بخشی از مقاله
چکیده
توسعه روزافزون دستگاههای اپتوالکترونیکی انعطافپذیر مانند سلولهای خورشیدی و صفحات نمایش لمسی، نیاز به فیلمهای پلیمری منعطف با پوششهای شفاف را به یک ضرورت تبدیل کرده است. در این راستا نانوکیتین بهدلیل ویژگیهای ذاتی جالب توجه از جمله سطح ویژه زیاد، مرفولوژی منحصر به فرد - نسبت طول به قطر زیاد - ، فراوانی منابع، دانسیته کم، مقاومت مکانیکی زیاد، قابلیت تجدیدپذیری و زیستتخریبپذیری مورد توجه زیادی قرار گرفته است. بهعلاوه بهدلیل ابعاد نانومتری فیلمهای تهیه شده از نانوفیبر کیتین، شفافیت نسبی بیشتری نسبت به فیلمهای تهیه شده از فیبرهای میکرومتری این مواد دارند لذا در این تحقیق در نظر است با استفاده از نانوفیبرهای کیتینی فیلمهای شفاف تولید نموده و خواص آنها را از طریق آزمونهای شفافیت، نفوذپذیری به هوا و مقاومت کششی مورد بررسی و مقایسه قرار داد.
لغات کلیدی: زیستتخریبپذیر، نانو فناوری، نانو کاغذ، نانو کیتین
مقدمه
تحقیقات و توسعه اخیر فناوری نانو، انقلابی در رشد علم و فناوری ایجاد کرده است. نانو تکنولوژی بهدلیل ساختار دقیق، کنترل ماده در ابعادی حدود یک تا 100 نانومتر را به منظور درک و ایجاد مواد، دستگاهها و سیستمها با خواص و ویژگیهای برتر ارائه میدهد. بهعلت پیشرفت انفجاری اخیر نانو تکنولوژی، نانوفیبرها در جامعه تحقیقاتی توجه زیادی را به خود جلب کردهاند. نانوفیبرها بهعنوان تقویتکننده در مواد کامپوزیتی استفاده شده است و قادر به افزایش عملکرد مکانیکی میباشند چرا که تقویتکنندههایی در سایز نانو سطح ویژه بسیار بالاتری دارند و تعداد نقصها ممکن است در سطح نانو کاهش یابد. مطالعات اخیر نشان دادهاند که نانوفیبرها میتوانند از پلیمرهای مختلف از جمله پلیمرهای مصنوعی - نانوفیبر کربن - و پلیمرهای طبیعی مانند سلولز و کیتین تولید شوند .
با توجه به ویژگیهای منحصر به فرد پلیمرهای طبیعی یعنی درجه کریستالی بالا، تجزیهزیستی، زیستسازگاری، تجدیدپذیری و در دسترس بودن، علاقه زیادی به تولید نانوفیبر طبیعی است. ویژگیهای منحصر به فرد همراه با ویژگی های خود پلیمر طبیعی، نانوفیبرها را با خواص مطلوب برای برنامههای کاربردی جدید فراهم میسازند . یانو2 و همکارانش کامپوزیتهای شفاف را ساختند که با نانوفیبرهای سلولز باکتری - BC - 3 تقویت شده بودند. با توجه به اثر اندازه نانوفیبرهای سلولز که قطر کمتر از یکدهم طول موج نور مرئی است، تحت تأثیر پراکندگی نور حتی در مقدار فیبر بالا قرار نگرفت - به عنوان مثال، 70٪ - . مهمتر از همه، کامپوزیتهای تقویت شده با نانو فیبرهای سلولز، عملکرد مکانیکی بالا و انبساط حرارتی کم را نشان دادند.
از این رو تقویت نانوفیبرها از رزینهای شفاف برای صنایع اپتوالکترونیک با توجه به گسترش سریع دستگاههای مربوط مانند صفخه نمایشهای OLED انعطافپذیر مورد توجه قرار گرفته است. اندکی پس از آن، نانوفیبرهای کیتین در سالهای اخیر به عنوان عامل تقویتکننده در نانوکامپوزیتها بسیار مورد توجه قرار گرفت ]ُ.[ کیتین از فراوانترین بیوپلیمرها بعد از سلولز میباشد. کیتین یک پلی ساکارید طبیعی است و بهطور برجسته در پوسته سختپوستانی مثل خرچنگ و میگو، کوتیکول حشرات و دیواره سلولی قارچها یافت میشود ]ٍ.[ سالانه 1010 تا 10 12 تن کیتین، بیوسنتز میشوند ]ِ.[ تاریخچه کیتین به قرن 19 برمیگردد برای اولین بار در سال 1811 یک دانشمند فرانسوی به نام براکونوت4 کیتین را از قارچ استخراج کرد و ساختار آن در سال بهطور کامل کشف شد.
کیتین با فرمول شیمیایی - C8H13O5N - n و با نام علمی میباشد. شکل یک ساختار شیمیایی کیتین را نشان میدهد]ٍ.[کیتین در مقیاس نانومتری از ساختارهای فیبری تشکیل شده و نسبت طول به قطر آنها بیش از 100 است. این نانو ساختارها را با فرایندهای مختلف بالا به پایین نظیر هیدرولیز اسیدی، همگنسازی، سوپرآسیاب و غیره میتوان استحصال نمود - شکل ] - 2َ.[نانوفیبر کیتین بهدلیل ویژگیهای ذاتی جالب توجه از جمله سطح ویژه زیاد، مرفولوژی منحصر به فرد - نسبت طول به قطر زیاد - ، فراوانی منابع، دانسیته کم، مقاومت مکانیکی زیاد، قابلیت تجدیدپذیری و زیستتخریبپذیری پتانسیل بالایی برای ساخت انواع مختلف محصولات بسیار ارزشمند دارد ]ّ[ و ]ٌ.[ با توجه به این ویژگیها میتوان فیلمهای نانوفیبر کیتینی با قابلیتهایی چون شفافیت نوری بالا، زیستسازگاری، تجدیدپذیری، انعطافپذیری، خواص مکانیکی بالا بهدلیل ساختار نانومتری تولید کرد.
بیزواز و همکاران - 2013 - موفق به ساخت نانوفیبرهای کیتین با عرض یکنواخت 30-20 نانومتر از ضایعات پوسته میگو تحت شرایط تیمار اسیدی شدند. نانوفیبرهای بهدست آمده بهطور گسترده در سراسر ماتریس پلیمری شفاف پراکنده میشوند؛ مدول یانگ رزین از 0/03گیگا پاسکال به 3/34 گیگا پاسکال، بهبود مییابد در نتیجه مواد کامپوزیتی شفافیتشان حفظ میشود. کامپوزیتهای تقویت شده با نانوفیبرهای کیتین با انتقال نور و مقاومت مکانیکی بالا همراه با انبساط حرارتی کم میتواند جایگزین خوبی در تولید دستگاههای مختلف اپتوالکترونیک مانند صفحه نمایش تخت و سلولهای خورشیدی باشد ]ُ.[
روش و شرح مورد
در این پژوهش مواد اولیه مورد استفاده، ژل نانو کیتین بوده که از شرکت دانش بنیان نانو نوین پلیمر - ساری، ایران - تهیه گردید - شکل . - 3
