© ۱۳۹۳
کلیه حقوق این سایت متعلق به ستاد توسعه فناوری نانو می باشد و هر گونه استفاده از مطالب آن بدون ذکر نام منبع ممنوع است.
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.
نخهای نانولیفی مداوم
کاربرد تابدهنده حین برداشت
در این روش با تنظیم سطح جمعآوری الیاف در الکتروریسی روی راهنمای نخ و سپس پیچیدن رشته الیاف به دست آمده روی سطح غلتک برداشت، یک نخ پیوسته تولید میشود (شکل 6). در این روش غلتک جمعکننده روی یک سطح دوار قرار گرفته که با گردش آن، به نخ تاب داده میشود. نخ تشکیل شده توسط این روش ساختار نسبتاً منظمی دارد و اغلب الیاف تشکیلدهنده آن در راستای محور نخ آرایش یافتهاند [10].
در یک روش دیگر [11] با دستکاری ماهرانه میدان الکتریکی یک سیستم الکتروریسی متداول، موفق به تولید نخ از الیاف الکتروریسی خواهید شد. در این روش عملیات اصلی، دشارژ کردن الیاف در فاصله بین نازل و یک سطح با بار منفی است که به وسیله تمرکز بارهای منفی در نوک یک سوزن که در مقابل نازل و بین صفحه دارای بار منفی و واحد برداشت قرار گرفته است، صورت میپذیرد [11].
با قرار دادن انتهای یک نخ پیوند در مسیر حرکت الیاف که انتهای دیگر آن روی غلتک برداشت قرار دارد، و با به دوران درآوردن نخ پیوند حول محور توسط صفحه تابدهنده، امکان اعمال تاب و برداشت نخ به صورت همزمان فراهم شده است (شکل 7).
استفاده از نیمکره دوار توخالی
در این روش [12] با اصلاح روش استفاده از دو حلقه جمعکننده، یک نخ تابدار و ممتد تولید میشود. در این روش، الکتروریسی بین یک میله فلزی که همان نقش جمعکننده ثابت را دارد و یک نیمکره فلزی متصل به میلهای توخالی یعنی در واقع همان جمعکننده دوار صورت میگیرد. الیاف جمع شده بین این دو سطح با دوران نیم کره به هم تابیده میشوند. در نتیجه در نوک میله فلزی یک نخ تابیده شده تولید میشود که با حرکت میله کشیده شده و نخ به صورت پیوسته تولید میشود (شکل 8). سرعت دور شدن غلتک جمعکننده ثابت از دوار میتواند روی بعضی از خواص نخ از قبیل قطر، تاب در متر، و... تأثیر بگذارد. استفاده از این شیوه در تحقیقات نیز برای تولید نخ تابدار و ممتد دیده میشود [12-13].
مکش هوا در جمعکننده
برای تولید نخ در فرایند الکتروریسی از یک جمعکننده مخروطی شکل استفاده میشود. مقطع دایروی مخروطی مقابل نازل قرار داده شده و انتهای آن یک نازل مکش هوا متصل میشود. به این ترتیب دسته الیاف از انتهای مخروطی به شکل نخ بر روی غلتک پیچیده میشود [14] (شکل 9).
استفاده از دو نازل با بار مخالف
در این روش از دو نازل با بارهای الکتریکی مخالف که در مقابل یکدیگر قرار دارند، برای الکتروریسی استفاده شده است. در این روش، صفحه جمعکننده وجود ندارد، با شروع الکتروریسی جتی که همزمان از هر دو نازل خارج میشود، به دلیل مخالف بودن بار الکتریکی، یکدیگر را جذب کرده و درهم درگیر شده و سپس دسته الیاف که بیبار است، به راحتی روی غلتک پیچیده میشود [15] (شکل 10).
در روشی دیگر [16-17] با قرار دادن یک صفحه خنثی در فاصله مشخصی از بین دو نازل در ناحیه الکتروریسی از یک سو و قرار گیری انتهای یک نخ پیوند از سوی دیگر، مثلثی از نانوالیاف در این ناحیه تشکیل میشود. با کشیدن انتهای دیگر نخ پیوند توسط غلتک برداشت که روی صفحه تابدهنده قرار دارد و اعمال تاب همزمان، میتوان نخ نانولیفی تابدار و ممتد را که دارای آرایش یافتگی نسبی نیز هست، تولید کرد (شکل 11). در روشی دیگر، برای در گیری بهتر نانوالیاف دو نازل با یکدیگر، ظرف محتوی آب در بین دو نازل قرار داده شده و دسته الیاف از سطح آب بر روی غلتک برداشت که خود روی دیسک گردانی قرار دارد، تابیده و جمع میشود [18].
در استفاده از دو نازل با بار مخالف هنگام الکتروریسی، همچنین [19] با استفاده از قرار دادن یک شیپوری چرخان در بین دو نازل (شکل 12) یا با استفاده از یک صفحه دوار در بین دونازل، میتوان تاب لازم را قبل از پیچش به نخ اعمال کرد (شکل 13) [20-21]. در روشهای رایج الکتروریسی با استفاده از یک نازل، تجمع الیاف روی غلتک باعث جمعشدگی بارهای الکتریکی و تغییر میدان الکتروستاتیکی سیستم میشود. در نتیجه با گذشت زمان نظم الیاف به هم میخورد. اما در روش دو نازل چون نخ تولیدی با دو بار مثبت و منفی است و کاملاً خنثی است، با گذشت زمان در حین پیچش به دور غلتک تغییری در نظم آن صورت نمیپذیرد [15-21].
روش تولید | مزایا | معایب |
استفاده از میدان الکتروستاتیکی قوی | سادگی روش و پایداری جت پلیمری | استحکام پایین و تاب تدریجی |
سیستم مایع استاتیک |
سادگی روش و تولید نخ ممتد | سرعت تولید نسبتاً پایین و محدودیت در انتخاب مایع |
سیستم مایع دینامیک | امکان تولید نخ ممتد و تابدار بودن نخ | محدودیت در میزان تاب و محدودیت در انتخاب مایع |
استفاده از پلیمر با هدایت الکتریکی مناسب |
روش ساده برای تولید نخ خودجمع شونده | طول نخ کوتاه و نیاز به پلیمرهایی با هدایت الکتریکی بالا |
استفاده از دیسک و غلتک متعامد |
تابدار بودن نخ و امکان تولید نخ ممتد و پیوسته | پیچدگی و سختی در تنظیمات سیستم |
استفاده از دو حلقه جمعکننده | سادگی روش، تابدار بودن نخ و آرایشیافتگی مناسب | محدودیت طول نخ و محدودیت ظرافت نخ |
کاربرد تاب دهنده در حین برداشت | امکان تولید نخ ممتد، تابدار بودن نخ و نخ نسبتاً منظم |
پیچیدگی تنظیمات سیستم و برداشت نخ و سرعت تولید نسبتاً پایین |
استفاده از دو نازل با بار مخالف | امکان تولید نخ ممتد، ثابت ماندن نظم الیاف جمعآوری شده حین پیچش نخ روی درام | وابستگی ظرافت نخ و آرایشیافتگی الیاف به سرعت تولید |
استفاده از نیمکره دوار توخالی | امکان تولید نخ ممتد، تابدار بودن نخ و امکان تولید نخهای مغزیدار یا توخالی |
محدودیت ظرافت نخ
|
منابـــع و مراجــــع
[1] Khil, M.S.; Bhattarai, Sh. R.; Kim, H.Y.; Kim, S. Z.; Lee, K. H.; “Novel Fabricated Matrix Via Electrospinning for Tissue Engineering”, Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 72B, p.p. 117–124, 2004
[2] Smit, E.; Bu ˝ttner, U.; and Sandersona, R. D.; “Continuous yarns from electrospun fibers”, Polymer, 46, p.p. 2419–2423, 2005.
[3] Teo, W.E.; Gopal, R.; Ramaseshan, R.; Fujihara, K.; and Ramakrishna, S.; ” A dynamic liquid support system for continuous electrospun yarn fabrication”, Polymer, 48, p.p. 3400-3405, 2007
[4] Yousefzadeh, M.; Latifi M.; Teo W. E.; Amani Tehran M.; and Ramakrishna S.; “Producing Continuous Twisted Yarn From Well-Aligned Nanofibers by Water Vortex”, Polymer Engeeniring and Science, 51, p.p. 323-230, 2011
[5] یوسف زاده، م، " تهیه نخ رسانا از ناوالیاف حاوی نانولوله¬های کربنی به روش الکتروریسی"، پایان نامه دکترا، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر. 1389.
[6] Bazbouz, M.B.; and Stylios, G.K.; ”Novel mechanism for spinning continuous twisted composite nanofiber yarns”, European Polymer Journal, 44, p.p. 1–12, 2008.
[7] Wang, X.; Zhang, K.; Zhu, M.; Yu, H.; Zhou, Zh.; Chen, Z.; and Hsiao, B.S.; “Continuous polymer nanofiber yarns prepared by self-bundling electrospinning method”, Polymer 49, p.p. 2755–2761, 2008.
Mondal, A.; Borah, R.; Mukherjee, A.; Basu, S.; Jassal, M.; and Agrawal, A. K.;“ Electrospun Self-Assembled Nanofiber Yarns”, Journal of Applied Polymer Science, 110, p.p. 603–607, 2008
[9] Lotus, A. F.; Bender, E. T.; Evans, E. A.; Ramsier, R. D.; Reneker, D. H., and G. G. Chase, “Electrical, structural, and chemical properties of semiconducting metal oxide nanofiber yarns”, Journal of Applied Physics, 103, p.p. 024910-16, 2008.
[10] Lam, H. L.; “Electrospinning of Single Wall Carbon Nanotube Reinforced Aligned Fibrils and Yarns”, Phd Thesis, Drexel University, October 2004.
[11] Dabirian, F.; Hosseini, Y.; and Hosseini Ravandi, S. A.; "Manipulation of the electric field of electrospinning system to produce polyacrylonitrile nanofiber yarn ", Journal of the Textile Institute, 98, p.p. 237-241, 2007
[12] Sphurti, B.; “Submicron Size Structures, Electrospinning and Filters”, Phd Thesis, University of Akron, May, 2007
Afifi, A. M.; Nakano, Sh.; Yamane H. and Kimura, Y., “Electrospinning of Continuous Aligning Yarns with a ‘Funnel’ Target”, Macromol. Mater. Eng., 295, p.p. 660-665, 2010
Li, N.; Hui, Q.; Xue, H. and Xiong, J.; “Electrospun Polyacrylonitrile nanofiber yarn prepared by funnel-shape collector”, Materials Letters, 79, p.p. 245–247, 2012
Pan, H.; Li, L.; Hu, L.; Cui, X.; “Continuous aligned polymer fibers produced by a modified electrospinning method”, Polymer, 47, p.p. 4901–4904, 2006
[16] Hajiani F.; Jeddi Ali A. A.; and Gharehaghaji A. A.; “An Investigation on the Effects of Twist on Geometry of the Electrospinning Triangle and Polyamide 66 Nanofiber Yarn Strength” Fibers and Polymers, 13, p.p. 244-252, 2012
[17] حاجیانی، ف، " تاثیر تنش های کششی بر منافذ مویینگی نخ های نانولیفی "، پایان نامه دکترا، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر. 1391
[18] محیطی اصل، م، " بررسی و مطالعه تولید از نخ نانوالیاف الکتروریسی شده PAN "، پروژه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1387
[19] Ali, U.; Zhou, Y.; Wang, X.; and Lin, T.; “Direct electrospinning of highly twisted, continuous nanofiber yarns”, J. Text. Inst., 103, p.p. 80-89, 2012.
[20] Hashemi Sanatgar, R.; Borhani, S.; Hosseini Ravandi S. A.; and Gharehaghaji A. A.; “The Influence of Solvent Type and Polymer Concentration on the Physical Properties of Solid State Polymerized PA66 Nanofiber Yarn”, Journal of Applied Polymer Science, 126, p.p. 1112–1120, 2012.
[21] Dabirian, F.; Hosseini Ravandi, S. A.; Hashemi Sanatgar, R.; and Hinestroza, J. P.; “Manufacturing of Twisted Continuous PAN Nanofiber Yarn by Electrospinning Process”, Fibers and Polymers, 12, p.p. 610-615, 2011.