توصيفگر ها :
بي بافت نايلون , آبكاري الكترولس نيكل , نانو صفحات مكسين Ti3C2Tx , محافظ تداخل الكترومغناطيسي
چكيده فارسي :
در حال حاضر يكي از نيازهاي مهم بشر استفاده از منسوجات و سازه‌هاي اليافي محافظ در برابر تداخل الكترومغناطيسي (EMI) است؛ يكي از زيرشاخه‌هاي مهم و جديد مواد محافظ، مكسين است. مكسين Ti3C2Tx علي رغم رسانايي الكتريكي بالا، داراي ويژگي پارامغناطيسي بوده و براي بهبود خاصيت مغناطيسي آن مي توان يك ماده فرومغناطيس مانند ذرات نيكل به آن افزود كه در مقابل سايش نيز مقاوم است. در اين پژوهش، ابتدا شرايط بهينه فرايند الكترولس روي بي بافت نايلون 6 از نظر pH، غلظت نيكل سولفات، نسبت L:R، زمان و ضخامت بستر انتخاب مي شود و تأثير زمان به عنوان يكي از مهم ترين عوامل مورد بررسي قرار مي گيرد. ميزان لايه نشاني (بارگذاري) در فرايند آبكاري الكترولس با افزايش زمان تا 8 دقيقه افزايش مي يابد. پس از آن نه‌تنها ميزان لايه نشاني ذرات Ni-P كاهش مي‌يابد، بلكه سطح پوشش داده شده بي بافت غيريكنواخت مي‌شود و در برخي از مناطق الياف پوشش داده شده، ذرات از سطح الياف جدا مي‌شوند؛ بنابراين، نشان‌داده مي شود كه در اين آزمايشات، نمونه با آبكاري الكترولس 8 دقيقه داراي بهترين نتيجه براي استفاده در اثربخشي محافظ EMI با مقدار 55.4 دسي‌بل در محدوده بَسامد باند X است. همچنين نمونه بهينه با ميانگين دماي بيشينه 133.5 درجه سانتي‌گراد در 5 ولت با حفظ نسبي خواص لازم پارچه بهترين كاربرد گرمايش الكتريكي را نسبت به ساير نمونه‌هاي تهيه شده دارد. اين پارچه بهينه داراي عملكرد فتوترمال (گرمانوري) و كارايي ضدباكتريايي قابل‌توجهي نيز در برابر باكتري‌هاي E. coli و S. aureus است. در گام نهايي پژوهش، سنتز مكسين Ti3C2Tx از فاز مكس Ti3AlC2 و تأثير آن روي بي بافت از طريق روش افشانه (اسپري) مورد مطالعه قرار مي گيرد. همچنين براي مشاهده اثر متقابل ذرات نيكل و نانو صفحات مكسين در ميزان محافظت EMI روي بي بافت نايلون، از 2 روش مختلف لايه به لايه و الكترولس هم‌زمان نيكل و مكسين استفاده مي شود. بيشترين ميزان محافظت EMI در حالتي رخ مي‌دهد كه ابتدا پوشش‌دهي مكسين روي بي بافت و سپس آبكاري نيكل روي آن انجام شود و مي تواند به ميزان محافظت EMI 70.21 دسي بل برسد. الكترولس هم‌زمان نيكل و مكسين، در دو حالت واپايش(كنترل) نشده (استفاده از گرمكن حرارتي) و كنترل شده (استفاده از دستگاه فراصوت) مورد بررسي قرار گرفت. در حالت كنترل شده ميزان محافظت EMI بالاتري (41.87 دسي بل) نسبت به حالت كنترل نشده (30.84 دسي بل) قابل‌دستيابي است. نتايج نشان مي‌دهد كه نمونه پوشش داده شده با مكسين و نيكل مي‌تواند به‌عنوان پارچه محافظ EMI سبك، چندمنظوره و با كارايي بالا مورداستفاده قرار گيرد.
چكيده انگليسي :
Currently, one of the important needs of humanity is the use of textiles and fiber structures that protect against electromagnetic interference (EMI). One of the important and new subfields of shielding materials against electromagnetic waves is MXene. Despite the high electrical conductivity of Ti3C2Tx MXene, it has paramagnetic properties, and to improve its magnetic properties, ferromagnetic material such as nickel particles can be added to it, which is also resistant to wear. In this research, firstly, the optimum conditions of nylon 6 non-woven electroless plating were selected in terms of pH, nickel sulfate concentration, L:R ratio, time and substrate thickness, and the effect of time was investigated as one of the most important factors. The amount of deposition increased in the electroless plating process from 1 to 8 min. After that, not only the precipitation rate of Ni-P particles is decreased, but also the coated surface of the NWs becomes non-uniform. Therefore, it has been shown that the sample with 8 min of electroless plating has the best result for EMI shielding effectiveness with values of 55.4 dB in the X-band frequency range. Additionally, the optimized sample has the best electro thermal application with a average maximum temperature of 133.5 oC at 5 volts, while maintaining the necessary properties of the fabric compared to other prepared samples. Also, this optimal fabric has a significant photo thermal performance and antibacterial efficiency against E. coli and S. aureus bacteria. In the final phase of the project, the synthesis of Ti3C2Tx mxene from Ti3AlC2 MAX phase and its effect on the non-woven through the spray method is studied. To observe the interaction effect of nickel particles and MXene nano sheets on EMI shielding of the nylon non-woven fabric, two different methods of layer-by-layer and simultaneous electroless nickel and MXene plating are used. The highest EMI shielding occurs when the MXene coating is first applied on the non-woven fabric, followed by nickel plating on it, achieving an EMI shielding of 70.21 dB. Simultaneous electroless nickel and MXene plating is examined in two uncontrolled (using a thermal heater) and controlled (using an ultrasonic device) conditions. In the controlled condition, a higher EMI shielding (41.87 dB) is achievable compared to the uncontrolled condition (30.84 dB). The results show that the sample coated with MXene and nickel can be used as a lightweight, multi-purpose, and high performance EMI shielding fabric.
