شماره مدرك :
18590
شماره راهنما :
16155
پديد آورنده :
ميريان، سميرا سادات
عنوان :

پوشش دهي پارچه ي پنبه اي با استفاده از نانوذرات نقره و پلي آنيلين جهت استفاده در حسگر هاي فشار

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
الياف
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1401
صفحه شمار :
پنج ص. مصور جدول نمودار
توصيفگر ها :
منسوجات رسانا، حسگر فشار خازني، مقاومت سطحي، نانوذرات نقره، پلي آنيلين.
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/03/27
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
نساجي
دانشكده :
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/03/27
كد ايرانداك :
1050170
چكيده فارسي :
در طول چند دهه گذشته، جهان شاهد پيشرفت خيره كننده ي حسگرهاي فشار انعطاف پذير در زمينه‌هاي مختلف بوده است. حسگرفشار پوشيدني، محرك‌هاي خارجي را به سيگنال‌هاي الكتريكي، تبديل ‌مي‌كنند. حسگرهاي فشار خازني (CPS) به دليل پايداري، مصرف انرژي كم، سرعت پاسخ دهي بالا، حساسيت بالاساختار ساده و فرآيند توليد كم هزينه مورد توجه گسترده قرار گرفته اند. در اين تحقيق براي ساخت لايه الكترود حسگر فشار خازني از پارچه ي پنبه اي با پوشش دهي نانوذرات نقره و پلي آنيلين، به صورت جداگانه و تركيبي، استفاده شد. بدين منظور در دو روش الكترولس از يك مقدار يكسان نيترات نقره استفاده شد، اما در روش دوم از آمونياك و اتيلن دي آمين به عنوان عامل كمپلكس ساز استفاده شد و خاصيت عامل كمپلس ساز در اين روش مورد تحقيق قرار گرفت. همچنين پليمريزاسيون درجاي پلي آنيلين در سيكل‌هاي مختلف انجام شد و پوشش دهي و نفوذ پليمر پلي آنيلين بر روي سطح پارچه مورد بررسي قرار گرفت و در نمونه اي ديگر، از تركيب پلي آنيلين و نانوذرات نقره استفاده شد. نمونه‌هاي پوشش داده شده به عنوان لايه الكترود حسگر فشار خازني، به صورت صفحات موازي در بالا و پايين لايه اسپيسر قرار گرفت و عملكرد حسگر در فشار‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. در اين تحقيق ابتدا به بررسي مشخصات لايه الكترود پوشش داده شده پرداخته شد و آزمايشاتي از جمله SEM ،FTIR ،XRD،EDX، ثبات شستشويي، ترشوندگي، مقاومت سطحي، استحكام و تغييرات ضخامت و وزن انجام شد. در تصاوير SEM پوشش پيوسته ويكنواخت نانوذرات نقره، در روش الكترولس نشان داده شد. پوشش و بهم پيوستگي نانوذرات نقره باعث بدست آمدن يك پارچه رسانا مي‌شود، به همين دليل مقاومت سطحي پارچه پوشش داده شده به روش الكترولس دوم، داراي كمترين مقدار مقاومت سطحي (/squar 51)بدست آمد. در آناليز FTIR نوار‌هاي مشخصه فرم رساناي پلي آنيلين و نانوذرات نقره مشاهده شد. در آناليز EDX درصد وزني عنصر‌هاي موجود در نمونه‌هاي مختلف بررسي شد و مشاهده شدكه نمونه ي پوشش داده شده با روش الكترولس دوم داراي بيشترين درصد وزني عنصر نقره (92%)نسبت به نمونه‌هاي ديگر است و در نمونه ي پوشش داده شده با پلي آنيلين و نقره، عنصر‌هاي نيتروژن و گوگرد، به دليل گروه‌هاي ايمين و آمين كه نشان دهنده ي فرم رساناي پلي آنيلين است، وجود داشت. در آناليز XRD مشاهده شدكه در نمونه‌هاي پوشش داده شده با نانوذرات نقره علاوه بر پيك‌هاي مشخصه پارچه ي پنبه اي، داراي پيك‌هايي در زواياي 18/38، 34/44، 54/64و46/77 درجه بود كه اين پيك‌ها نشان دهنده پوشش نانوذرات نقره بودند. در اين تحقيق مشاهده شد كه ثبات شست شويي نانوذرات نقره با روش‌هاي الكترولس، پس از سه سيكل شستشو بسيار عالي است. همچنين خواص استحكامي نمونه‌هاي پوشش داده شده با روش‌هاي الكترولس نسبت به نمونه ي خام افزايش يافت. در حالي كه در پليمريزاسيون در جا پلي آنيلين به علت استفاده از اسيد رقيق پارچه ي پنبه اي مقداري تخريب شد و خواص استحكامي آن كاهش يافت. در اين تحقيق عملكرد حسگر فشار در محدوده ي فشار‌هاي بالايKPa 1000،1500،2000 در سرعت‌هاي متفاوت mm/min10،30،60 مورد ارزيابي قرار گرفت. در بررسي عملكرد حسگر فشار به روش مناسب پوشش دهي نانوذرات نقره، يعني الكترولس دوم، براي استفاده در الكترود حسگر فشار خازني حاصل شد. اين حسگر داراي حساسيتMPa-1 44/22 ، زمان پاسخ كوتاه 46ميلي ثانيه، پايداري و تكرار پذيري عالي تا 5 سيكل، حد تشخيص گسترده و تراكم پذيري مناسب است. با توجه به ثبات شستشويي مناسب، خواص استحكامي عالي، زمان پاسخ كوتاه، حساسيت بالا، حد تشخيص مناسب ، پايداري و تكرار پذيري خوب، اين حسگر فشار خازني‌ مي‌تواند در منسوجات هوشمند از جمله حسگر‌هاي تشخيص تنفس و فشار بيماران از راه دور، حسگر‌هايي در كف پا براي ثبت سيگنال‌هاي حركتي ورزشكاران و رباتيك استفاده شود.
چكيده انگليسي :
During the past few decades, the world has witnessed the stunning development of flexible pressure sensors in various fields. Wearable pressure sensors convert external stimuli into electrical signals. Capacitive pressure sensors (CPS) have attracted widespread attention due to their stability, low power consumption, high response speed, high sensitivity, simple structure, and low-cost manufacturing process. In this research, cotton fabric coated with silver nanoparticles and polyaniline was used separately and in combination to make the capacitive pressure sensor electrode layer. For this purpose, the same amount of silver nitrate was used in two electroless methods, but in the second method, ammonia and ethylene diamine were used as complexing agents, and the properties of complexing agents were investigated in this method. Also, in-situ polymerization of polyaniline was performed in different cycles, and the coating and penetration of polyaniline polymer on the fabric surface was investigated, and in another example, the combination of polyaniline and silver nanoparticles was used. The coated samples as the electrode layer of the capacitive pressure sensor were placed as parallel plates on the top and bottom of the spacer layer and the performance of the sensor was investigated at different pressures. In this research, the characteristics of the coated electrode layer were investigated and tests such as SEM, FTIR, XRD, EDX, washing stability, wettability, surface resistance, strength and changes in thickness and weight were performed. In the SEM images, the continuous and uniform coating of silver nanoparticles was shown in the electroless method. The coating and interconnection of silver nanoparticles results in a conductive fabric, for this reason, the surface resistance of the coated fabric using the second electroless method was found to have the lowest surface resistance value (51 /squar). In FTIR analysis, the characteristic bands of the conductive form of polyaniline and silver nanoparticles were observed. In EDX analysis, the weight percentage of the elements in different samples was checked and it was observed that the sample coated with the second electroless method has the highest weight percentage of silver element (92%) compared to other samples, and in the sample coated with polyaniline and Silver, nitrogen and sulfur elements were present due to the imine and amine groups that represent the conductive form of polyaniline. In the XRD analysis, it was observed that in the samples coated with silver nanoparticles, in addition to the characteristic peaks of cotton fabric, there were peaks at angles of 38.18, 44.34, 64.54, and 77.46 degrees, which indicated the coating of silver nanoparticles. In this research, it was observed that the washing stability of silver nanoparticles with electroless methods is excellent after three washing cycles. Also, the strength properties of the samples coated with electroless methods increased compared to the raw sample. While in the polymerization in place of polyaniline due to the use of dilute acid, the cotton fabric was slightly destroyed and its strength properties decreased. In this research, the performance of the pressure sensor was eva‎luated in the range of high pressures of 1000, 1500, 2000 KPa at different speeds of 10, 30, 60 mm/min. In the investigation of the performance of the pressure sensor, the appropriate method of silver nanoparticle coating, i.e. second electroless, was obtained for use in the capacitive pressure sensor electrode. record movement signals of athletes and robotics.
استاد راهنما :
مصطفي يوسفي
استاد مشاور :
محسن شنبه
استاد داور :
زهرا طالبي مزرعه شاهي , وحيد عبادي
لينک به اين مدرک :

بازگشت