بخشی از مقاله
چکیده
نانو کامپوزیتهای پلیمری امروزه به دلیل مزایا و ویژگیهای منحصر به فرد خود کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارند. از جمله این موارد می توان به پوششهای نانو کامپوزیتی و کاربرد انها در صنایع غذایی و بهداشتی اشاره کرد. در این کار پژوهشی ابتدا نانو کامپوزیتی زیست سازگار برپایه مخلوط دوتایی نانوالیاف پلی وینیل الکل و پلی وینیل پیرولیدون به همراه نانوذرات اکسید روی تهیه شد و مشخصات نمونه شامل اندازه و نوع نانو مواد به کمک انالیزهای SEM, EDX , IR بررسی و صحت انها مورد تایید قرار گرفت.
-1 مقدمه
تکنولوژی و صنعت پلیمر، به عنوان یکی از شاخه های جدید علم مواد، در سالهای اخیر کانون توجه سیاست گذاران مواد ایران بوده و سرمایهگذاریهای عظیمی در این بخش صورت گرفته است. واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتانیگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر سرزبان ها جاری شد. به طور خلاصه نانو تکنولوژی به معنی انجام مهندسی مواد در ابعاد اتمی - ملکولی و ساخت موادی با خواص کاملا" متفاوت درابعاد نانو است. نانوفناوری، توانمندی تولید و ساخت مواد، ابزار و سیستم های جدید با در دست گرفتن کنترل در مقیاس نانومتری یا همان سطوح اتمی و مولکولی، و استفاده از خواصی است که در این سطوح ظاهر می شوند .این اندازه 18000 بار کوچکتر از قطر یک تار موی انسان است.
به طور میانگین 3 تا 6 اتم در کنار یکدیگر طولی معادل یک نانومتر را می سازند که این خود به نوع اتم بستگی دارد .پلی وینیل الکل خالص یک پلیمر سنتزی محلول در آب و بصورت پودر سفید رنگ قابل ذوب می باشد که در دمای 230 درجه سانتی گراد تجزیه میشود. PVA از یک خاصیت بسیار جذاب برخوردار است و آن، قابلیت تجزیه بیولوژیکی است. پلی وینیل پیرولیدون یک ترکیب شیمیایی است. که جرم مولی آن - 2/500 2/5000/000 گرم بر مول میباشد.
نانو کامپوزیتها
کامپوزیت ها مواد مرکبی هستند که به طور فیزیکی و نه شیمیایی با یکدیگر ترکیب شده اند به نحوی که اجزای تشکیل دهنده، ماهیت شیمیایی خود را حفظ کنند. دو اصطلاح ماتریس - زمینه - و تقویت کننده اغلب در کامپوزیتها استفاده می شود. به طور کلی کامپوزیت ها دارای خواص و ویژگی های جدیدی هستند که هیچ یک ازاجزای تشکیل دهنده به تنهایی دارای آن خواص نمی باشند. هر ماده کامپوزیتی از یک فاز زمینه و یک یا چند فاز غیر پیوسته که معمولا سخت تر و محکم تر از فاز زمینه بوده و به آن ماده تقویت کننده گفته می شود، تشکیل شده است. نانوکامپوزیت ها مواد مرکبی هستند که ابعاد یکی از اجزا تشکیل دهنده در محدود نانومتری 1 - تا - 100nm قرار گرفته باشند. دلیل خواص مطلوب تر نانوکامپوزیت ها نسبت به کامپوزیتهای معمولی این است که نیروی بین فصل مشترک زمینه و فاز تقویت کننده آنها قوی تر است.
نانوذرات اکسید روی
ترکیب غیر آلی با فرمول Zno و به شکل پودری سفید رنگ و غیرمحلول در آب است. اکسید روی سه مزیت عمده دارد: اول اینکه نیمه رسانایی با شکاف باند3/37 ev و میزان انرژی برانگیختگی 0.6میلی الکترون ولت میباشد و همچنین نشر نزدیک به ماوراء بنفش دارد. دوم پیزوالکتریک است که در حسگرها و کاهندهها بسیار کاربرد دارد. و در نهایت اکسید روی زیستسازگار و ایمن میباشد و میتواند در کاربردهای پزشکی بهراحتی و بدون روکش به کار رود.
Zno دارای کاربردهای ویژه است از جمله در پمادهای سوختگی، درمانهای آنتی باکتریال ،کرمهای ضد آفتاب به عنوان جذب کننده قوی پرتویUV، ساخت ترانزیستورها، دیودها، پروپ میکروسکوپ نیروی اتمی، صفحات نمایش به عنوان کاتالیست و فوتوکاتالیست جاذب، ساخت سیمان دندانی در دندانپزشکی، الکترود سلول های خورشیدی، سنسورهای گازی،درلاستیک سازی، در وریستورها و خاموش کننده های آتش، به عنوان رنگدانه برای تهیه رنگ، روکش های ضد خوردگی، در صنعت شیشه، سرامیک و لعاب نیز به دلیل توانایی در کاهش ضریب انبساط حرارتی، کاهش نقطه ذوب و افزایش مقاومت شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. نانو ذرات اکسید روی به دلیل برخورداری از ذرات بسیار ریز و سطح تماس بالا کیفیت و کارایی بالاتری نسبت به اکسید روی معمولی دارد.
روشهای تولید نانوذرات
برای تولید نانوذرات روشهای بسیار متنوعی وجود دارد. این روشها به دو گروه تقسیم میشوند که شامل روشهای فیزیکی و روشهای شیمیایی است. استفاده از روش سنتز شیمیایی شامل رشد نانوذرات در یک محیط مایع حاوی انواع واکنشگرها است. روش رسوب دهی و روش سل ژل نمونه چنین روشهایی است. در روشهای شیمیایی اندازه نهایی ذره را می توان با توقف فرایند هنگامی که اندازه مطلوب به دست آمد یا با انتخاب مواد شیمیایی تشکیل دهنده ذرات پایدار و توقف رشد در یک اندازه خاص کنترل نمود. این روشها معمولاً کم هزینه و پر حجم هستند، اما آلودگی حاصل از مواد شیمیایی میتواند یک مشکل باشد.
مشخصه یابی نانوذرات
تعیین مشخصات نانوذرات برای کنترل سنتز و کاربرد آنها ضروری است. خواص این ترکیبات با استفاده از روشهای گوناگونی نظیر: میکروسکوپهای الکترونی، میکروسکوپ الکترونی اتمی روبشی1، طیفسنجی فوتوالکترون، اشعه ایکس2 ومادون قرمز3 و همچنین روشهای تعیین اندازه و سطح ویژه ذرات سنجیده میشود. نانوذرات در حال حاضر از طیف وسیعی از مواد ساخته میشوند، معمولترین آنها نانو ذرات سرامیکی، فلزی وپلیمری و نانو ذرات نیمه رسانا هستند. نانو ذرات قابلیت سوسپانسیون شدن رادارند.
-2تجربی
مواد اولیه
پلی وینیل الکل با جرم مولکولی 27000 پلی وینیل پیرولیدون با جرم مولکولی 24000 ،نیترات روی و هیدروکسید پتاسیم واتانول با درجه خلوص 96 درصد ازشرکت مرک المان تهیه شد .
دستگاههای مورد استفاده دستگاه الکتروریسی ساید بای ساید با ولتاژ 30 کیلو ولت مجهز به دو سرنگ و منبع تغذیه مجزا ساخت شرکت نانوآزما دستگاه التراسونیک پروب دار با ولتاژ 400 وات ساخت شرکت توسعه فناوری مافوق صوت دستگاه سانتریفوژ یونیورسال مدل PIT320 ساخت شرکت "ایده آل تجهیز "ایران با قابلیت چرخش دور بالا تا 15/000 دور بر دقیقه کوره آزمایشگاهی مدل F11L-1500 با حداکثر دمای 1200 درجه سانتیگراد ساخت شرکت آذر کوره دستگاه طیف سنجی مادون قرمز 8 مدل Brueker Tensor 270، میکروسکوپ الکترونی روبشی 4 مدل .EM3200 سنتز نانوذرات اکسید روی روشهای مختلفی برای سنتز نانوذرات اکسید روی گزارش شده است.
روش همرسوبی یکی از قدیمی ترین و متداولترین روش های ساخت نانوذرات است که در ان نمکی از فلز روی توسط محلول قلیایی رسوب داده میشود . در این روش ابتدا هیدروکسید روی به دست میاید که پس از عملیات حرارت دادن - کلسینه کردن - نانوذرات اکسید روی تشکیل میشود.مزیت این روش ارزان بودن و وقت گیر نبودن آن است و همچنین می توان در حجم کم واکنش مقدار زیادی نانوذره ساخت.
سنتز نانو کامپوزیت PVA/PVP/ZnO
بعد از تهیه محلول پلیمری و بررسی اولیه خواص ان محلولی از نانوذرات اکسید روی و پلیمرها تهیه شد . برای آماد ه سازی این محلو لها ابتدا کلوئید روی را به نانو ذرات اکسید روی افزوده و تحت امواج مافوق صوت قرار داده تا نانو ذرات کاملا در محیط توزیع شوند.غلظت نانوذرات در این محلول بین 1 تا 10 در صد انتخاب میشود . درصدهای کم نانوذرات تاثیر چندانی در خواص ضد میکروبی محصول به دست آمده نخواهد داشت . غلظتهای بالای نانوذرات نیز در فرایند الکتروریسی محلول مشکل ایجاد میکند.
