توصيفگر ها :
پلي كاپرولاكتون , نانوصفحات گرافن اكسايد , نانوالياف توخالي , فرايند الكتروريسي
چكيده فارسي :
پلي كاپرولاكتون (PCL) يكي از پركاربردترين پليمرهاي مصنوعي در زمينه مهندسي الياف به ويژه مهندسي پزشكي است. عليرغم كاربردهاي گسترده آن همچنان از مشكلاتي همچون آب¬گريزي، دماي ذوب كم و استحكام پايين رنج مي¬برد. از اين رو بهره-گيري از تكنيك¬هاي متنوع جهت بهبود اين مشكلات از جمله مواردي است كه در سال¬هاي اخير توسط محققين مورد مطالعه قرار گرفته است. در همين راستا، دراين پژوهش تلاش شد تا نانوالياف توخالي PCL تقويت شده با نانوصفحات گرافن اكسايد (GO) با بهره¬گيري از تكنيك الكتروريسي تهيه شود. جهت تهيه نانوالياف توخالي ازمحلول PCL به عنوان پوسته و از محلول پلي اتيلن اكسايد (PEO) به عنوان مغزي در فرايند الكتروريسي استفاده شد. پس از تهيه نانوالياف، وب الكتروريسي شده درون آب ديونيزه قرار داده شد تا مغزي به راحتي از ساختار نانوالياف حذف شود. اثر غلظت¬هاي مختلف گرافن اكسايد(25/0، 5/0، 1 و 2 درصد وزني/وزني) به عنوان عامل تقويت كننده در الياف توخالي PCL بررسي شد. مشخصه¬يابي نانوالياف توخالي PCL تهيه شده با استفاده از آزمون¬هاي FESEM، XRD، TGA، ويسكومتري، زاويه تماس و استحكام مورد ارزيابي قرار گرفته است. بررسي نتايج FESEM نشان داد كه الياف توخالي PCL توليد شده است. از طرفي، استفاده از غلظت بهينه (1 درصد وزني/وزني) نانوصفحات GO به طور تقريبي باعث بهبود استحكام كششي از MPa 14 تا MPa 24 و مدول يانگ از MPa 62 تا MPa 103 نسبت به نانوالياف توخالي بدون GO شد. افزايش غلظت GO در ساختار نانوليفي باعث افزايش 19 درجه سانتي¬گرادي نمونه¬ي نسبت به نمونه¬ي بدون تقويت كننده گرديد. همچنين افزايش غلظت GO همچنين بررسي ويسكوزيته محلول¬هاي پليمري تهيه شده با استفاده از غلظت¬هاي مختلف GO نشان داد كه حضور اين نانوصفحات به واسطه برهمكنش¬هاي هيدروژني و الكترواستاتيكي باعث افزايش ويسكوزيته محلول¬هاي پليمري شده است كه در نهايت فرايند الكتروريسي و تهيه نانوالياف را تحت تاثير قرار داده است. مدلسازي بر روي داده هاي رئولوژيكي انجام شد و بهترين مدل براي هر محلول پليمري معرفي گرديد. در انتها مي¬توان بيان كرد كه استفاده از نانوصفحات GO به صورت موفقيت آميزي اثر تقويت شوندگي در ساختار نانوالياف توخالي PCL داشته¬اند.
چكيده انگليسي :
Polycaprolactone (PCL) is one of the most widely used synthetic polymers in fiber engineering, particularly in biomedical applications. Despite its extensive applications, PCL still suffers from drawbacks such as hydrophobicity, low melting temperature, and poor mechanical strength. Therefore, various techniques have been explored in recent years to address these limitations. In this study, hollow PCL nanofibers reinforced with graphene oxide (GO) nanosheets were fabricated using the electrospinning technique. To produce the hollow nanofibers, a PCL solution was used as the shell material, while a polyethylene oxide (PEO) solution served as the core in the electrospinning process. After fabrication, the electrospun web was immersed in deionized water to facilitate the removal of the core component from the nanofiber structure. The effect of different concentrations of GO (0.25, 0.5, 1, and 2 wt/wt%) as a reinforcing agent in the hollow PCL nanofibers was investigated. The prepared hollow PCL nanofibers were characterized using FESEM, XRD, TGA, viscometry, contact angle, and tensile strength tests. FESEM results confirmed the successful formation of hollow PCL fibers. Additionally, the incorporation of an optimal GO concentration (1 wt/wt%) improved the tensile strength from 14 MPa to 24 MPa and the Young's modulus from 62 MPa to 103 MPa compared to the hollow nanofibers without GO. Increasing the GO concentration in the nanofiber structure led to a 19°C enhancement in the thermal stability of the sample compared to the non-reinforced counterpart. Furthermore, viscosity analysis of polymer solutions prepared with different GO concentrations revealed that the presence of GO nanosheets increased the viscosity due to hydrogen bonding and electrostatic interactions, thereby influencing the electrospinning process and nanofiber formation. Rheological data modeling was performed, and the best model for each polymer solution was identified. In conclusion, GO nanosheets successfully enhanced the mechanical and structural properties of hollow PCL nanofibers.
