شماره مدرك :
20226
شماره راهنما :
17441
پديد آورنده :
شفيعي، علي
عنوان :

طراحي، ساخت و ارزيابي سامانه توليد نانو/ميكرو الياف پليمري به روش گاز دمشي به منظور تهيه پارچه الياف پلي (وينيل الكل)

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
ساخت و توليد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1403
صفحه شمار :
يازده، 87ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
نانو الياف , ميكرو الياف , ريسندگي دمشي محلول , پلي (وينيل الكل) , فشار گاز , نانوكامپوزيت پليمري
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/12/24
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
دانشكده :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/01/25
كد ايرانداك :
23121744
چكيده فارسي :
نانو‌الياف ها به دليل خواص فيزيكي و شيميايي يكي از پركاربرد ترين نانو¬مواد هستند. زماني كه قطر الياف به ابعاد نانو مي‌رسد، مي‌توان خواص فوق‌العاده اي از جمله نسبت سطح به حجم بسيار بالا، كارايي بالا در مقايسه با مواد شناخته شده و انعطاف پذيري مناسب را انتظار داشت. از ويژگي هاي منحصر به فرد اين مواد مي‌توان به انعطاف پذيري، مهندسي بافت، عايق هاي حرارتي، فيلتراسيون، تبديل و ذخيره انرژي، منسوجات هوشمند و حفاظت در برابر بيماري ها از جمله كرونا‌ويروس اشاره نمود. توليد نانو‌الياف با بهره وري بالا (نرخ توليد)، كنترل هزينه هاي توليد، تجهيزات مورد استفاده، كيفيت ساخت و حفظ استاندارد هاي كيفيت، همواره چالش انگيز است. از چالش هاي فعلي در تحقيقات و صنعت، مي توان به ساخت مقرون به صرفه پارچه الياف در ساخت فيلترهاي تنفسي، فيلترها در سامانه هاي آب شيرين كن و زخم پوش ها اشاره نمود كه علاوه بر محدوديت هاي فراوان در خصوص نوع حلال ها و گران قيمت بودن آن ها و همچنين تبخيرات مضر براي محيط زيست، تخريب پذيري پليمرها و بارگذاري داروها، ساخت و فرمولاسيون سريع الياف و قابليت آن در ساخت نانو/ميكروالياف از عوامل كليدي در كاربرد واقعي آنها در حوزه¬هاي مختلف نظير درمان و يا فيلتراسيون است. در اين پژوهش پس از طراحي و افزودن چندين قسمت جديد به منظور بهبود عملكرد سامانه، به ساخت و ارزيابي سامانه توليد نانو/ميكروالياف به روش دميدن محلول در حال چرخش توسط فشار گاز بدون سوزن پرداخته شد سپس با انجام آزمون هاي عملكردي سامانه، امكان سنجي توليد الياف تقويت شده توسط نانو/ميكرو مواد نظير: تيتانيوم دي‌اكسيد، اكسيد روي و كوركومين بررسي شد. همچنين پارامتر هاي برتر سامانه، در توليد نانو/ميكرو الياف پلي (وينيل الكل) و پلي (¬وينيل پيروليدون) با انواع حلال ها نظير: آب، اتانول و ايزوپروپيل الكل و تهيه پارچه الياف پرداخته شد. در فاز دوم, با معرفي نمونه برتر، آزمون هاي مشخصه يابي مكانيكي، ساختاري، حرارتي و همچنين آزمون زاويه تماس اب و روغن انجام شد. در اين پژوهش چندين روش جمع¬آوري الياف مورد بررسي قرار گرفت. با به كارگيري چندين رشته موازي نخ نايلوني به منظور تغذيه محلول پليمري، راندمان و ظرفيت توليد با افزايش چشمگيري رو به رو شد كه در مقايسه با ساير روش ها از جمله الكتروريسي يك برتري محسوس به حساب مي آيد. نتايج نشان داد با افزايش غلظت محلول و نرخ تغذيه، قطر الياف نيز افزايش مي يابد. قطر الياف توليد شده با اين سامانه در نمونه پارچه الياف پلي (وينيل الكل) 650 نانومتر بود. با افزايش بيش از حد مجاز نرخ تغذيه محلول، مخروط تيلور ناپايدار شده و كشش لازم انجام نشده و در نتيجه الياف توليد نمي¬شود و محلول پليمري به صورت قطره قطره پرتاب مي¬شود. بيشترين تنش وارده در آزمون كشش در نمونه پارچه الياف پلي (وينيل الكل) 3.6 مگاپاسكال و بيشترين ازدياد طول 125 درصد گزارش شد. همچنين مدول الاستيك اين نمونه، از ناحيه خطي نمودار تنش-كرنش، مقدار 400 مگاپاسكال محاسبه گرديد. در اين سامانه با افزايش دماي گاز توسط محفظه هواي گرم، سرعت تبخير حلال افزايش يافته و اليافي كاملا خشك و با كيفيت بدست مي ايد.
چكيده انگليسي :
Nanofibers are among the most widely used nanomaterials due to their unique physical and chemical properties. When fiber diameter reaches the nanoscale, exceptional properties such as a very high surface-to-volume ratio, high efficiency compared to known materials, and good flexibility can be expected. Unique features of these materials include flexibility, tissue engineering applications, thermal insulation, filtration, energy conversion and storage, smart textiles, and protection against diseases including coronaviruses. High-throughput nanofiber production (production rate), controlling production costs, equipment used, manufacturing quality, and maintaining quality standards remain challenging. Current challenges in research and industry include the cost-effective production of nanofiber fabrics for respiratory filters, filters in water desalination systems, and wound dressings. In addition to the numerous limitations regarding the type of solvents, their high cost, and harmful evaporation for the environment, the biodegradability of polymers and drug loading, rapid fiber fabrication and formulation, and its ability to produce nano/microfibers are key factors in their practical application in various fields such as medicine and filtration. This research, after designing and adding several new parts to improve system performance, focused on the fabrication and eva‎luation of a nano/microfiber production system using a solution blowing method with rotating air pressure without a needle. Then, by performing functional tests of the system, the feasibility of producing fibers reinforced with nano/micro materials such as titanium dioxide, zinc oxide, and curcumin was investigated. Furthermore, the optimal parameters of the system for the production of polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone nano/microfibers with various solvents such as water, ethanol, and isopropyl alcohol, and the preparation of fiber fabrics were determined. In the second phase, using the best sample, mechanical, structural, and thermal characterization tests, as well as water and oil contact angle tests, were performed. Several fiber collection methods were investigated in this research. By employing several parallel strands of nylon yarn to feed the polymer solution, the efficiency and production capacity increased significantly, which is a considerable advantage compared to other methods, including electrospinning. The results showed that increasing the solution concentration and feed rate also increases the fiber diameter. The diameter of the fibers produced with this system in the polyvinyl alcohol fiber fabric sample was 650 nm. With an excessive increase in the solution feed rate, the Taylor cone becomes unstable, the necessary stretching is not performed, and as a result, no fibers are produced, and the polymer solution is ejected drop by drop. The maximum stress applied in the tensile test in the polyvinyl alcohol fiber fabric sample was 3.6 MPa, and the maximum elongation was 125%. Also, the elastic modulus of this sample, from the linear region of the stress-strain curve, was calculated to be 400 MPa. In this system, by increasing the gas temperature using a hot air chamber, the evaporation rate of the solvent increases, and completely dry and high-quality fibers are obtained.
استاد راهنما :
مهدي كاروان
استاد داور :
عليرضا فدائي تهراني , سعيد نوري خراساني
لينک به اين مدرک :

بازگشت