برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۴/۰۲ تا ۱۳۹۷/۰۴/۰۸

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۱,۴۷۶
  • بازدید این ماه ۲
  • بازدید امروز ۰
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۰
  • قبول شدگان ۰
  • شرکت کنندگان یکتا ۰
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۰
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

ویژه المپیاد دانش‌آموزی

طرح درس

منابع پیشنهادی نهمین المپیاد دانش آموزی نانو

نویسندگان
امتیاز کاربران

خواص نانوالیاف

مقدمه:

     مهم‌ترین ویژگی‌های الیاف مربوط به رفتار الیاف در برابرکشش و میزان افزایش طول آنها و همچنین رفتارشان در برابر خمش (خواص مکانیکی الیاف) است. این خواص تا حدی مهم هستند که در بسیاری از موارد کاربرد الیاف بر اساس آن تعیین می‌شود. مثلا الیاف ضعیف به تنهایی در یک لباس یا کامپوزیت استفاده نمی‌شوند، مگر این که کارایی دیگری غیر از استحکام داشته باشند، برای مثال بتوانند رطوبت را جذب کنند. به همین دلایل در بسیاری از موارد الیاف را در کنار ماده‌ای دیگر مانند یک گرماسخت به کار می‌برند. اغلب، الیاف برای تقویت مواد گرماسخت استفاده می‌شوند. الیاف ضعف‌های گرماسخت‌ها را خنثی می‌کنند و به طور متقابل، مقاومت‌های مواد گرماسخت نیز ضعف‌های الیاف را جبران می‌کند. وقتی یک ماده ی گرماسخت یا هر پلیمر دیگری، به این صورت با الیافی تقویت می‌شود، آن ماده را یک کامپوزیت می‌نامند.
 
filereader.php?p1=main_44a50f07b4bdc5774

در ادامه به طور مختصر، برخی خواص نانوالیاف بررسی شده‌اند:
1-1- کشسانی یا الاستیسیته

    الیاف دارای مقاومت کششی بالایی هستند یعنی در صورت اعمال کشش از خود مقاومت نشان می‌دهند. بنابراین الیاف دارای الاستیسیته یا کشسانی کمی هستند.

1-2- استحکام

     الیاف معمولا فقط در یک جهت مقاوم هستند، یعنی جهتی که در آن راستا آرایش یافته‌اند. برخلاف مقاومت کششی بالا، الیاف در اثر اعمال نیروی فشاری، عملکرد ضعیفی از خود نشان می‌دهند و مقاومت فشاری کمی دارند. به عبارت دیگر استحکام الیاف در راستایی که آرایش یافته‌اند بسیار زیاد و در جهت عمود بر آن بسیا ر کم است.

      filereader.php?p1=main_3416a75f4cea91095                                                                                                  
            شکل1:      عملکرد ضعیف                                                    عملکرد قوی (مقاوم)

1-3- ساختار متخلخل پیچیده نانوالیاف پلیمری

     نانوالیاف پلیمری معمولا دارای ساختاری متخلخل  حفره حفره هستند، به خصوص نانوالیاف تولیدی به روش الکتروریسی. این حفرات ابعادی از 50 تا 1000 نانومتر دارند و علت ایجاد آن را می‌توان در ساختار زنجیره‌ای پلیمر یافت. به عبارت دیگر پلیمرها از زنجیره‌های طویل مولکولی ساخته شده‌اند که در هم تنیده‌اند، در حین ساخت الیاف، این زنجیره‌ها در یک راستا قرار می‌گیرند. این به صف شدن زنجیره‌های مولکولی می‌تواند یکی از دلایل ایجاد حفرات باشد. در مورد روش الکترویسی، کشش شدید محلول پلیمری می‌تواند دلیل دیگری برای ایجاد حفرات باشد؛ محلول به شدت پرتاب شده و ایجاد حباب‌های گازی درون آن حین پرتاب و کشش سبب ایجاد تخلخل می‌گردد؛ این مساله در مورد روش اکتروژن و کشش نیز تا حدی صادق است اما به اندازه روش الکتروریسی نمود ندارد.
ساختار متخلخل پیچیده ی الیاف پلیمری؛ سبب می‌شود که گزینه مناسبی جهت استفاده در کاربردهای فیلتراسیون و غشاهای زیستی و همینطور به عنوان پایه (ماتریس) بسیاری دیگر از کاربردها باشند.

1-4- نظم بالای الیاف الکتروریسی شده در سطح مولکولی

      دلیل نظم مولکولی بسیار زیاد این دسته از الیاف آن است که حین فرآیند الکتروریسی، زنجیره‌های پلیمری محلول اولیه به وسیله نیروهای الکترواستاتیکی به شدت تحت اعمال کشش و نیروی برشی قرار می‌گیرند؛ این مساله در کنار انجماد سریع الیاف تولیدی سبب می‌شود تا از بازگشت زنجیره‌های پلیمری به حالت قبلی و ساختار تعادلیشان جلوگیری شده و ساختاری یک دست و بسیار منظم ایجاد شود.

1-5- طول بسیار زیاد نانوالیاف الکتروریسی شده

     نانوالیاف عمدتا طول زیادی دارند اما در این میان روش الکتروریسی در ایجاد طول بسیار زیاد و حتی تا چند کیلومتر بر سایر روش‌ها برتری دارد. طول زیاد نانوالیاف الکتروریسی شده این مزیت را به آنها می‌دهد تا بصورت پیوسته برای ایجاد کامپوزیت‌های مقاوم و سبک مورد استفاده قرار بگیرند؛ از جمله کاربرد آنها در ساخت بدنه هواپیماها و فضاپیماها به خصوص قسمت بال آنها است.

1-6- نسبت سطح به حجم بسیار بالا

     طبق تعریف، الیاف به دسته از مواد دارای نسبت قطر بسیار کم به طول اطلاق می‌شود؛ همین مساله بیانگر نسبت سطح بسیار بالای الیاف به حجم آنها است؛ حال وقتی الیاف در مقیاس ناومتری تولید می‌شوند این مقیاس بسیار بیش از پیش می‌گردند چرا که قطر به مراتب کوچکر از قبل شده است. از طرفی در میان انواع نانوالیاف تولیدی، نانوالیاف الکتروریسی شده به علت قطر کمتر و همینطور نانوالیاف توخالی نسبت به نانوالیاف معمولی دارای نسبت سطح به حجم بیشتری هستند. این نسبت زیاد باعث فعالیت بالای سطحی نانوالیاف شده و آنها را برای استفاده در واکنش های شیمیایی (مثلا واکنش های زیستی و شیمیایی) بسیار موثر و مفید است. 

منابـــع و مراجــــع

1. Y.K.Kim , A.F.Lewis , Nano composit fibers, NTC project

2. Z.M.Huang, Y.Z.Zhang, M.Kotaksi, S.Ramakrishna, a review on polymer Nanofibers by electrospinning & their application in Nano composites

3. www.nanocore.com

4. www.nanophase.com

5. www.wikipedia.org

6. www.fnm.ir

7. کتاب نانومواد: خواص،تولید و کاربردها؛ تالیف فتح اله کریم زاده، احسان قاسمعلی، سامان سالمی زاده