بخشی از مقاله
در این پژوهش نانو الیاف پلی اکریل آمید/پلی وینیل الکل به روش الکتروریسی تولید شدهاند. انتخاب این پلیمرها به دلیل خواص زیست سازگاری و زیستتخریبپذیری آن ها بوده است که در نهایت موجب تولید هیدروژل با خاصیت دوستدار محیطزیست می شود. جهت شناسایی ساختار تولیدی از آزمون طیف سنجی مادون قرمز - FTIR - و به منظور مطالعه مورفولوژی نانوالیاف از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - استفاده شد. نتایج نشان داد که ساختار تولیدی دارای مورفولوژی صاف و بدون دانه تسبیحی بوده و از یکنواختی مناسبی برخوردار می باشد. همچنین با استفاده از نرم افزار میانگین قطر نانوالیاف تولیدی در حدود 500 نانومتر به دست آمد. پلیمرهای بکار رفته در این پژوهش زیست سازگار و زیستتخریبپذیر هستند.با توجه به نسبت سطح به حجم بالا و خواص گذردهی هوا و رطوبت مناسب نانوالیاف و تخلخل بالا در آن از نانوالیاف تولیدشده به این روش، میتوان بهعنوان بستر مناسب در کشت بافت گیاهی استفاده کرد.
کلمات کلیدی: الکتروریسی ، سوپر جاذب، پلی اکریل آمید، هیدروژل، نانوالیاف.
مقدمه
یکی از نگرانی های جدی در حوزه کشاورزی خشکسالی است که باعث توقف رشد طبیعی گیاهان، خسارتهای شدید مالی و همچنین تخریب زیستبوم میشود - . - Gil et al. 2011در سالهای اخیر مواد شیمیایی زیادی بهعنوان افزودنی در بخش کشاورزی بهمنظور افزایش توان نگهداری آب در خاک، استفادهشده اند. که پلیمرهای سوپرجاذب یکی از مهمترین آنها هستند - . - Devine and Higginbotham 2005 در این زمینه بیشتر پژوهشهای صورت گرفته، متمرکز بر توسعه محصولات جدید بوده است - . - Han et al. 2013سوپر جاذبها شبکههای پلیمری آبدوست هستند که مقادیر بسیار زیاد آب یا محلولهای آبی را در خود ذخیره میکنند. و مکانیزم آن به این صورت است که هر ذره پس از جذب آب و تورم، ضمن حفظ استحکام مکانیکی شکل اولیه خود را حفظ میکند.
هیدروژل ها به دو روش شیمیایی و پرتودهی سنتز میشوند . روش سنتز شیمیایی شامل روشهای پلیمریزاسیون محلول و تعلیقی معکوس میباشد. در روش سنتز پرتودهی نیز از تابش استفاده می شود که باعث ایجاد ساختار شبکهای در سوپر جاذب میشود.از مهمترین خواص کاربردی قابلاندازهگیری در سوپر جاذبها ، ظرفیت جذب ، سرعت جذب و تغییر میزان جذب هیدروژل در شرایط مختلف محیطی می باشد. از حوزه های کاربردی استفاده از هیدروژل ها می توان به مصارف پزشکی ، بهداشتی ، کشاورزی و تولید منسوجات هوشمند اشاره کرد . - Gross et al. 1990 - از نظر علمی ژل بهطورمعمول به مادهای گفته میشود که وقتی در حلال مناسب خود قرار گیرد ، ضمن جذب حلال و ایجاد تورم، حل نشود. به جزء اندکی از محلول پلیمر را که انحلالپذیر باشد سل میگویند.
هر چه که میزان سل کمتر باشد نشاندهنده بالاتر بودن راندمان واکنش میباشد. ژل برخلاف اسفنج، حلال جذب کرده خود را حتی تحتفشار نیز از دست نمیدهد .چنانچه ژل آبدوست باشد آن را هیدروژل مینامند. هیدروژل پلیمری آبدوست با ساختاری سهبعدی است که قابلیت جذب و نگهداری مقادیر زیادی آب و محلولهای آبی را حتی تحتفشار داشته باشد. از زیرگروههای مهم هیدروژل ها سوپر جاذبها هستند که ساختارکاملاً مشابهی با هیدروژل ها دارند. مهمترین تفاوت هیدروژل ها با سوپر جاذبها ، تعداد پیوندهای عرضی بهمراتب بیشتر در اغلب هیدروژل ها در مقایسه با سوپر جاذبها است که باعث میشود برخلاف جذب کم در هیدروژل ها ، استحکام یا مدول کشسان ژل متورم آنها بهمراتب بیشتر از سوپر جاذبها باشد - . - Buchholz and Graham 1998, Buchholz and Peppas 1994, Gross et al. 1990
اولین سوپر جاذبی که تجاری شد - دهه - 1970 محصول آبکافت قلیایی کوپلیمر نشاسته–پلی اکریلونیتریل بانام مخفف H-SPAN بود. این سوپر جاذب پایه طبیعی که بهوسیله متخصصان وزارت کشاورزی آمریکا تولید شد، قادر بود تا 5000 g/g آب را جذب کند. این سوپر جاذب بهعنوان نخستین سوپر جاذب تجارتی وارد بازار شد، اما به دلیل گرانی و ضعف کارایی ، بهویژه استحکام ژل پایین نسبت به انواع تمام سنتزی - اکریلی - ، چندان مورد توجه قرار نگرفت.سوپر جاذبهای اکریلی در میان انواع گوناگون سوپر جاذبها بیشترین اهمیت رادارند وتقریباً تمام تولیدات صنعتی این مواد در دنیا ساختار اکریلی آنیونی دارند.
خواص خوب این سوپر جاذبها بهویژه از نظر میزان جذب، سرعت جذب، استحکام مکانیکی ژل متورم و ارزان بودن مونومرهای اکریلی، سبب افزایش کاربرد این خانواده از سوپر جاذبها شد - Buchholz and Graham 1998,. - Buchholz and Peppas 1994, Gross et al. 1990اخیراً سوپر جاذبهای مصنوعی به شکل الیاف وارد بازار شدهاند و اغلب آنها کوپلیمرهای کراس لینک شدهی اکریلیک می باشند که با نمک سدیم خنثیشده اند. به دلیل خاصیت صعود موئینگی 1 ، الیاف ظریف موجود در پدهای نبافته 2و وبهای دارای الیاف سوپرجاذب، این پدها دارای سرعت بیشتر جذب آب نسبت به ذرات پلیمر سوپر جاذب هستند - . - Zohuriaan-Mehr et al. 2010
سوپر جاذبها را اغلب بر اساس ساختار به دو گروه اصلی طبیعی و سنتزی تقسیم میکنند. بخش عمده سوپر جاذبها را انواع سنتزی ها تشکیل میدهند که از مونومر های اکریلی تهیه میشوند. رایجترین مونومر هایی که در ساخت سوپرجاذب ها استفاده میشوند، مونومرهای آبدوست اکریلی بهویژه اکریلیک اسید، نمکهای سدیم و پتاسیم آن و اکریل آمید است - Ichikawa and Nakajima. - 1996, Po 1994بهطورکلی میتوان از مهمترین مشخصات یا خواص یک سوپرجاذب خوب بهسرعت جذب بالا، توانایی ذخیره آب تحتفشار، کمتر از حد مجاز بودن اجزای انحلالپذیر و مونومر باقیمانده آن، ارزان بودن، زیستتخریبپذیری، سمی نبودن، خنثی بودن - براثر تورم،PH آب تغییر نکند. - اشاره کرد - . - Buchholz and Graham 1998, Buchholz and Peppas 1994
در عمل نمیتوان سوپر جاذبی داشت که تمام این مشخصات را همزمان داشته باشد. درواقع ماهیت ساختار، عوامل شیمیایی و همچنین عوامل مؤثر در فرآیند سنتز و تولید به گونه ای است که بهبود برخی از خواص، به قیمت افت برخی از خواص دیگر تمام میشود. بنابراین باید فرمولبندی و شرایط فرآیند را چنان طراحی و بهینهسازی کرد که بسته به زمینه کاربرد سوپرجاذب تولیدشده، خواص محصول موردنظر از همه لحاظ مطلوب
