بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
معرفی فرایندهای الکتروریسی و سایر روشهای تولید نانوالیاف
اسلاید 2 :
جانمایی مقاله: نانوساختارها-نانوالیاف-معرفی فرآیندهای الکتروریسی و سایر روشهای تولید نانوالیاف
اسلاید 3 :
مولفههای موثر بر الکتروریسی
1- ساختار و خصوصیات ماده پلیمری:
ساختار شیمیایی پلیمر
وزن مولکولی
نظم فضایی زنجیر
2- خواص محلول ریسندگی:
غلظت محلول
گرانروی
نوع حلال
کشش سطحی
هدایت الکتریکی
فراریت حلال
ثابت دی الکتریک حلال
دمای محلول
3- شرایط فرآیند:
ولتاژ اعمالی
فاصله ریسندگی
نرخ تغذیه
شکل جمعکننده
هندسه موئینه
4- عوامل محیطی:
رطوبت
محیط فرآیند
فشار محیط
اسلاید 4 :
ساختار شیمیایی پلیمر، وزن مولکولی و نظم فضایی زنجیره
ساختار شیمیایی اولیه پلیمر بر عوامل زیر تاثیر میگذارد:
وزن مولکولی
غلظت
گرانروی
ساختار شیمیایی معیاری از میزان گرهخوردگی مولکولهای پلیمری در حلال میباشد. گره خوردگی زنجیره پلیمری از شکست جت در طول کشیدهشدن محلول پلیمری جلوگیری کرده و پیوستگی جت را حفظ میکند.
نظم فضایی زنجیر در عوامل زیر موثر است:
ویسکوزیته
غلظت
وزن مولکولی با طول زنجیره پلیمری متناسب است.
اسلاید 5 :
مولفههای محلول ریسندگی
نانوالیاف تولید شده از طریق الکتروریسی مورفولوژیهای متفاوتی همچون موارد زیر دارند:
شکل یکنواخت با سطح مقطع گرد
ساختارهای دانه تسبیحی روی الیاف
ساختارها با دانههای مجزا
میزان کشیدگی محلول توسط عوامل زیر تعیین میگردد:
گرانروی محلول
خواص الکتریکی
اسلاید 6 :
غلظت پلیمر
غلظت محلول بر عوامل زیر تاثیرگذار است:
گرانروی
رسانایی
کشش سطحی
در پلیمری با وزن مولکولی قابل قبول سه مورفولوژی متفاوت از تغییر غلظت ایجاد میگردد:
دانهای خالی
دانههای روی نانوالیاف
نانوالیاف بدون دانه
افزایش غلظت باعث افزایش جرم پلیمر در جت ریسندگی میشود و قطر نانوالیاف افزایش مییابد.
اسلاید 7 :
گرانروی
گرانروی محلول الکتروریسی شده تاثیر بسزایی در تشکیل نواقص دانه تسبیحی دارد. نواقص دانه تسبیحی یکی از مهمترین عیوبی هستند که به دلایل مختلف در فرایند الکتروریسی محلولهای پلیمری رخ میدهد.
اسلاید 8 :
نوع حلال و کشش سطحی آن
نقش حلال در شکلگیری نانوالیاف به روش الکتروریسی بسیار مهم است و گاهی ترکیبات خاصی از حلالها منجر به تولید نانوالیاف میگردد.
کشش سطحی بالا به تشکیل دانه کمک میکند و کاهش کشش سطحی برای تشکیل الیاف بدون دانه مفید خواهد بود.
اسلاید 9 :
رسانایی محلول و ثابت دی الکتریک حلال
افزودن یون و افزایش بارها کشیدگی جت را افزایش داده، در نتیجه الیاف با قطر کوچکتری تولید خواهد شد که مستقیماً مساحت سطح لایه نانوالیاف را بالا میبرد.
ثابت دیالکتریک حلال تأثیر محسوسی بر الکتروریسی دارد و معیاری از قطبیت محلول است.
اسلاید 10 :
ولتاژ، نرخ تغذیه و دمای محلول
افزایش ولتاژ اعمالی باعث افزایش قطر نانوالیاف تولیدی میشود. این روند برای الکتروریسی محلولهای پلیمری صادق است اما ولی در الکتروریسی مذاب پلیمری نتیجه کاملا برعکس است.
نرخ تغذیه باید با سرعت برداشت محلول از نوک سوزن مطابقت داشته باشد.
با افزایش نرخ تغذیه، قطر الیاف یا اندازه دانهها نیز متناظر با آن زیاد خواهد شد.
نرخ تغذیه کمتر به علت صرف زمان بیشتر برای تبخیر مطلوبتر است.
دمای محلول بر افزایش نرخ تبخیر و کاهش گرانروی محلول پلیمر تأثیرگذار است.
افزایش قابلیت تحرک مولکول پلیمر با افزایش دما منجر به کشش بیشتر محلول میشود.
با افزایش دما سرعت فرار حلال بیشتر شده و جت محلول پایدار زمان کمتری را برای کشیده شدن در طول پرواز جت در اختیار خواهد داشت.
با افزایش دما، قطر الیاف بیشتر و توزیع آن گستردهتر خواهد شد
اسلاید 11 :
اثر جمع کننده
درصورتیکه که مواد عایق به عنوان جمعکننده استفاده شوند بارهای روی جت الکتروریسی به سرعت روی جمعکننده تجمع خواهند یافت. الیافی که روی ماده عایق جمع میشوند اغلب تراکم کمتری در مقایسه با آنهایی که روی سطح رسانا تجمع مییابند، دارند.
اسلاید 12 :
قطر روزنه یا سوزن، فاصله بین نوک و جمعکننده
قطر داخلی کوچکتر مقدار جمع شدن و عیوب دانهای روی نانوالیاف را کاهش میدهد. کاهش قطر روزنه میتواند باعث کاهش قطر الیاف هم باشد.
با کاهش فاصله بین نوک سوزن و جمعکننده زمان شناوری کمتر شده و شدت میدان الکتریکی افزایش مییابد.
زمانیکه فاصله بین سوزن و جمعکننده خیلی کم میشود، حلال اضافه در نانوالیاف سبب به هم چسبیدن و تلفیق نانوالیاف مجاور میشود و شبکه به هم پیوسته متخلخلی را ایجاد میکند.
اگر قطر روزنه خیلی کوچک باشد، امکان خروج یک قطره از نوک سوزن ممکن نخواهد بود.
اسلاید 13 :
رطوبت، محیط فرایند، و فشار
رطوبت مستقیماً بر مورفولوژی الیاف الکتروریسی شده تأثیر میگذارد و افزایش آن باعث تغییرات زیر در حفرههای ایجاد شده میگردد:
افزایش تعداد حفرهها
افزایش عمق حفرهها
افزایش قطر حفرهها
توزیع اندازه حفرهها روی سطح
وقتی که فشار از فشار اتمسفر کمتر میشود، تمایل محلول پلیمری برای جریان یافتن به خارج سرنگ بیشتر میشود. بنابراین باعث ایجاد جت ناپایدار میشود.
در فشار خیلی پایین، الکتروریسی به علت تخلیه مستقیم بارهای الکتریکی امکان پذیر نخواهد بود
گازهای مختلف رفتارهای متفاوتی تحت میدان الکتریکی بالا دارند. برای مثال میدان الکتریکی قوی منجر به شکست گاز هلیوم شده و در نتیجه الکتروریسی امکانپذیر نخواهد بود.
اسلاید 14 :
نتیجهگیری
الیاف الکتروریسی با تغییر پارامترهای محلول، دستگاهی و محیطی با قطر و یکنواختی مختلفی تولید خواهند شد که از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
نانوالیاف توخالی
نانوالیاف ریبانی شکل
نانوالیاف فنری
نانوالیاف شاخه شاخه
با افزایش رسانایی و ثابت دی الکتریک محلول، قطر الیاف تولید شده کاهش مییابد.
برای برقراری تعادل جرمی نرخ تغذیه باید با نرخ انتقال محلول از سوزن برابر باشد.
دمای محلول نیز بر افزایش نرخ تبخیر و کاهش گرانروی محلول پلیمر تأثیرگذار است.
کاهش قطر روزنه تا یک مقدار معین میتواند قطر الیاف را کاهش دهد.
برای تولید الیاف با مورفولوژی مناسب باید از فشار و دمای بهینه استفاده کرد.
گرانروی نقش مهمی در تشکیل نقصهای دانهای دارد و با افزایش گرانروی این نقصها کم میشود.
کشش سطحی باعث ایجاد دانه روی الیاف میشود. بنابراین برای تشکیل الیاف یکنواخت و بدون دانه باید کشش سطحی را کاهش داد.
