بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، نانوالیاف پلی متیل متاکریلات - PMMA - به روش الکتروریسی تولید شدند و مورفولوژی و ویژگیهای اپتیکی آنها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بهمنظور تولید نانوالیاف نورتاب، از نانوذرات کادمیوم سلنید - CdSe - استفاده گردید. ساختار و ویژگیهای نوری نانوالیاف خالص و نانوالیاف حاوی نانوذره مورد بررسی قرار گرفتند. علاوه بر این اثر ولتاژ اعمال شده بر مورفولوژی نانوالیاف حاوی نانوذرات کادمیوم سلنید مورد مطالعه قرار گرفت.
آنالیز پراش پرتو ایکس - XRD - ، تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی - FE-SEM - و طیفسنجی فوتولومینسانس - PL - جهت مشخصهیابی و بررسی مورفولوژی و نورتابی نانوالیاف الکتروریسیشده مورد استفاده قرار گرفت. نتایج آنالیز پراش پرتو ایکس حضور نانوذرات کادمیوم سلنید در نانوالیاف را به اثبات رساند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی اثر ناخالصی و پارامتر ولتاژ را بر شکل و اندازه الیاف نشان داد. در طیف PL نانوالیاف، قلهای در 597 nm ظاهر گردید که به حضور نانوذرات در ساختار نانوالیاف نسبت داده میشود.
مقدمه
نانوالیاف به دستهای از نانومواد گفته میشود که دارای دو بعد خارجی مشابه در مقیاس نانو بوده و بعد سوم بزرگتر از مقیاس نانو است .[1] قطر نانوالیاف مساوی یا کمتر از 100 نانومتر و در تعریفی گستردهتر کمتر از 1000 نانومتر است. از میان روشهای مختلف موجود برای ساخت نانوالیاف، الکتروریسی به سبب چیدمان ساده، توانایی تولید مقدار زیادی نانوالیاف پیوسته و قابلیت ساخت الیاف با قطرهای کنترل شده رایجترین روش است .[2] منبع توان جریان مستقیم، سوزن فلزی با نوک ساده، سرنگ حاوی محلول الکتروریسی و جمعکنندهی رسانای متصل به زمین چهار مؤلفهی اصلی مورد نیاز برای الکتروریسی هستند.
شکل : - 1 - نمایی از چیدمان آزمایش الکتروریسی [3] در روش الکتروریسی با استفاده از میدان الکتریکی با ولتاژ بالا جتهای بارداری از محلول و یا مذاب پلیمری ایجاد میگردد، که به وسیله ی تبخیر حلال حذف شده و نانو الیاف تولید میگردد. الیاف باردار به سمت جمعکننده با بار مثبت که میتواند به صورت سطحی صاف یا غلتکی چرخان باشد شتاب میگیرد. این فرآیند سبب میگردد درنهایت ساختارهای نانولیفی بر روی سطح جمعکننده قرار گیرند .[4] نانوساختارهای یک بعدی از جمله نانوالیاف که دارای خاصیت نورتابی هستند، به سبب کاربردهای فراوان از جمله دیودهای نوری، نمایشگرهای تمام رنگ، لیزرها و ذخیره اطلاعات در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جذب کردهاند .[5] در این پژوهش نانوالیاف از ترکیب کردن پلیمر - پلی متیل متاکریلات - با کوانتوم داتهای نورتاب کادمیوم سلنید ساخته شدند.
کار تجربی
مواد
پلی متیل متاکریلات - PMMA - وسدیم هیدروکسید - NaOH - از شرکت سیگما آلدریچ - Sigma Aldrich - ، دی متیل فرم آمید - DMF - از شرکت مرک - Merck - ، کادمیوم نیترات - Cd - NO3 - 2 - از شرکت یونی کم - UNI CHEM - ، سدیم سلنیت - - 1D 6H2 از شرکت آکروس ارگانیک - ACROS ORGANICS - و تیوگلیکولیک اسید - TGA - از شرکت لوبا کمی - Loba Chemie - تهیه گردید.
محلول سازی
ابتدا نانوذرات کادمیوم سلنید در محیط آبی با روش مایکرویو سنتز شد .[6] در مرحله بعد به منظور آماده سازی محلول الکتروریسی، میزان 3 سی سی DMF را تحت دمای 51 C حرارت داده، پس از گرم شدن، PMMA با درصد وزنی/ حجمی %5 - پلیمر به حلال - به آرامی به حلال اضافه گشت. بعد از 30 دقیقه هم خوردن تحت دما، 35 میکرولیتر از کلوئید نانوذرات CdSe به محلول اضافه گشت و به مدت 12 ساعت در دمای اتاق هم خورد.
تهیه نانو الیاف الکتروریسی شده
کامپوزیت تهیه شده جهت انتقال به دستگاه درون سرنگ پلاستیکی با اندازه نازل 18 کشیده شد. فرآیند الکتروریسی با ولتاژ 15 کیلوولت، فاصلهی سر نازل تا جمعکننده 15 سانتیمتر و نرخ تغذیه 0/5 میلیلیتر بر ساعت انجام شد. به منظور بررسی اثر ولتاژ بر نانوالیاف ساختهشده، با ثابت نگه داشتن سایر پارامترها، محلول با ولتاژ 12 و 18 کیلوولت نیز الکتروریسی شد. جهت انجام فرآیند الکتروریسی از دستگاه الکتروریس تک پمپ مدل ES1000 شرکت فناوران نانومقیاس استفاده گردید شکل . - 2 -
نتایج و بحث
نانوالیاف الکتروریسی شده با کادمیوم سلنید به لحاظ مورفولوژی، ساختار و ویژگیهای اپتیکی مشخصهیابی شد. همچنین اثر ولتاژ بر الیاف تولید شده مورد بررسی قرار گرفت که در ادامه به تفصیل بیان میگردند. باعث افزایش چگالی بارهای حمل شده توسط جت میشود. در نتیجه نیروهای کششی بیشتری بر نانوالیاف وارد شده و نانوالیاف ظریفتری تهیه میشود شکل . - 4 -
