توصيفگر ها :
منسوجات رسانا , منسوجات الكتروگرمايي , مكسين , پلي‌آنيلين , گرمايش ژول
چكيده فارسي :
در سال‌هاي اخير سامانه‌هاي مديريت گرماي شخصي پوشيدني توجه پژوهشگران زيادي را به خود جلب نموده‌است. در اين راستا مواد و روش‌هاي مختلفي براي طراحي منسوجات گرم‌شونده‌ي الكتريكي ارائه شده‌است كه از مهم‌ترين آن‌ها مي‌توان به نانو مواد و پليمرهاي رسانا اشاره كرد. از ميان نانو مواد دوبعدي جديد، نانو صفحات مكسين به دليل سطح مخصوص بالا، ساختار لايه‌اي و رسانايي الكتريكي عالي مورد توجه زيادي قرار گرفته‌است. از اين رو، اين پژوهش با هدف توليد و بررسي خواص الكتروگرمايي پارچه‌هاي پوشش داده‌شده با پليمر رساناي پلي‌آنيلين و نانوصفحات مكسين پايه‌ريزي شده‌است. براي اين منظور از روش پليمريزاسيون شيميايي درجاي آنيلين روي سطح پارچه‌هاي تاري پودي و حلقوي پنبه‌اي و پوشش‌دهي نانوصفحات مكسين با استفاده از روش غوطه‌وري استفاده گرديد. پس از توليد نمونه‌هاي پوشش داده‌شده با پلي‌آنيلين، پوشش داده‌شده با سيكل‌هاي مختلف مكسين و همچنين پارچه‌ي پوشش داده‌شده با تركيب پلي‌آنيلين و مكسين، مورفولوژي سطحي، آناليز عنصري، خواص الكتريكي و الكتروگرمايي نمونه‌ها مورد ارزيابي قرار گرفت. همچنين قابليت استفاده از پارچه‌ي پوشش داده‌شده با پلي‌آنيلين/مكسين به عنوان حسگر كرنش و تشخيص حركات انسان بررسي گرديد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه با افزايش تعداد سيكل پوشش‌دهي نانوصفحات مكسين، مقاومت سطحي نمونه كاهش مي‌يابد به‌طوري كه پوشش‌دهي پلي‌آنيلين و دو سيكل مكسين روي سطح پارچه منجر به توليد نمونه با مقاومت سطحي Ω/square 12 گرديد. بررسي خواص الكتروگرمايي نمونه‌هاي مختلف نشان‌دهنده‌ي قابليت توليد دماي قابل توجه نمونه‌ها با اعمال ولتاژ الكتريكي است به‌طوري كه دماي توليدي توسط نمونه‌ي پوشش داده‌شده با پلي‌آنيلين در ولتاژ 15 ولت از 63 درجه سانتيگراد به بيش از 230 درجه سانتيگراد افزايش يافت. همچنين نتايج اين پژوهش تكرارپذيري و پايداري دماي توليدي اين نمونه را نشان داد. قابليت استفاده از پارچه‌هاي توليدي به‌عنوان حسگر كرنش نيز مورد بررسي قرار گرفت كه نتايج نشان‌دهنده‌ي پاسخ منفي اين نمونه‌ها نسبت به افزايش كرنش بود. توليد گرماي مناسب و حساسيت مطلوب حسگرهاي پارچه‌اي توليدي در اين پژوهش پتانسيل استفاده از آن را در مديريت گرمايش شخصي و نظارت بر حركات انسان نشان مي‌دهد.
چكيده انگليسي :
In recent years, wearable personal thermal management systems with temperature regulation capabilities have attracted significant attention of researchers. In this regard, various materials and methods have been proposed for designing electrical heating textiles, the most important of which are nano materials and conductive polymers. Among the emerging two-dimensional nanomaterials, MXene nanosheets have attracted considerable interest due to their high specific surface area, layered structure, and excellent electrical conductivity. This study aims to produce and investigate the electrothermal properties of cotton fabrics coated with the polyaniline (PANI) and MXene nanosheets. For this purpose, the in-situ chemical polymerization method of aniline was employed on the surfaces of woven and knitted cotton fabrics, and the coating of MXene nanosheets was carried out using the dip-coating method. The morphological, elemental, electrical, and electrothermal properties of the PANI-coated, MXene-coated, and PANI/MXene-coated samples were evaluated. Additionally, the possibility of using PANI/MXene-coated fabrics as strain sensors for human motion detection was investigated. The results indicated that increasing the number of MXene coating cycles resulted in a decrease in surface resistance, with PANI/MXene-coated textiles achieving a surface resistance of 12 Ω/square after two cycles of MXene coating. Examining the electrothermal properties of different samples reveals their capacity to generate substantial temperatures when an electrical voltage is applied. Specifically, the sample coated with polyaniline and MXene nanosheets exhibited an increase in temperature from 63°C to over 230°C at a voltage of 15V. Moreover, the study reveals the reproducibility and stability of the generated temperatures over time. The capability of utilizing the manufactured fabrics as strain sensors was also explored, and the results demonstrated a negative response of these samples to increasing strain. The efficient generation of heat and desirable sensitivity of the developed textile-based sensors highlight their potential applications in personal thermal management and human motion monitoring.
