلف رونشین شوند تا منجر به ایجاد یک لایه ی باردار شوند. برای حفظ حالت خنثی الکتریکی و برابر یون ها با بار مختلف، ذرات کلوئیدی را احاطه کرده و باعث افزایش بار خنثی کلی دو لایه می شود. در پایداری باری دافعه ی متقابل و مشترک این دو لایه است که باعث ایجاد این پایداری می شود .
ضخامت این دو لایه بستگی به نیروی یونی محیط پاشیده دارد. نیروی یونی را می توان با فرمول , 1/2 BL ]BLA2 FBL بیان کرد که در آن z تعداد بار، i تعداد یون ها و c تراکم مولی یون هاست. در این فرمول ما از تراکم مولی برای نشان دادن نیروی - قدرت - یونی استفاده می کنیم. در نیروهای ضعیف یونی - الکترولیت c=10-3 M - ، ضخامت دو لایه تقریبا حدود 5 الی nm10 می باشد که در ترتیب مشابهی با ترتیب جاذبه ی واندروالسی London قرار دارد. این استدلال کننده مشاهدات پایداری باری در محیط پراکنده با نیروی یونی پائین می باشد. در مورد نیروهای یونی موجود در الکترولیت های c>10-1 ، ضخامت دولایه ی محاطی کمتر از nm1 می باشد.
تحت این شرایط، گستره ی نیروی دافعه ی الکتریسیته ی ثابت دو لایه، معمولا برای موازنه کردن نیروی واندروالسی London جاذبه ای ناکافی خواهد بود. این استدلال بیانی است که بسیاری از ترکیب های پراکنده ای که از طریق موازنه ی باری به پایداری رسیده اند به هنگام افزایش نیروی یونی محیط پراکنده دچار حالت لختگی می شوند .[3] به علاوه، این مورد تنها در مورد مایعات قطبی صدق می کند که قابلیت انحلال در الکترولیت را داشته باشند. هرچند که به علت مزایای سهولت کار و کم
