الكتروريسي، معرفي دستگاه، روش ها و كاربرد ها
مقدمه اي بر الكتروريسي و توليد نانو الياف
الكتروريسي يا Electrospinning يكي از روش هاي بسيار پركاربرد در توليد نانو الياف از پليمر هاي طبيعي و مصنوعي (به صورت ذوب شده يا محلول) است. سكوبندي ازمايشگاهي اين تكنيك نه تنها در آزمايش هاي تحقيقاتي استفاده مي شوند، بلكه امروزه روشي صنعتي براي توليد برخي از پليمر هاي ويژه نيز به حساب مي آيد. در زمينه تهيه نان الياف و كاربرد هاي آن ها در زمينه هاي مختلف مانند توليد پوشش هاي بهبود دهنده زخم ها تحقيقات گسترده اي صورت گرفته است و همچنان اين راه ادامه دارد. توليد اين پليمر ها نيازمند دستگاه الكتروريس است. آنچه در ادامه اين مقاله مطالعه خواهيد كرد، به شما بينشي درباره دستگاه الكتروريس، روش هاي توليد نانو الياف و چالش هاي پيش رو ارائه خواهد داد.
اساس روش الكتروريسي
با استفاده از روش كارآمد الكتروريسي نانو الياف يا نانو فيبر هاي پيوسته مي توان توليد كرد. در اين روش قطر نانو الياف بسيار مهم است. دستگاه الكتروريس رشته هاي پليمري با قطر ميكرومتر تا نانومتر ايجاد مي كندو همين رشته ها كاربرد هاي مختلفي در انواع رشته ها دارند كه در ادامه بررسي مي كنيم. در واقع مي توان اقرار كرد كه روش الكتروريسي كاملا بين رشته است و اين دستگاه مورد نياز آزمايشگاه هاي شيمي، رياضي، فيزيك و مهندسي با اهداف توليد و بررسي انواع نانو الياف است.
پايه و اساس روش الكتروريسي به هيچ عنوان پيچيده نيست. اما براي انجام موفق الكتروريسي چند عامل بايد كنار هم قرار گيرند تا نانو الياف حاصل شوند. نانو الياف به وسيله الكتروريسي از قرار گرفتن محلول پليمر ها در معرض ولتاژ بالا به وجود مي آيند. همين جمله نشان دهنده مبناي اصلي روش الكتروريسي است. حال با تغيير دادن پارامتر هاي متغير مي توان نانو الياف با خواص و ويژگي هاي منحصر به فرد توليد و در صنايع مختلف استفاده كرد.
كاربرد هاي الكتروريسي در علوم مختلف
دستگاه الكتروريسي توليد ساده و نسبتا ارزان قيمت نانو الياف را در صنايع مختلف ممكن كرده است. با بررسي آماري مقالات علمي منتشر شده در سال هاي اخير، مي توان گفت نانو الياف توليده شده به وسيله الكتروريسي بيشترين كاربرد را در تهيه كاتاليست ها داشته اند. رتبه دوم تعداد مقالات منتشر شده با كاربرد نانو الياف در حيطه مهندسي بافت است. همين امر نشان دهنده كارايي وسيع نانو الياف در حوزه هاي مختلف است. كاربرد هاي نانو الياف حاصل شده از الكتروريسي به اين دو مورد محدود نمي شوند و در بخش هاي ديگري مانند
- انرژي
- محيط زيست
- دراگ دليوري يا دارورساني هدفمند
- فيلتراسيون
- سلول هاي خورشيدي
- تصفيه و خالص سازي آب
- كشاورزي
- فيلتراسيون سيستم هاي تهويه مطبوع
- تهيه مواد با خاصيت مغناطيسي
- سنسور ها
- پارچه ها
- سمي كنداكتور ها
- …
ديده مي شوند.
دستگاه الكتروريسي
به كمك دستگاه الكتروريسي مي توان نانو الياف پليمري يا سراميكي توليد كرد. قطر نانو اليافي كه درستگاه الكتروريسي آماده مي كند در محدوده 50 نانومتر (10-9 m) تا چند ميكرومتر (10-6 m) است. همه انواع دستگاه هاي الكتروريسي متشكل از بخش هاي زير است:
- بدنه مقاوم فولادي
- پمپ سرنگي
- اسپينر (ريسنده)
- كالكتور (صفحه فلزي جمع كننده)
- منبع تامين ولتاژ بالا
- كنترل پنل
متغير هاي قابل كنترل و تنظيم دستگاه الكتروريسي
همه انواع برند هاي دستگاه الكتروريسي مجهز به يك سيستم كنترل پنل ساده و كاربردي براي كاربر هستند. متغير هايي كه به وسيله اين كنترل پنل قابل تنظيم هستند، شامل موارد زير است:
- سرعت تزريق محلول (مايع) پليمري يا سراميكي
- فاصله اينجكتور و كالكتور (حد فاصل بين تزريق و جمع آوري)
- سرعت چرخش صفحه كالكتور (جمع كننده)
- تنظيم دماي آزمايش در محدوده دماي محيط تا 45 درجه سانتي گراد
- زمان الكتروريسي
علاوه بر موارد ذكر شده عواملي مانند تغييرات ولتاژ، هدايت الكتريكي محلول، ويسكوزيته محلول، قطر سوزن اينجكتور، ساختار پليمر، جرم مولكولي، ميدان الكتريكي اعمال شده،سرعت جريان، فشار هيدرواستاتيك در لوله مويين، رطوبت محيط، دماي محلول و محيط اطراف، سرعت جريان هوا و … بر نتيجه نهايي توليد نانو الياف موثر هستند.
نحوه كار دستگاه الكتروريسي
به طور كلي توليد نانوالياف به وسيله الكتروريسي از 4 مرحله پي در پي تشكيل شده است:
- در قسمت انتهايي نازل ولتاژ بالا به مايع پليمري اعمالي مي شود.
- در مرحله جت پس از باردار شدن، محلول به صورت خطي خارج مي شود.
- در مرحله پخش شدن، محلول جت باردار شاخه شاخه و الياف تشكيل مي شوند.
- حلال در مرحله جمع آوري تبخير شده و سرانجام نانوالياف تشكيل شده روي كالكتور جمع مي شوند.
برچسب: ،