پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن

word
66
2 MB
30603
1391
کارشناسی ارشد
قیمت: ۶,۶۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن

    برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

    مهندسی تکنولوژی نساجی

    چکیده

    در پژوهش پیشین نانوزبری چند اندازه‌ای با استفاده از نانوذرات با اندازه‌های مختلف و بار سطحی متفاوت به همراه پوشش‌دهی رزین سیلیکونی جهت تولید منسوجات چندمنظوره با خواص پایدار توسعه یافت. در این پژوهش ایدۀ استفاده از پرتودهی لیزر و تکمیل منسوجات با نانوذرات دنبال شده است. در مطالعات ابتدایی شرایط مطلوب پرتودهی لیزر از طریق بهینه‌سازی تعداد پالس و شدت لیزر، با لحاظ کردن اثر تکمیل نانو تعیین شده است. در ادامه نمونه‌های پیش تکمیل شده توسط نانوذرات و نمونه‌های فاقد نانوذرات در شرایط بهینه شده، پرتودهی شدند و جهت مقایسۀ تأثیر ترتیب استفاده از دو فرآیند پرتودهی لیزر و تکمیل نانو، تعدادی از نمونه‌های پرتودهی شده با لیزر مجدداً تحت تأثیر عملیات تکمیل با نانوذرات قرار گرفتند. در هر دو حالت فرآیند تکمیلی به دو روش پوشش‌دهی با دستگاه پد و رمق‌کشی تحت تأثیر امواج فراصوت دستگاه اُلتراسونیک با هم مقایسه شده‌اند. مطالعات میکروسکوپی از خصوصیات سطح نمونه‌ها نشان دهندۀ ایجاد زبری چند اندازه‌ای، حاصل از قرارگیری نانوذرات در دره‌های میکرومتری ایجاد شده توسط عملکرد فرسایش پرتوهای لیزر، بر روی سطح منسوجات است. بر اساس نتایج حاصل، حضور نانوذرات سبب تشدید تأثیر لیزر در ساختارسازی و بهبود عملکرد فرسایش آن روی سطح شده است. خواص مختلف نمونه‌های تحت بررسی، نظیر زمان جذب قطرۀ آب، زاویۀ تماس قطرۀ آب، زاویۀ سُرخوردگی قطرۀ آب، قابلیت رنگرزی نمونه‌ها و قابلیت رنگبری از پساب‌ها توسط نمونه‌ها، مورد مطالعه قرار گرفته است. عملیات پیش تکمیل با نانوذرات، تأثیر مثبتی بر ایجاد عوامل رنگ‌پذیر ایجاد شده بر روی سطح حین پرتودهی لیزر داشته است. با تلفیق پرتودهی لیزر به همراه تکمیل منسوجات توسط نانوذرات، خواص آبگریزی از قبیل زمان جذب، زاویۀ تماس و زاویۀ سُرخوردگی قطرۀ آب روی سطح به نحو قابل ملاحظه‌ای بهبود یافته، به طوری که منجر به ایجاد خواص ابرآبگریزی شده است. این تغییرات با تغییرات توپولوژی ایجاد شده روی سطح نمونه‌ها بر اساس مطالعات میکروسکوپ الکترونی هم‌خوانی داشته است

    فصل اول

     

    پیشینه پژوهش اصلاح سطح توسط پرتودهی لیزر

    پیشگفتار

     

    خواص سطحی مواد در تعیین کاربرد‌های آن‌ها مهم می‌باشد و امروزه روش‌های مختلفی برای اصلاح این خواص استفاده می‌شوند. خواص مهم مواد پلیمری از قبیل چسبندگی، اصطکاک، تر شوندگی، نفوذ پذیری و سازگاری با محیط زیست می‌باشند که در عمل، همۀ این ویژگی‌ها از خصوصیات سطحی تأثیر می‌پذیرند. اصلاح سطح فرآیندی پرکاربرد و مهم در فناوری نانو بشمار می‌رود که باعث گسترش کاربرد مواد شده است [1،2]. اصلاح سطحی عبارت است از اصلاح سطح بیرونی با هدف تأثیر گذاشتن بر خواص مختلف مورد نظر، با حفظ ویژگی‌های کلیدی فیزیکی، که اگر این گونه اصلاح سطح به طور صحیح انجام شده باشد، خواص مکانیکی و عملکرد نمونه تحت تأثیر قرار نخواهد گرفت، ولی خواص مورد نظر تغییر کرده و بهبود خواهد یافت [3].

    اصلاح سطح، عملی است که برای ایجاد مشخصه‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مختلف بر روی سطح مواد انجام می‌شود. اصلاح سطح معمولاً در مواد جامد و معمولاً با اهداف کنترل شکست و سایش (مانند ایجاد سختی، شکست، خستگی، مقاومت به سایش و غیره)، افزایش مقاومت در برابر خوردگی، تغییر خواص فیزیکی مانند رسانایی، مقاومت الکتریکی، انعکاس نور و غیره، تغییر زبری سطح، ایجاد قابلیت آبدوستی، ایجاد سطوحی با قابلیت ابرآبگریزی [4]، رنگبری سطحی، ایجاد خواص چسبندگی و اتصال بر روی سطح [5]، استریلیزه کردن [3]، پاک‌کنندگی سطحی [6]، خود تمیز شوندگی، ضد مه شدن و ضد برف شدن، خواص شفاف شدن یا پشت‌نما شدن [7]، ایجاد خواص حرارتی و قابلیت تأخیر در مشتعل شدن [8]، کنترل تحرک یا چسبیدن مواد زیستی [9]، افزایش قابلیت نفوذ، فیلتراسیون یا تصفیه کردن [10]، سازگاری بیولوژیکی یا عکس آن و قابلیت واکنش پذیری [6،11]، افزایش خواص رنگ پذیری، رنگرزی و چاپ [12] و افزایش قابلیت پایداری و ثبات ابعادی [5] انجام می‌شود.

    اصلاح سطح پلیمر یک مبحث قدیمی است که منجر به کاربرد بیشتر مواد پلیمری مصنوعی در جوامع انسانی شده و در زمینه‌های مختلف از قبیل چسب‌ها، فیلتراسیون غشایی، پوشش‌دهی، اصطکاک و خوردگی، کامپوزیت‌ها، ابزارهای میکرو‌الکترونیکی، فناوری لایه‌ها و فیلم‌های نازک، بیومواد و غیره به کار گرفته شده است. به علت این مسائل، بهینه‌سازی و اصلاح سطح برای یک پلیمر بدون تغییر خواص تودۀ آن، موضوع تحقیقات کلاسیک سال‌ها قبل بوده است، و حتی هنوز هم تحقیقات عالی بر روی کاربرد‌های جدید مواد پلیمری به ویژه در زمینۀ بیوتکنولوژی و مهندسی پزشکی انجام می‌شود [13].

     

    1-2 روش‌های اصلاح سطحی مواد

     

    روش‌های موجود برای اصلاح سطح و ایجاد نانو یا میکروساختار‌ها، با طبقه‌بندی ماهیت تغییر و اصلاح به دو گروه فیزیکی و شیمیایی و به طور کلی به گروه‌های لایه‌برداری یا ایجاد فرسایش، رسوب‌دهی یا پوشش‌دهی، تغییر شکل از طریق کشش مکانیکی، قالب‌دهی، مخلوط کردن و خود ساخت[1] تقسیم‌بندی می‌شوند، که هرکدام از این سیستم‌ها دارای روش‌های متفاوتی هستند [4].

    تا کنون روش‌ها و فرآیندهای مختلفی برای ایجاد زبری و اصلاح سطح گزارش شده است که از روش‌های متداول تغییر و اصلاح خواص سطحی با ایجاد زبری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

     

    1-2-1 اصلاح سطح توسط فرآوری و عملکرد پلاسما[2]

    فرآیند‌های تکمیل و رنگرزی در صنعت نساجی همواره با محدودیت‌های مختلفی روبرو بوده است. از روش‌های بهبود رنگ‌پذیری می‌توان به استفاده از پلاسما و کرونا[3] اشاره کرد. این روش‌ها قادر به اصلاح سطح منسوجات، بدون تغییر در خواص درونی پلیمر در یک محیط خشک، بدون آب و مواد شیمیایی هستند [5]. در عملیات واکنش پلاسما با افزایش پلاریته، آبدوستی و بار الکتریکی سطح پلیمر می‌توان کاربرد‌های مفید مانند افزایش ترشوندگی سطحی، چسبندگی، رنگ پذیری، خون سازگاری و غیره را کسب نمود [3،13،14].

    1-2-2 روش‌های عملیات شیمیایی‌تر و محلول‌ها[4]

    تغییر و اصلاح شیمیایی شامل اثر یک یا چند نوع ماده بر یک سطح، جهت ایجاد سطحی با خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب‌تر می‌باشد. بعضی مولکول‌های پلیمر شامل گروه‌های جانبی شبیه به هیدروکسیل، کربوکسیل، آمینو، استر و غیره هستند که این نوع از پلیمر‌ها می‌توانند مستقیماً با واکنش شیمیایی دگرگون شوند. در این روش پلیمر تحت تأثیر یکسری از حلال‌های شیمیایی قرار می‌گیرد تا با ایجاد یکسری از گروه‌های خاص شیمیایی مانند آلدئید‌ها، اسیدهای کربوکسیلیک، هیدروکسیل‌ها و آمین‌های اولیه بتوان خواص عملکردی خاصی را در سطح پلیمر ایجاد کرد [13].

     

    1-2-3 روش تجزیه حرارتی به کمک افشاندن[5]

    در یک تحقیق انجام گرفته توسط تاروال[6] و همکارانش [7]، از تکنیک تغییر ماهیت شیمیایی در اثر افشاندن مخلوطی از استات روی و آب و ایجاد شدن حرارت بر روی شیشه همراه با تولید فیلمی از اکسید روی استفاده شده، جهت دست‌یابی به خاصیت آبگریزی و قابلیت انتقال بالای نور، که در نهایت به خواص شفاف شدن یا پشت‌نما شدن، خود تمییز شوندگی، ضد مه شدن و ضد برف شدن رسیده و از آن روش در میکروچیپ‌های متحرک و میکرو‌راکتورها استفاده شده است.

     

    1-2-4 روش سُل‌ژل[7]

    فرآیند سُل‌ژل یک روش شیمیایی‌تر با استفاده از یک اکسید فلزی می‌باشد و در واقع از اصل محلول‌سازی و رسوب‌دهی جامدات در مایعات با استفاده از تغییر پارامترهایی مثل دما استفاده کرده و محصولاتی مثل پوشش و پودر را بدست می‌آورند. البته باید یادآور شد که پوشش‌هایی که از این روش تولید می‌شوند دارای تخلخل‌هایی هستند، که بعضی خواص آن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد [14].

     

    1-2-5 روش ایجاد زبری و رسوب‌دهی پاششی توسط مگنترون[8]

    اساساً یک ابزار رسوب‌دهی پاششی شامل یک هدف، که منبع مواد رسوب داده شده بوده، و یک زیرﻻیه است. رسوب‌دهی پاششی یک روش ساختارسازی است که شامل رسوب‌دهی موادی است که قبلاً از سطح هدف جدا و بر روی زیرلایه پاشیده شده‌اند. تکنیک مذکور اغلب در ساخت انواع مختلف پوشش‌های محافظ، تکنولوژی سِل‌های خورشیدی و فیلم‌های نازک ابر رسانا‌ها کاربرد دارد. همچنین در مهندسی مواد نانوساختار (به عنوان مثال نانوفیبرها، فولرن‌ها، فیلم‌های نازک نانوکریستال) استفاده می‌شود [1،14].

     

    1-2-6 روش رسوب شیمیایی بخار[9]

    اولین کاربردهای این روش به تولید لامپ‌های رشته‌ای[10] در سال 1880 بر می‌گردد که در آن از روش رسوب شیمیایی بخار برای افزایش استحکام رشته‌های کربنی با رسوب فلز استفاده شد. فرآیندهای رسوب شیمیایی بخار انواع گوناگونی دارند، اما به طور کلی در همۀ آن‌ها از محفظه‌ای به نام رآکتور استفاده می‌شود که پیش ماده با ورود به رآکتور به صورت یک لایه نازک روی سطح زیرپایه رسوب کرده، در حالی که دچار یک سری تغییرات شیمیایی می‌شود و پوششی با ترکیب و خواص مورد نظر را ایجاد می‌کند [1].

    رسوب شیمیایی بخار در مورد پلیمرها توسط عمل پلاسما انجام می‌شود و در این روش گاز مونومر مستقیماً به محفظۀ پلاسما اعمال شده و پلیمریزه می‌شود. پلیمر ابتدا در فاز گازی تولید شده، و سپس تولیدات منتج شده روی سطح منفی با دمای پایین به شکل یک لایۀ ضخیم رسوب می‌کند [13].

    Abstracat

    In previous research, multiple-size nano-roughness has been designed on the textile surfaces using oppositely charged inorganic nanoparticles and cross-linkable polysiloxane resin to develop durable multifunctional textiles. In this study, the idea of using laser irradiation and nano-finishing has been presented. In primary studies, optimizing of laser irradiation conditions has been targeted applying different number of pulses and the energy intensities of laser, accompanied with, or without nano-finishing. In the second step, samples pre-functionalized by nanoparticles and samples without nanoparticles were irradiated in the optimized conditions. Post nano-functionalization has also performed on irradiated samples to compare the efficiency of this treatment before and after laser irradiation. In both process arrangements, two nano-finishing methods including coating with padding mangle and exhaustion under ultrasound irradiation have been compared. Microscopic studies on surface characteristics of samples, revealed creating multiple-size nano-roughness produced by placing nanoparticles into micro-sized valleys, produced by laser erosion effect on the textile surfaces. According to the results, the presence of nanoparticles improved the efficiency of laser irradiation on surface patterning. Various properties of the samples including water droplet absorption time, contact angle of water droplet, sliding angle of water droplet, dyeing ability of sample and decolorization of dyeing waste-water by samples has been investigated. Pre-functionalization by nanoparticles act as a laser-assistant to generate dyeable sites on the textile surfaces, during laser irradiation. This process considerably improved water droplet absorption time, contact angle and sliding angle of water droplet. A super-hydrophobic properties has been achived using this combined laser irradiation and nano-functionalization process via creating multiple-scale roughness proven by SEM micrographs.

  • فهرست و منابع پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن

    فهرست:

    فصل اول. 1

    پیشینه پژوهش اصلاح سطح توسط پرتودهی لیزر 1

    1-1 پیشگفتار 2

    1-2 روش‌های اصلاح سطحی مواد 3

    1-2-1 اصلاح سطح توسط فرآوری و عملکرد پلاسما 3

    1-2-2 روش‌های عملیات شیمیایی‌تر و محلول‌ها 4

    1-2-3 روش تجزیه حرارتی به کمک افشاندن. 4

    1-2-4 روش سُل‌ژل. 4

    1-2-5 روش ایجاد زبری و رسوب‌دهی پاششی توسط مگنترون. 5

    1-2-6 روش رسوب شیمیایی بخار 5

    1-2-7 روش رسوب فیزیکی بخار 6

    1-2-8 روش پرتودهی ایکس، گاما و الکترون توسط شتاب‌دهندۀ رودوترون. 6

    1-2-9 روش لیتوگرافی یا چاپ سنگی. 7

    1-2-10 روش پوشش فیزیکی یا مخلوط کردن. 7

    1-2-11 روش پوشش‌دهی چرخشی. 8

    1-2-12 روش الکتروریسی. 9

    1-2-13 روش بمباران یونی یا سایش با باریکۀ یونی. 10

    1-2-14 روش لایه نشانی با لیزر پالسی. 10

    1-2-15 روش قالب گیری حلال. 11

    1-2-16 روش کاشت یونی. 11

    1-2-17 روش کوپلیمریزاسیون پیوندی. 12

    1-2-18 روش نانوایمپرینت یا نانوچاپ.. 13

    1-2-19 روش قلم آغشته. 14

    1-2-20 ایجاد زبری توسط میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی. 14

    1-2-21 ایجاد زبری به روش میکروسکوپ نیروی اتمی. 15

    1-2-22 ایجاد فرسایش توسط لیزر 15

    1-3 پیشینه پژوهش اصلاح سطحی صورت گرفته توسط پرتودهی لیزر 18

    1-4 ارزیابی تغییرات شیمیایی، فیزیکی و خواص ایجاد شده ناشی از پرتودهی لیزر 23

    1-4-1 واکنش پرتو لیزر و ماده 23

    1-4-2 تغییرات عوامل شیمیایی ناشی از پرتودهی سطوح توسط لیزر 26

    1-4-3 تغییرات فیزیکی و مرفولوژیکی ناشی از پرتودهی سطوح توسط لیزر 28

    1-4-4 خواص و کاربرد‌های سطوح اصلاح شده توسط پرتودهی لیزر 31

     

    منبع:

    [1] بهرامی امیر، میرکاظمی محمد، گلستانی پور مسعود، "مروری بر فرآیندها و تجهیزات تولید مواد نانو"، شبکه آزمایشگاهی نانوتکنولوژی ایران و شرکت کارآفرینی و فناوری ایران (کفا)، تابستان 1387.

    [2] J. Yip, K. Chan, K.M. Sin, K.S. Lau, "Study of plasma-etched and laser-irradiated polyamide materials", Materials Research Innovations, Vol. 6, No. 2, PP. 44–50, 2002.

    [3] http://www.medicblog.ir/

    [4] B. Bhushan, Y.C. Jung, "Natural and biomimetic artificial surfaces for superhydrophobicity, self-cleaning, low adhesion, and drag reduction", Progress in Materials Science, Vol. 56, PP. 1-108, 2011.

     [5] Sh. Nourbakhsh, A. Talebian, K. Shabastarizadeh, "Laser Application on surface properties of some fibers", Textile Science and Technology Journal, Vol. 5, No. 1, PP. 103-111, 2010.

    [6] J. Yip, K. Chan, K.M. Sin, K.S. Lau, "Comprehensive study of polymer fiber surface modifications Part 1: high-fluence UV-excimer-laser-induced structures", Polymer International, Vol. 53, No. 6, PP. 627–633, 2004.

    [7] N.L. Tarwal, P.S. Patil, "Superhydrophobic and Transparent ZnO thin Films Synthesized by Spray Pyrolysis Technique", Applied Surface Science, Vol. 256, PP. 7451–7456, 2010.

    [8] H. Miao, F. Bao, L. Cheng, W. Shi, "Cotton Fabric Modification for Imparting High Water and Oil Repellency Using Perfluoroalkyl Phosphate Acrylate via G-Ray-Induced Grafting", Radiation Physics and Chemistry, Vol. 79, PP. 786–790, 2010.

    [9] E. Sarantopoulou, "Nano-Modification of Surface Morphology of Teflon AF with VUV Laser Light", physica status solidi, Vol. 204, No. 6, PP. 1843–1850, 2006.

    [10] D. Knittel, E. Schollmeyer, "Surface Structuring of Synthetic Polymers by UV-Laser Irradiation. Part IV. Applications of Excimer Laser Induced Surface Modification of Textile Materials", Polymer International, Vol. 45, No. 1, PP. 110-117, 1998.

    [11] H. Keshvari, H. Mirzadeh, P. Mansouri, A.R. Shahneh Zare, "Study of fibroblast cells behavior on the acrylic acid co2 pulsed laser grafted silicone elastomer for tissue engineering application", Amirkabir University, Faculty Of Biomedical Engineering, Laser in Medicine, Vol. 5, No. 3-4, PP. 22-28, 2009.

    [12] J. Yip, K. Chan, K.M. Sin, K.S. Lau, "UV Excimer laser modification on polyamide materials: effect on the dyeing properties", Materials Research Innovations, Vol. 6, PP. 73–78, 2002.

    [13] S. Ramakrishna, K. Fujihara, W.E. Teo, T.C. Lim, Z. Ma, "An Introduction to Electrospinning and Nanofibers", World Scientific, Singapore, 2005.

    [14] Q. Wei (Ed.), "Surface Modification of Textiles", Woodhead Publishing in Textiles, Cambridge, UK, 2009.

    [15] R. Dastjerdi, M. Montazer, T. Stegmaier, M. B. Moghadam, "A smart dynamic self-induced orientable multiple size nano-roughness with amphiphilic feature as a stain-repellent hydrophilic surface", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Vol. 91, PP. 280–90, 2012.

    [16] N. Alizadeh, M. Safi, A.A. Yousefi, "PMMA/CB annd PMMA/MWCNTs

    nanocomposites: Assessments through Optical Behavior", Iranian Journal of Polymer Science and Technology, Vol. 25, No. 4, PP. 255-263, 2012.

    [17] R. Dastjerdi, M. Montazer, S. Shahsavan, "A new method to stabilize nanoparticles on textile surfaces", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Vol. 345, PP. 202–210, 2009.

    [18] H. Yan, K. Kurogi, K. Tsujii, "High oil-repellent poly(alkylpyrrole) films coated with fluorinated alkylsilane by a facile way", Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 292, PP. 27-31, 2007.

    [19] R. Dastjerdi, M. Montazer, "A review on the application of inorganic nano-structured materials in the modification of textiles : Focus on anti-microbial properties", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Vol. 79, No. 1, PP. 5–18, 2010.

    [20] N. Verplanck, Y. Coffinier, V. Thomy, R. Boukherroub, "Wettability Switching Techniques on Superhydrophobic Surfaces", Nanoscale Research Letters, Vol. 2, No. 12, PP. 577–596, 2007.


کلمات کلیدی:  منسوجات - نانوزبری

تحقیق در مورد پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, مقاله در مورد پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, پروپوزال در مورد پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, تز دکترا در مورد پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, پروژه درباره پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, گزارش سمینار در مورد پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن, رساله دکترا در مورد پایان نامه ایجاد نانوزبری بر سطوح منسوجات و بررسی اثرات حاصل از آن

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس