شماره مدرك :
19836
شماره راهنما :
2259 دكتري
پديد آورنده :
ماندگاري، منصور
عنوان :

سنتز و مشخصه يابي نانو صفحات دو بعدي مكسين و مطالعه خواص ضدباكتري پارچه¬هاي پوشش داده شده با اين نانو ساختارها

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
شيمي نساجي و علوم الياف
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1403
صفحه شمار :
پانزده، 190ص. :مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
فاز مكس , نانو صغحات مكسين , پوشش دهي , ضد باكتري , پارچه چند منظوره
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/07/28
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي نساجي
دانشكده :
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/07/30
كد ايرانداك :
23077227
چكيده فارسي :
پارچه¬هاي پلي اتيلن ترفتالات (PET) به دليل استحكام بالا، ثبات ابعادي، مقاومت شيميايي خوب و هزينه كم به تدريج به عنوان بستر اصلي در منسوجات هوشمند قابل پوشش چند منظوره تبديل شده¬اند. امروزه نانو صفحات مكسين (MXene) به دليل خصوصيات ويژه خود، در پوشش¬دهي و توليد منسوجات چندمنظوره استفاده مي¬شوند كه از زدايش پيش ماده فاز مكس (MAX) سنتز مي¬شوند. در اين پژوهش فازهاي مكس دوگانه (Ti3AlC2,Ti2AlC) با آسياب¬كاري مكانيكي مواد خام و به دنبال آن روش سنتز دماي بالا خود پيش¬رونده توليد شد. فازهاي مكس دوگانه ارزان قيمت از پودرهاي تجاري Ti، Al، TiC و كربن فعال مبتني بر ضايعات كشاورزي (AC) ساخته شدند. اثر نسبت‌هاي مولي Ti/Al/C و منابع كربني مختلف بر روي مورفولوژي سطح، ريزساختار، ساختار شيميايي و هدايت الكتريكي فازهاي مكس بررسي شد. فاز مكس دوگانه توليد شده توسط منبع AC با نسبت 3Ti:1.25Al:2C بالاترين رسانايي الكتريكي (S/m 106× 631/5) و خلوص مناسبي را نشان داد. فازهاي مكس حاصل از دو منبع كربني به روش نمك حاوي فلوئور به مكسين تبديل شدند. به منظور بررسي اثر منبع كربني روي خصوصيات مكسين سنتز شده، مكسين¬هاي TiC4، AC3 و AC4 توليد شد و توسط آزمون¬هاي FESEM، EDS، XRD، XPS و HRTEM مشخصه¬يابي شدند. ارتباط بين اندازه نانو صفحات و ضخامت آن¬ها با خواص الكتريكي و ضد باكتري مكسين¬ها به روش DLS انجام شد. سپس مكسين¬ها بر روي پارچه PET اصلاح شده پوشش¬دهي شدند. روش طراحي آزمايش رويه پاسخ (RSM) جهت بررسي تكرارپذيري پوشش¬دهي، برهمكنش بين عوامل ورودي، مدل¬سازي و بهينه¬سازي فرايند پوشش¬دهي Ti3C2TX روي پارچه PET مورد ارزيابي قرار گرفت. پارچه چندمنظوره پوششي با مكسين حاصل از منبع كربني ارزان قيمت (AC4)، رسانايي الكتريكي مناسب و خواص فتوترمال قابل قبول (C°80 در طول 100 ثانيه) با پايداري سيكلي را نشان داد. با افزايش هدايت الكتريكي و ميزان بار گذاري مكسين روي نمونه¬ها، هم در شرايط تاريك و هم تحت تابش نور، ميانگين كارايي ضد باكتري نمونه¬ها در برابر باكتري¬هاي E. coli و S. aureus افزايش مي¬يابد. به طوريكه فعاليت ضد باكتريايي پارچه چند منظوره پوششي با مكسين AC4 بدون افزودن مواد اضافي در برابر باكتري‌هايE. coli و S. aureus تحت تابش نور به ترتيب براي 10 دقيقه نوردهي به 48/96 و 70/89 % و براي 20 دقيقه تابش نور به 99/99 و 18/95 % رسيد. همچنين خواص ضدباكتريايي پارچه¬هاي پوششي با مكسين AC4 در برابر هر دو نوع باكتري نسبت به مكسين AC3 و TiC4 بالاتر است كه به كمتر بودن تعداد لايه¬ها (22 لايه)، ضخامت كمتر نانو صفحات مكسين ( nm44) و اندازه صفحات بزرگتر مكسين AC4 نسبت به AC3 و TiC4 مربوط مي¬شود. خواص ضد باكتريايي فتوترمال پارچه¬هاي پوششي با مكسين¬ها در زمان¬هاي مختلف شست¬وشو (20، 40 و 60 دقيقه) و در برابر هر دو باكتري، تاثير معناداري را نشان نداد كه بيانگر پايداري و چسبندگي مناسب مكسين به سطح پارچه PET است. همچنين وجود مكسين باعث ايجاد تاخير در شعله پارچه هاي PET و عملكرد ضد چكه آن¬ها مي¬شود كه مي¬تواند در كاربردهاي عملي استفاده شود و محافظت نسبي قابل قبول در برابر امواج الكترومغناطيس (تا dB/mm 5/59 در Xباند) را نشان داد. اين پارچه¬هاي قابل شست¬وشو چند منظوره مبتني بر مكسين با دوام بالا و هزينه مناسب، نامزدهاي برجسته¬اي براي منسوجات آنتي-باكتريال فتوترمال در آينده به¬شمار مي¬روند.
چكيده انگليسي :
Polyethylene terephthalate (PET) fabrics have high strength, dimensional stability, good chemical resistance, and low cost. Therefore, gradually became the main substrate in multifunctional wearable smart textiles. Today, MXene nanosheets are used in the coating and production of multifunctional textiles, which are synthesized by etching the MAX phase precursor. In this research, dual Max phases (Ti3AlC2, Ti2AlC) were produced by mechanical alloying of raw materials followed by self-Propagating high temperature synthesis method. Cost-effective double Max phases were fabricated from commercial powders of Ti, Al, TiC and agricultural waste-based activated carbon (AC). The effect of Ti/Al/C molar ratios and different carbon sources on the surface morphology, microstructure, chemical structure and electrical conductivity of Max phases was investigated. Dual Max phase produced by AC source with 3Ti:1.25Al:2C ratio showed the highest electrical conductivity (5.631×106 S/m) and proper purity. MAX phases obtained from two carbon sources were etched into MXene by fluorine-containing salt method. In order to investigate the effect of carbon source on the properties of synthesized MXene, TiC4, AC3 and AC4 MXene were produced and characterized by FESEM, EDS, XRD, XPS and HRTEM tests. The relationship between the flake size of nanosheets and their thickness with the electrical properties of synthesized MXene was done by DLS method. Then, the MXene nanosheets were coated on the modified PET fabric. RSM method was eva‎luated to check the reproducibility of coating, interaction between input factors, modeling and optimization of Ti3C2TX coating process on PET fabric. The MXene coated multifunctional fabric from a cost-effective carbon source (AC4) showed good electrical conductivity and acceptable photothermal properties (80°C during 100 s) with cyclic stability. By increasing the electrical conductivity and the amount of MXene loading on the samples, both in the dark and under light, the effectiveness of the samples against E. coli and S. aureus bacteria increases. So that the antibacterial activity of the AC4 MXene coated multifunctional fabric without adding additional material against E. coli and S. aureus under light irradiation reached 96.48% and 89.70% for 10 minutes, and 99.99% and 95.18% for 20 minutes. Also, the antibacterial properties of coated fabrics with AC4 MXene against both types of bacteria are higher than those of AC3 and TiC4, which is related to the lower number of layers, the lower thickness of MXene nanosheets and the larger flake size of AC4 MXene than AC3 and TiC4. Photothermal antibacterial properties of MXene coated fabrics in different washing times (20, 40, and 60 minutes) and against both bacteria, did not show a significant effect, which indicates the stability and proper adhesion of MXene to the surface of the fabric. Also, the presence of MXene causes the flame retardency of PET fabrics and their anti-drip performance, which can be used in practical applications, and also the coated fabrics were showed acceptable relative EMI shielding (up to 59 .5 dB/mm in X band). These multifunctional washable MXene-based fabrics with high durability and reasonable cost are outstanding candidates for photothermal antibacterial textiles in the future.
استاد راهنما :
كميل نصوري , لاله قاسمي مباركه
استاد مشاور :
اميرحسين جلالي حاجي آبادي
استاد داور :
فتح اله كريم زاده , وحيد عبادي , مجيد منتظر , فرزانه علي حسيني
لينک به اين مدرک :

بازگشت