مقدمه ای بر الیاف نانو
- مقداد
- admin
- 1403/06/07
- پیام (0)
مقدمه ای بر الیاف نانو
الیاف نانو به الیاف با قطر کمتر از 100 نانومتر اطلاق می‌شود این الیاف به دلیل ابعاد نانو خود، ویژگی‌های منحصر به فردی مانند سطح بالای نسبت سطح به حجم، خواص مکانیکی و حرارتی خاص و توانایی‌های عملکردی ویژه را به نمایش می‌گذارند این خواص آنها را به مواد بسیار جذاب برای استفاده در حوزه‌های مختلف از جمله فنی پزشکی و محیط‌زیست تبدیل کرده است نانوالیاف نانو موادی تک‌بعدی هستند که به دلیل خواص منحصر به فرد فیزیکی شیمیایی در بسیاری از کاربردهای صنعتی مورد توجه قرار گرفته‌اند. قطر مقطع عرضی نانوالیاف از ده‌ها تا صدها نانومتر می‌تواند متغیر باشد و به همین دلیل مساحت سطح ویژه و نسبت سطح به حجم بالایی را ایجاد کرده است نانوالیاف برای ساخت شبکه‌های بسیار متخلخل گزینه مناسبی هستند از این ساختار می‌توان به عنوان میزبان به منظور کاربردهای متنوعی استفاده کردموادی مانند پلیمرهای طبیعی و مصنوعی، مواد کربنی مواد نیمه رسانا و مواد کامپوزیتی را می‌توان برای سنتز نانوالیاف استفاده کرد
تاریخچه و توسعه الیاف نانو
توسعه الیاف نانو به دهه 1990 برمی‌گردد زمانی که تکنولوژی‌های جدیدی برای تولید الیاف در مقیاس نانو معرفی شد اولین مطالعات عمده در این زمینه شامل استفاده از تکنیک‌هایی نظیر الکتروریسی و دیگر فرآیندهای نانو‌ساختاری بودهمزمان با پیشرفت سریع در سنتز و مشخصه‌یابی نانوالیاف در طی چند دهه اخیر تلاش‌های زیادی بر یافتن پتانسیل‌های نانوالیاف در کاربردهای متنوع صورت گرفته است این نوع از نانو مواد در زمینه‌های بسیار متنوعی قابلیت استفاده دارند و می‌توانند باعث بهبود عملکرد دستگاه شوند منابع تولید و ذخیره انرژی تصفیه آب و محیط زیست مراقبت‌های بهداشتی و پزشکی حوزه‌های متنوعی هستند که نانوالیاف می‌توانند بسیار موثر عمل‌کنند
روش‌های تولید الیاف نانو
الکتروریسی یکی از محبوب‌ترین و متداول‌ترین روش‌ها برای تولید الیاف نانو روش الکتروریسی است این روش شامل استفاده از یک میدان الکتریکی قوی برای کشیدن مایع پلیمری به شکل الیاف نازک است
پلیمریزاسیون درجا در این روش مواد پلیمری در محلول‌های مایع یا ذرات ریز به فرم الیاف نانو در می‌آید این فرآیند به کنترل دقیق ویژگی‌های الیاف کمک می‌کند
تکنیک‌های لایه‌برداری این تکنیک شامل رسوب لایه به لایه مواد بر روی بستر است تا ساختار نانو ایجاد شود
تکنیک‌های فیزیکی دیگرشامل استفاده از روش‌هایی مانند رسوب بخار شیمیایی و لیزر برای ایجاد و شکل‌دهی به الیاف نانو می‌شود
کاربردهای الیاف نانو
صنعت پزشکی
پانسمان‌های زخم الیاف نانو می‌توانند به عنوان پانسمان‌های ضدباکتری و با توانایی‌های ترمیم سریع استفاده شوند
سیستم‌های دارورسانیاین الیاف می‌توانند برای رساندن دارو به نقاط خاصی از بدن استفاده شوند
صنعت نساجی
پارچه‌های هوشمند الیاف نانو می‌توانند در تولید پارچه‌های با خواص خاص مانند قابلیت ضدآب و ضدباکتری استفاده شوند
پارچه‌های محافظتی این الیاف به دلیل استحکام بالا می‌توانند در لباس‌های محافظتی استفاده شوند
محیط‌زیست
فیلتراسیون الیاف نانو در فیلترهای هوا و آب برای حذف ذرات معلق و آلاینده‌ها به کار می‌روند
پاک‌سازی آلاینده‌ها می‌توانند برای جذب و حذف مواد آلاینده از محیط استفاده شوند
الکترونیک و انرژی
باتری‌ها و ابرخازن‌ها الیاف نانو می‌توانند در تولید باتری‌های سبک و با ظرفیت بالا کاربرد داشته باشندپانل‌های خورشیدی این الیاف می‌توانند در تولید پانل‌های خورشیدی با کارایی بالا مورد استفاده قرار گیرند
مزاياي نانوالياف نسبت به الياف معمولي
امروزه با تقويت فيلترها با لايه‌هاي نانوالياف گامي مثبت در بهبود عملكرد آنها برداشته شده است.فيلترهايي که برپايه نانوالياف ساخته شدهاند توانايي جداسازي ذرات بسيار ريز معلق در سيالهاي مختلف مايع و گاز را با کارآيي بسيار بالاتر از فيلترهاي مرسوم دارند همان گونه که در شکل زیر مشخص شده هر چه ظرافت الياف سازنده بستر فيلتر بيشتر باشد ذرات بيشتري را ميتواند در خود حفظ کند که نانوالياف با ظرافت بسيار بالاي خود امکان فيلتر کردن ذرات را بيشتر فراهم ميکنند. همچنين، به علت مقاومت پايين در برابر جريان ورودي، افت فشار بالايي نخواهند داشت كه اين به معناي ذخيره‌ي انرژي و سرمايه است.نانوالياف مورد استفاده در فيلترکردن، قطري در حدود 100 تا 1000 نانومتر را بايد دارا باشند، که اين قطر با الکتروريسي حاصل ميگردد. سطح بسترهاي مورد استفاده براي رسيدن به بازده بالاتر در فيلترکردن اصلاح مي گردد به کاربردن نانوالياف در فيلترکردن مزايايي چون مصرف انرژي کمتر، طول عمر بيشتر فيلتر ظرفيت فيلترکردن بالاتر و نگهداري راحتتر ميباشد اين فيلترها وزن کمتر و غشاء نازکي دارند و ميتوانند براي اهدافي همچون فيلترکردن خون هوا آب گازها نفت بنزين مواد شيميايي و غيره به کار روند به طور کلي مزاياي فيلترهاي نانوليفي در برابر فيلترهاي ليفي مرسوم عبارتند از
-
پتانسيل بالا براي ترکيب با مواد شيميايي در اثر سطح مخصوص بالاي نانوالياف
-
جداسازي ذرات کوچکتر از 1000 نانومتر با بازده بالا، به دليل منافذ کوچک و باز لايه نانوليفي
-
تخلخل بالاي فيلترهاي نانوليفي بواسطه ظرافت بالاي الياف
-
جرم پايين، دوام بالا و نگهداري راحت
-
قابليت عملياتي در شرايط محيطي مختلف
پیام ها
دیدگاهی در پیرامون این پست ثبت نشده است