پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب موفق به تولید منسوجات جاذب امواج الکترومغناطیس با خواص ضد باکتری، ضدحریق و مقاومت حرارتی بالا شدند.
به گزارش خبرنگار فناوری ایسنا، از ویژگی‌های اصلی این منسوج می‌توان به کاربرد آن در گستره وسیعی از صنایع همچون نساجی، پزشکی و نظامی اشاره کرد.
نانولوله‌های کربنی دارای طول مستقیم و بار سطحی منفی هستند و به سبب فرم هندسی، نیروی واندروالسی و هیدروفوبی بالا به شدت دچار تجمع می‌شوند. این امر بر روی خصوصیات و عملکرد نانولوله‌ها به شدت تاثیرگذار است. به همین علت استفاده از نانولوله همراه با پلیمرها با مشکلاتی همراه است. از این رو پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی با قرار دادن نانولوله‌های کربنی بر یک بستر مناسب و پس از پایدارسازی و تثبیت موفق به حل این مشکل شدند.
فربد علی محمدی با همکاری علی شمعی ، دو فارغ التحصیل کارشناسی ارشد رشته شیمی نساجی، با همکاری دکتر مازیار پروین زاده گشتی از دانشگاه برن سوییس (University of Bern)، با استفاده از یک روش کاملا نوین موفق به تهیه الیاف سلولزی پوشش داده شده با نانولوله شدند.
علی محمدی گفت: «ابتدا در این طرح مشاهده شد که خصوصیات محیطی نانولوله‌های کربنی نیاز به تماس با محیط اطراف دارد و باید از حالت توده خارج شود، از این رو الیاف به سبب نسبت سطح به حجم بالا گزینه بسیار مناسبی است، از سوی دیگر مشاهده شد که عموما در صنعت نساجی با استفاده از یک نانو ماده، یک عملکرد خاصی حاصل می‌شود، به عنوان مثال پوشش دهی به‌وسیله‌ی نانوذرات نقره تنها سبب ایجاد خصوصیت ضد باکتری می‌شود، در صورتی که با استفاده از نانولوله‌های کربنی چندین عملکرد ویژه در یک محصول حاصل شده و به همین جهت سعی در یافتن راهی مناسب برای پوشش دهی منسوج صورت گرفت.
به گفته وی، در بررسی‌های به عمل آمده مشاهده شد ساختار نانولوله‌های کربنی شباهت بسیاری به ساختار رنگزاهای مستقیم در صنعت نساجی دارد و نهایتا روش مشابه، روش رمق کشی، برای جذب و پوشش دهی نانولوله‌های کربنی به کار گرفته شد.»
وی در ادامه به مراحل تولید این محصول جدید پرداخت و افزود: در طی مراحل تجربی، سورفکتانت کاتیونی از میان سایر سورفکتانت‌ها و پلیمرهای دیسپرس کننده، به سبب توانایی پایدار کردن مناسب نانولوله‌ها و همچنین ویژگی‌های مناسب برای بکارگیری در این فرآیند انتخاب شد، سپس کالای سلولزی به حمامی با نسبت جرم به حجم مشخصی اضافه شده و به تدریج به دمای جوش برده می‌شود، در دمای جوش به تدریج یک الکترولیت به حمام اضافه می‌شود، سلولز و نانولوله‌های کربنی دارای بار سطحی منفی‌هستند، الکترولیت بار منفی سلولز را خنثی کرده و نانولوله‌ها به تدریج جذب می‌شود، دمای جوش و محیط آبی نیز سبب تورم الیاف و باز شدن منافذ سلولز شده و از این رو این فرآیند را تسهیل می‌کند و سبب نفوذ نانولوله‌ها به منافذ پلیمر می‌شود.
این محقق خاطرنشان کرد: در نهایت کالای تهیه شده وارد حمام حاوی کربوکسیلک اسید می‌شود، سپس در خلاء خشک شده و برای تشکیل پیوندهای عرضی میان زنجیره سلولزی پخته می‌شود و در انتها، نانولوله‌های کربنی در میان زنجیره سلولزی محصور می‌شود.
به گفته محمدی یکی از نتایج این طرح تهیه منسوج آنتی باکتریال است. نانولوله‌ها برای توقف عملکرد باکتری‌ها نیاز به تماس مستقیم با دیواره سلولی باکتری دارد. نتایج نشان می‌دهد که این محصول نزدیک به سد در صد، باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی را از بین برده است.
وی با اشاره به نتایج دیگر این طرح گفت: جذب امواج الکترومغناطیس از دیگر مزایای این نانوالیاف است، این منسوج جاذب گستره وسیعی از امواج مادون قرمز و فرا بنفش بوده و همچنین امواج الکترو مغناطیسی را در گستره J-Band و X-Band به خوبی جذب می‌کند، از سوی دیگر این منسوج رسانا است که در صنعت نساجی به منسوجات هوشمند موسوم هستند، در روش‌های گذشته از پلیمرهای رسانا در فرآیند پوشش‌دهی ویا الیاف فلزی برای تهیه منسوج رسانا بهره گرفته شد که سبب مشکلات عدیده‌ای شده است، از این رو می‌تواند در صنایع الکترونیک نیز به کار گرفته شود.»
بر اساس نتایج منتشر شده در مقالات این پژوهشگران می‌توان این نتیجه را نیز به نتایج فوق اضافه کرد که منسوج تهیه شده دارای مقاومت حرارتی و ضد آتش قابل قبولی است درصد LOI سلولز را از 4.17 به 8.23 افزایش داده است و ای درحالیست که سلولز به شدت شعله‌پذیر بوده و در دماهای بالا از مقاومت حرارتی بسیار پایینی برخوردار است.
به گزارش ایسنا طرح تهیه این محصول در داخل کشور ثبت شده و دارای تاییدیه سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران است. همچنین ثبت بین‌المللی خارج کشور این طرح با حمایت ستاد نانو در US-patent در حال انجام است.
نتایج این تحقیقات منجر به انتشار دو مقاله در مجله‌های Progress in Organic Coatings (جلد 74، شماره 3، جولای 2012) و Technology and Research شده است.
این طرح همچنین درUS-patent به ثبت رسیده است.
به گزارش خبرنگار فناوری ایسنا، از ویژگی‌های اصلی این منسوج می‌توان به کاربرد آن در گستره وسیعی از صنایع همچون نساجی، پزشکی و نظامی اشاره کرد.
نانولوله‌های کربنی دارای طول مستقیم و بار سطحی منفی هستند و به سبب فرم هندسی، نیروی واندروالسی و هیدروفوبی بالا به شدت دچار تجمع می‌شوند. این امر بر روی خصوصیات و عملکرد نانولوله‌ها به شدت تاثیرگذار است. به همین علت استفاده از نانولوله همراه با پلیمرها با مشکلاتی همراه است. از این رو پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی با قرار دادن نانولوله‌های کربنی بر یک بستر مناسب و پس از پایدارسازی و تثبیت موفق به حل این مشکل شدند.
فربد علی محمدی با همکاری علی شمعی ، دو فارغ التحصیل کارشناسی ارشد رشته شیمی نساجی، با همکاری دکتر مازیار پروین زاده گشتی از دانشگاه برن سوییس (University of Bern)، با استفاده از یک روش کاملا نوین موفق به تهیه الیاف سلولزی پوشش داده شده با نانولوله شدند.
علی محمدی گفت: «ابتدا در این طرح مشاهده شد که خصوصیات محیطی نانولوله‌های کربنی نیاز به تماس با محیط اطراف دارد و باید از حالت توده خارج شود، از این رو الیاف به سبب نسبت سطح به حجم بالا گزینه بسیار مناسبی است، از سوی دیگر مشاهده شد که عموما در صنعت نساجی با استفاده از یک نانو ماده، یک عملکرد خاصی حاصل می‌شود، به عنوان مثال پوشش دهی به‌وسیله‌ی نانوذرات نقره تنها سبب ایجاد خصوصیت ضد باکتری می‌شود، در صورتی که با استفاده از نانولوله‌های کربنی چندین عملکرد ویژه در یک محصول حاصل شده و به همین جهت سعی در یافتن راهی مناسب برای پوشش دهی منسوج صورت گرفت.
به گفته وی، در بررسی‌های به عمل آمده مشاهده شد ساختار نانولوله‌های کربنی شباهت بسیاری به ساختار رنگزاهای مستقیم در صنعت نساجی دارد و نهایتا روش مشابه، روش رمق کشی، برای جذب و پوشش دهی نانولوله‌های کربنی به کار گرفته شد.»
وی در ادامه به مراحل تولید این محصول جدید پرداخت و افزود: در طی مراحل تجربی، سورفکتانت کاتیونی از میان سایر سورفکتانت‌ها و پلیمرهای دیسپرس کننده، به سبب توانایی پایدار کردن مناسب نانولوله‌ها و همچنین ویژگی‌های مناسب برای بکارگیری در این فرآیند انتخاب شد، سپس کالای سلولزی به حمامی با نسبت جرم به حجم مشخصی اضافه شده و به تدریج به دمای جوش برده می‌شود، در دمای جوش به تدریج یک الکترولیت به حمام اضافه می‌شود، سلولز و نانولوله‌های کربنی دارای بار سطحی منفی‌هستند، الکترولیت بار منفی سلولز را خنثی کرده و نانولوله‌ها به تدریج جذب می‌شود، دمای جوش و محیط آبی نیز سبب تورم الیاف و باز شدن منافذ سلولز شده و از این رو این فرآیند را تسهیل می‌کند و سبب نفوذ نانولوله‌ها به منافذ پلیمر می‌شود.
این محقق خاطرنشان کرد: در نهایت کالای تهیه شده وارد حمام حاوی کربوکسیلک اسید می‌شود، سپس در خلاء خشک شده و برای تشکیل پیوندهای عرضی میان زنجیره سلولزی پخته می‌شود و در انتها، نانولوله‌های کربنی در میان زنجیره سلولزی محصور می‌شود.
به گفته محمدی یکی از نتایج این طرح تهیه منسوج آنتی باکتریال است. نانولوله‌ها برای توقف عملکرد باکتری‌ها نیاز به تماس مستقیم با دیواره سلولی باکتری دارد. نتایج نشان می‌دهد که این محصول نزدیک به سد در صد، باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی را از بین برده است.
وی با اشاره به نتایج دیگر این طرح گفت: جذب امواج الکترومغناطیس از دیگر مزایای این نانوالیاف است، این منسوج جاذب گستره وسیعی از امواج مادون قرمز و فرا بنفش بوده و همچنین امواج الکترو مغناطیسی را در گستره J-Band و X-Band به خوبی جذب می‌کند، از سوی دیگر این منسوج رسانا است که در صنعت نساجی به منسوجات هوشمند موسوم هستند، در روش‌های گذشته از پلیمرهای رسانا در فرآیند پوشش‌دهی ویا الیاف فلزی برای تهیه منسوج رسانا بهره گرفته شد که سبب مشکلات عدیده‌ای شده است، از این رو می‌تواند در صنایع الکترونیک نیز به کار گرفته شود.»
بر اساس نتایج منتشر شده در مقالات این پژوهشگران می‌توان این نتیجه را نیز به نتایج فوق اضافه کرد که منسوج تهیه شده دارای مقاومت حرارتی و ضد آتش قابل قبولی است درصد LOI سلولز را از 4.17 به 8.23 افزایش داده است و ای درحالیست که سلولز به شدت شعله‌پذیر بوده و در دماهای بالا از مقاومت حرارتی بسیار پایینی برخوردار است.
به گزارش ایسنا طرح تهیه این محصول در داخل کشور ثبت شده و دارای تاییدیه سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران است. همچنین ثبت بین‌المللی خارج کشور این طرح با حمایت ستاد نانو در US-patent در حال انجام است.
نتایج این تحقیقات منجر به انتشار دو مقاله در مجله‌های Progress in Organic Coatings (جلد 74، شماره 3، جولای 2012) و Technology and Research شده است.
این طرح همچنین درUS-patent به ثبت رسیده است.