شماره مدرك
21076
شماره راهنما
18078
پديد آورنده
محمدي، زهرا
عنوان
طراحي و توسعه محركهاي نانوليفي هوشمند مبتني بر پليمرهاي رسانا و نانوصفحات مكسين براي كاربردهاي پوشيدني
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
پوشاك
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
134ص
توصيفگر ها
محرك نانوليفي , پليپيرول , مكسين , پليآميد 6 , پلييورتان , منسوجات هوشمند , رباتيك نرم
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/07
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي نساجي
دانشكده
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/03/09
كد ايرانداك
23225274
چكيده فارسي
توسعه محركهاي نرم چندمنظوره با قابليت پاسخدهي چندگانه به تحريكهاي محيطي، نقش مهمي در پيشرفت رباتيك نرم و سامانههاي پوشيدني هوشمند ايفا ميكند. در اين پژوهش، طراحي و توسعه محركهاي نانوليفي مبتني بر پليمرهاي رسانا و نانوصفحات مكسين با هدف دستيابي به پاسخهاي الكتروشيميايي و رطوبتي مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور، ابتدا دو بستر نانوليفي پلييورتان با انعطافپذيري بالا و پليآميد 6 با قطر پايين و در نتيجه سطح مخصوص بيشتر از نانوالياف پلييورتان، از طريق روش الكتروريسي تهيه شد. سپس، پليپيرول بهعنوان پليمر رساناي الكتروفعال به روش پليمريزاسيون شيميايي درجا و در زمانهاي مختلف بر روي اين بسترها پوشش دهي گرديد. همچنين با پوششدهي نانوصفحات مكسين بر روي سطح نانوالياف، قابليت تحريك رطوبتي آنها بررسي گرديد. درنهايت با پليمريزاسيون پيرول بر روي بستر پوششدادهشده با مكسين، محرك هيبريدي با قابليت پاسخ دوگانه توليد شد. مورفولوژي، آناليز عنصري، خواص الكتريكي، خواص كششي و عملكرد محركهاي توليدي مورد بررسي قرار گرفت. آزمونهاي كشش تكمحوره برتري انعطافپذيري بستر پلييورتان نسبت به پليآميد 6 را تا بيش از ده برابر تاييد كرد. ارزيابيهاي اين پژوهش نشان داد كه محرك توليدي بر پايه پليآميد6 عملكرد مطلوبتري از نظر تحريك الكتروشيميايي داشته و در نتيجه به عنوان ساختار منتخب تعيين گرديد. محرك نانوليفي پلياميد6/پليپيرول توليدي با زمان پليمريزاسيون 3 ساعت، با متوسط سرعت زاويهايdegree/s 5/1≈ و جابجايي خمشي به بزرگي 869 درجه، بالاترين تحريك الكتروشيميايي را نشان داد. همچنين بهمنظور ايجاد پاسخ رطوبتي، نانوصفحات مكسين با غلظت مشخص به روش غوطهوري بر روي بستر پليآميد 6 پوشش داده شد كه منجر به ايجاد تغيير شكل خمشي قابل توجه به ميزان 246 درجه در اثر تغييرات رطوبت نسبي گرديد. نتايج به وضوح برتري نقش ساختار با سطح مخصوص بالاتر زيرلايه نسبت به انعطلاف پذيري آن را در عملكرد نهايي محرك را نشان ميدهد. نتايج آزمونهاي محرك توليدي بيانگر رفتار خمشي وابسته به بار الكتريكي در تحريك الكتروشيميايي و پاسخ پايدار و تكرارپذير در سيكلهاي رطوبتي بود. از اين رو، نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه مهندسي ساختار نانوليفي و استفاده از پليمر رساناي پليپيرول و نانوصفحات مكسين ميتواند مسير مؤثري براي توسعه محركهاي سبك، انعطافپذير و چندمنظوره با پتانسيل كاربرد در منسوجات هوشمند، تجهيزات پوشيدني و سامانههاي رباتيك نرم فراهم سازد.
چكيده انگليسي
The development of multifunctional soft actuators capable of responding to environmental stimuli plays a significant role in advancing soft robotics and smart wearable systems. In this research, the design and development of nanofibrous actuators based on conductive polymers and MXene nanosheets were investigated, aiming to achieve electrochemical and humidity responses. For this purpose, two nanofibrous substrates, including highly flexible polyurethane and low-diameter polyamide 6 resulting in higher specific surface area, were first fabricated by the electrospinning technique. Then, polypyrrole as an electroactive conductive polymer was coated onto fabricated substrates via in-situ chemical polymerization at different times. The humidity-responsive capability was also investigated by coating MXene nanosheets onto the nanofibrous surface. Finally, a hybrid actuator with dual responsiveness was fabricated by pyrrole polymerization on the MXene-coated substrate. The morphology, elemental analysis, electrical properties, tensile characteristics, and performance of the produced actuators were investigated. Uniaxial tensile tests confirmed the superior flexibility of the polyurethane substrate compared to polyamide 6 substrate demonstrated more desirable performance in terms of electrochemical actuation and was thus determined as the selected structure. The polyamide 6/polypyrrole nanofibrous actuator produced with a 3-hour polymerization time exhibited the highest electrochemical actuation, showing a bending displacement of up to 869 degrees with average angular velocity about 1.5 degree/s. Furthermore, to induce a moisture response, MXene nanosheets at a specific concentration were coated onto the polyamide 6 substrate via the dipping method, which led to a significant bending deformation of 246 degrees due to changes in relative humidity. The results clearly demonstrate the superiority of the structural role of the substrate with a higher specific surface area over its flexibility in the final performance of the actuator. The results of the actuating tests indicated a charge-dependent bendig behavior during electrochemical actuation and a stable, repeatable response in humidity cycles. Therefore, the results of this study indicate that engineering the nanofibrous structure and using the polypyrrole conductive polymer along with MXene nanosheets can provide an effective pathway for developing lightweight, flexible, and multifunctional actuators with potential applications in smart textiles, wearable devices, and soft robotic systems.
استاد راهنما
وحيد عبادي
استاد داور
داريوش سمناني , محسن شنبه