پارامترهای موثر بر تولید نانوالیاف پلیمری از طریق فرآیند الکتروریسی

الکتروریسی فرآیند منحصر به فردی است که از طریق نیروی الکترواستاتیکی میتواند به طور انبوه الیافی تولید کند که قطری کمتر از ۱۰۰ نانومتر و چندین کیلومتر طول داشته باشد. در این فرآیند جت باردار پلیمری بر روی یک جمع کننده معمولا متصل به زمین جمع میشود. جمع کننده نانوالیاف در این تکنیک میتواند با سرعت زیاد بچرخد و منجربه جهتگیری و آرایش یافتگی نانوالیاف تولید شده در یک جهت و راستا شود و یا به صورت ایستا بوده و نانوالیاف را در جهت های کاملا تصادفی و به شکل پارچه نبافته و بدون آرایش یافتگی در راستای خاصی جمع آوری کند. جت پلیمر زمانی تشکیل میشود که نیروی الکترواستاتیکی اعمال شده بر کشش سطحی محلول غلبه کند. یک غلظت کمینه برای هر سیستم پلیمر و محلول مورد نیاز است که زیر آن غلطت امکان تشکیل جت پایدار وجود ندارد و نانو الیاف تشکیل نمیشود و در این شرایط ممکن است محلول الکترواسپری شده و نانوذرات بدست آید. در واقع در این غلظت بحرانی کلاف های تصادفی زنجیره ای پلیمری موجود در محلول با همپوشانی و گره خوردگی پایداری جریان و امکان ریسندگی و تبدیل شدن به الیاف را فراهم میکنند.جت تا فاصله مشخصی به صورت مستقیم به جلو رفته و بعد از آن خمیده شده و یک مسیر حلقه وار و مارپیچی را طی میکند. نیروهای الکترواستاتیکی جت را چندین هزار برابر کشیده و در نتیجه قطر آن بسیار باریکتر میشود. در فاصله بین سوزن و جمع کننده حلال نیز تبخیر شده و نانوالیاف پلیمری جامد تولید میشود. در این فرآیند پارامترهای مختلفی موروفولوژی و قطر نانوالیاف بدست آمده را تحت تاثیر قرار میدهند. این پارامترهای موثر به سه دسته کلی تقسیم میشوند که عبارت اند از الف- پارامترهای فرآیندی از جمله فاصله، ولتاژ، دبی و جمع کننده، ب- پارامترهای محلولی از جمله غلظت محلول، ویسکوزیته محلول، رسانایی حلال، فراریت حلال، وزن و ساختار مولکولی، ج- پارامترهای محیطی از جمله دما و درصد رطوبت. در این پژوهش پارامترهای موثر بر فرآیند الکتروریسی و تولید نانوالیاف پلیمری بحث و بررسی شده است.

Keywords:

الکتروریسی , نانو الیاف پلیمری , پارامترهای محیطی , پارامترهای محلولی , پارامترهای فرآیندی