به گزارش خبرنگار علمی باشگاه خبرنگاران، محققان پژوهشگاه مواد و انرژی، موفق به ساخت نانوالیافی شدند که در تولید عایق‌های حرارتی و الکتریکی، ساخت رزین‌ها و سرامیک‌های مختلف و تولید غشا‌ها کاربرد دارد. این نانوالیاف دارای ساختار یکنواخت و خلوص بالایی است و روش تولید آن ساده و ارزان است.
یکی از الیاف پرکاربرد در صنعت، الیاف مولایت است. هر چقدر ساختار این الیاف مصنوعی یکنواخت‌تر و دارای خلوص بالاتری باشد، بر بازده آن افزوده می‌شود. پژوهشگران در این تحقیق، با بهینه‌سازی شرایط فرایند تولید این محصول، نانوالیافی یکنواخت و فاقد هر‌گونه عیب ساختاری، اعم از تشکیل مهره یا ساختار‌های نواری شکل، تولید نمودند. میانگین قطر نانوالیاف مولایت به دست آمده، کمتر از ۱۰۰ نانوم‌تر است و خلوص بسیار بالایی دارد.
جهت تولید این محصول، ازروش الکتروریسی بهره گرفته شده است. این روش در مقایسه با سایر روش‌های ریسندگی معمول مانند ریسندگی‌تر، ریسندگی خشک و ذوب ریسی، منجر به تولید محصولی خالص‌تر و با محدوده ابعادی کوچک‌تر (حتی در مقیاس نانو) می‌شود. از دیگر ویژگی‌های این روش، داشتن فرآیندی ارزان، پیوسته و نسبتا ساده است.
در پروژهٔ حاضر، پارامترهای موثر بر فرایند، نظیر نوع و غلظت محلول پلیمری، دمای کلسینه کردن و نیز نوع عملیات حرارتی انتخابی، بر دمای کاربردی نانوالیاف مولایت و شکل آن‌ها، به طور همزمان مطالعه و شرایط بهینه تولید محصولی با بهترین عملکرد، تخمین زده شده است.
مهندس مرجان محمدعلیزاده، کار‌شناس ارشد مواد از پژوهشگاه مواد و انرژی، گفت: «بررسی همزمان عوامل موثر بر تولید نانوالیاف، مشکلات روش‌های دیگر، اعم از عدم یکنواختی و عیوب ساختاری، وجود ناخالصی در الیاف و سایر عواملی که عملکرد الیاف را تضعیف می‌کنند، از بین می‌برد.
وی مراحل انجام تحقیق را اینگونه تشریح کرد: «برای انجام فرآیند الکتروریسی و بررسی تاثیر نوع پلیمر انتخابی بر شکل الیاف تولید شده، در ابتدا یک سل از مواد اولیه، که حاوی آلومینیوم ایزوپزوپوکساید (AIP) و آلومینیوم نیترات (AN) و تترااتیل اورتوسیلیکات (TEOS) بود، تهیه و با غلظت‌های متفاوت از محلول‌های پلیمری مخلوط گردیدد. محلول‌های پلیمری انتخاب شده PVA وPVB بود. پس از تهیه محلول، عملیات ریسندگی انجام شد. نانوالیاف تولید شده، به کمک دستگاه‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری (SEM)، آنالیز حرارتیDTA/TG، آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) و طیف‌سنجی مادون قرمز (FT-IR)، مورد بررسی قرار گرفت و جزئیات گسترش تبلور نانوالیاف، تغییرات وزن و رفتار تجزیه حرارتی آن مشخص شد. جهت بررسی روند تبلور، نانوالیاف با استفاده از کورهٔ معمولی و در دماهای مختلف کلسینه شد. آنگاه به کمک آزمون پراش پرتوی ایکس (XRD) مورد بررسی قرار گرفت.
با توجه به نتایج حاصل شده، بهترین غلظت PVA در تولید این نانوالیاف ۶ درصد وزنی است. غلظت‌های کمتر از ۶ درصد وزنی، منجر به شکل‌گیری مهره‌ها و الیاف مهره‌دار می‌شود. در غلظت‌های بالا‌تر نیز، رفته رفته بر قطر الیاف افزوده شده به طوری که در غلظت ۱۰ درصد وزنی الیاف نواری تشکیل می‌شود. همچنین، با کلسینه شدن نمونه، به تدریج از قطر الیاف کاسته می‌شود. همچنین با توجه به منحنیDTA دمای شروع تشکیل کریستال مولایت، ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد است.
نتایج این کار تحقیقاتی که با همکاری مرجان محمدعلیزاده و پروفسور منصور کیانپور راد و دکتر تورج عباد‌زاده (اعضای هیئت علمی پژوهشگاه مواد و انرژی) انجام شده است در مجله Ceramics International (جلد ۴۰، شماره ۴، ماه ژانویه، سال ۲۰۱۴، صفحات ۵۴۶۱ تا ۵۴۶۶) منتشر شده است.
انتهای پیام/