خلاصه اختراع: يه هدف از اين اختراع پيشنهاد دادن منسوجات پوش داده شده با نانو ذرات فلزي اكسيد فلزي از طريق پلاسماي سرد (اسپاترينگ)و ارائه جايگزيني مناسب براي روشهاي شيميايي رايج در توليد پارچه هاي پيشرفته مي باشد كه دران بتوانيم علاوه بر توليد پارچه اي با خصوصيات مورد نظر نه تنها به ديگر پارامترهاي منسوج آسيبي وارد نكنيم آنها را تقويت هم نماييم در ضمن اين روش علاوه بر ايجاد نتايج بهتر نسبت به روشهاي مشابه شيميايي خود به علت عدم استفاده از مواد شيميايي آلوده كننده ي محيط زيست نيز نمي باشد همچنين مي توان با يك فرايند تكميل چند ويژگي خاص را در منسوج ايجاد كرد. در اين اختراع پارچه هايي از جنس پنبه پلي استر و پلي بورتان را با ساختارهاي بافت مختلف توسط دستگاه magnetron dc sputtering در محيط پلاسما با نانو ذرات فلز نقره در زمانهاي (ضخامت هاي )مختلف پوشش دهي كرديم كه پارچه هاي بدست آمده همزمان داراي خواص ضد باكتري و ضد آبي بسيار قوي رساناي و مقاوم در برابر حرارت مي باشند در حاليكه خواص ظاهري زيبايي پارچه مقاومت سايشي و استحكام آن تقويت شده و به خواص زيردست خمش و تنفس پذيري پارچه آسيبي محسوسي وارد نشده است. پارچه هاي توليدي به منظور بررسي استحكام چسبندگي نانو ذرات به منسوج تحت فرايند همزمان و مكرر شست وشو و سايش قرار گرفت كه نتايج بدست آمده از آناليز تصاويرsem وedx نمونه ها و همچنين تست هاي ضد باكتري حكايت از قدرت چسبندگي فوق العاده ي نانو ذرات به منسوج مي دهد. نتايج تست هاي ضد باكتري انجام شده بروي نمونهاي اوليه پوشش دهي شده و نمونه هايي كه سيكل هاي مكرر شست و شو وسايش در آن انجام شده حكايت از انتي باكتري بودن مطلق نمونه در تمام مراحل مي دهد.تست هاي ضد آبي و رسانايي انجام شده نتايج بسيار قابل قبولي از خود نشان مي دهد.بررسي ها ثابت مي كنند افزايش زمان پوشش دهي منجر به افزايش پايدار و كيفيت ويزگي هاي انجام شده مي شود.نانو لايه پوشش شده را با ابزا اناليز نانو ذرات همچون xrd.edx.sem مورد اناليز قرار داديم. از كاربرد هاي محصول بدست امده مي توان به مواردي همچون پوشاك لباس هاي (صنعتي پزشكي نظامي محافظتي و.....) لباس هاي شنا غواصي و امدادي چادر هاي نظامي و امدادي پوشش هاي محافظتي پوشش تجهيزات رسانا و نيمه رسانا( پر كاربرد در صنعت الكترونيك نيمه هادي و منسوجات هوشمند) وديگر آيتم ها اشاره كرد.

‏خلاصه: ‏به دليل پيشرفت علم و تكنولوژي در زمينه هاي مختلف نياز به مواد قابل استفاده در فرآيندهاي خاص جهت توليد محصولات گوناگون قابل لمس مي باشد . فيلم هاي پليمري بدليل سطح زياد قطر كم و قابليت پوشانندگي بالا در كاربردهاي گوناگون بسيار مور د ‏توجه قرار گرفته است پلي پووپيلن يكي از پرمصرف ترين پليمرهاي مورد استفاده در صنعت پليمر و نساجي مي باشد كه بواسطه خصوصيات خاص مهندسي ، فرآيند پذيري راحت و قيمت مناسب توجه بسياري را به خود جلب كرده است . يكي از مشكلات عمده پليمر پلي پروپيلن مشكل رنگ پذيري اين ماده مهندسي مي باشد كه براي استفاد ه آن محدوديت هاي فراواني ايجاد نموده است . ساختار پليمري فشرده ، درصد كريستالي بالا ، عدم وجوه گروه هاي قطبي نظم درون ساختاري و عواملي ديگر باعث شده است امكان نفوذ رنگ و جذب آن براي فيلم پلي پروپيلن امكان پذير نباشد د ر اين اختراع بواسطه استفاده از دانش مهندسي مواد ، مهندسي پليمر و نانوتكنولوژي فيلم خاصي اختراع گرديده كه بسيار رنگ پذير بوده به نحوييكه از پليمرهاي متداول ديگر مانند پلي استر و پلي آميد رنگ پذيرتر بوده كه بواسطه اين خصوصيات طيف وسيعي از كاربردها براي آنها متصور مي شود . در اين اختراع بوسيله استفاده از نانوذرات معدني خاك رس اصلاح شده با آلكيل آمونيوم كه داراي بار قابل توجه مي مي باشد و همچنين وجود سايت هاي جاذب رنگ كه بواسطه سطح زياد آن نانوذرات كه منجر به ايجاد نيروي سطحئ قابل توجه مانند واندروالسي مي شود و همچنين حفرات ايجاد شده درساختار درصد بالاي از رنگ به درون ساختار وارد شده و در آن فيكس مي شود . از طرف ديگر بواسطه حضور جزء ديسپرس پلي استري كه درصدي از آن در ساختار پخش شده و در طي فرآيند توليد فيلم به نانو و ميكرو فيبريل هايي تبديل شده ميزان زيادي رنگ جذب مي شود . در اين فيلم سه جزيي آلياژي نانوكامپوزيتي بواسطه حضور نانوذرات و سازگاركننده براي بخش يكنواخت آن در ساختار و همچنين جزء ديسپرس كه گروه هاي جذاب رنگ در آن موجود مي باشد فيلم پلي پروپيلن رنگ شونده اختراع شد . تمام فرآيندهاي توليد اين اختراع در حالت مذاب بوده و به دليل عدم افزايش هزينه چشم گير اين محصول ،قابليت توليد اين فيلم در مقياس بالا وجود دارد .

توليد نانو كامپوزيت هيبريدي پلي آميد 6 نانو هيدارات منيزيم از آن جهت حائز اهميت است كه پيشرفتهاي صورت پذيرفته در دهه هاي آخر قرن بيستم منجر به استفاده از پليمرهاي مصنوعي جايگزين فلزات، سراميك و ... شده اند. ضعف اينمواد در اشتعال پذيريشان بوده در رابطه با پلي آميد 6 كه داراي فوايدي از قبيل چند كاره بودن ، دانسيته پايين، خواص مكانيكي خوب، خواص فيزيكي و قابليت قالبگيري است نيز اين نقيصه صدق مي كند در گذشته از مواد هالوژنه براي ضد آتش نمودن استفاده مي شده اين مواد در فرايند سوختن گاز سمي توليد نموده و ديگر مواد همانند فسفين ها مشكلات زيست محيطي را دارا مي باشند. امروزه نانو ذرات كاربردشان بسيار افزايش يافته و بسرعت جايگزين افزودنيهاي گذشته مي شوند هيدرات منيزيم بصورت يك جز ثابت در پلاستيك ها از جهت ضد آتش نمودن مورد استفاده واقع مي شود فرايندهاي تكميلي از قبيل پوشش دادن به روكش نمودن نيز مي تواند اين ماده را در سطح لايه قرار داده تا به توان از خواص ضد آتش نمودن آن استفاده نمود جذب حرارت آن باعث جلوگيري از انتشار سريع شعله مي شود يا به عبارت ديگر اين ماده مي توان بعنوان يك تاخير انداز در فرايند سوختن عمل نمايد و آب آزاد شده باعث دور نمودن گازهاي برخاسته و از جمله اكسيژن شده كه جزو عوامل ايجاد اشتعال مي باشد.

مرسريزاسيون يكي از كاربردي ترين عمليات تر براي ارتقاء ساختار سلولزي مي باشد در منسوجات پنبه اي، مرسريزاسيون به روش متداول كه تحت مرسريزاسيون سرد از آن ياد مي گردد، عمدتا با محلول 20 تا 25 درصدي سود سوزآور و در دماي 15 تا 20 درجه سانتي گراد به مدت 30 تا 80 ثانيه صورت مي گيرد با افزايش درجه حرارت محلول سود مي توان تغيير در ساختار دروني كالاي سلولزي و همچنين تغيير در باندهاي هيدروژني درون مولكولي و بين مولكولي سلولز را مشاهده نمود {15- 12) واكنش محلول قليايي (هيدرواكسيد سديم) با كالاي سلولزي به عنوان اصلي ترين ماده مرسريزه كننده باعث تغييرات در ساختار زنجيرهاي مولكولي گرديده و آنها را از حالت موازي به حالت غير موازي تبديل مي نمايد (شكل 1) اين تغييرات باعث تغيير نسبت مناطق آمورف نسبت به مناطق كريستالي گرديده و آرايش يافتگي فيبريلها را نيز تغيير مي دهد. عمليات مرسريزاسيون باعث بهبود خواص فيزيكي و شيميايي كالاي سلولزي مانند افزايش جلا ، افزايش جذب، قابليت برداشت رنگ، افزايش استحكام و ازدياد طول تا حد پارگي مي گردد. (20- 16)

اختراع مورد بحث مربوط به نتايج كار تحقيقاتي بوده كه در آن با كنترل شرايط فرايندي الكتروويسي از جمله ولتاژ غلظت و فاصله جمع كننده الياف نانومتري از نايلون 6 با قطر متوسط 92 نانومتر توليد شدند. الياف نانومتري توليد شده داراي توزيع يكنواخت بوده و آرايش نسبتا خوبي داشتند. اين الياف از نظر قطر بسيار يكنواخت بوده و نقايص آن بسيار كم بودند. در شكل 1- توزيع الياف نانو بهمراه تصوير ميكروسكوپ الكتروني (SEM) نمونه اي از الياف كه داراي قطر زير 100 نانو متر مي باشد نشان داده شده است همانگونه كه مشاهده مي شود ميزان هم سويي الياف در اين نمونه از الياف بسيار بالا است همچنين محدوده توزيع قطر الياف در اين نمونه بسيار باريك است كه پايداري شرايط ريسندگي را تاكيد مي كند. در واقع محدوده تغيير قطر بسيار ناچيز است به طوري كه مي توان ادعا كرد جريان بسيار پايدار بوده و محلول پليمري در اين حالت به يك اندازه تحت كشش قرار گرفته است و در نهايت ليفي با قطر متوسط 92nm حاصل شده است.

تا به حال در داخل كشور دستگاهي كه قادر باشد در مقياس آزمايشگاهي آزمون كاغذ فيلتر هوا را مورد ارزيابي قرار دهد وجود نداشته و جهت برطرف كردن اين كمبود دستگاهي مطابق شكل 1 طراحي و ساخته شد. اين دستگاه كه داراي اجزاي تشكيل دهنده اي مانند كمپرسور هوا رگلاتور روتامتر ستون آلودگي هوا لوله تست فيلتر و مانومتر جهت اندازه گيري فشار مي باشد. طرز كار اين دستگاه را مي توان بصورت خلاصه چنين بيان نمود ابتدا هواي تازه و مورد نياز جهت به جريان انداختن آلودگي توسط كمپرسور تامين و از طريق لوله اتصالات به سيستم هدايت مي شود به طوري كه اين هوا توسط يك سه راهي به دو قسمت تقسيم شده كه يك قسمت آن از زير وارد ستون آلودگي شده و قسمت ديگر كه شامل هواي رقيق كننده است پس از خروج هواي آلوده با آن مخلوط مي شود. جهت ايجاد آلودگي از پودر خاك رس (بنتونيت) كه داراي ذرات رس بين 0/5 تا 75 ميكرون بود استفاده شد. جهت ثابت نگه داشتن فشار هواي ورودي نيز از يك رگلاتور استفاده شده است. دبي جريان هواي ورودي به ستون آلودگي و همچنين دبي هواي رقيق كننده توسط دو عدد روتامتر كنترل مي شود. دبي جريان هواي مورد نياز براي ستون آلودگي هوا نيز توسط يك روتامتر كنترل مي شود. فشار هوا نيز در هر قسمت توسط مانومتر كنترل مي گردد. در نهايت نيز جهت انجام آزمايش بر روي فيلتر كاغذي و يا كامپوزيت، كاغذ / لايه بي بافت در لوله آزمايش فيلتر به نحوي قرار گرفته كه هيچگونه نشتي هوا در محل وجود نداشته باشد و در دو طرف فيلتر يك مانومتر جهت اندازه گيري اختلاف فشار در دو سر فيلتر در نظر گرفته شده است كه با دقت مناسب قادر به اندازه گيري اختلاف فشار هوا در دو سر فيلتر است. با كمك اين دستگاه مي توان كاغذ فيلتر معمولي و ديگر فيلتر مقياس آزمايشگاهي مورد آزمون و ارزيابي قرار داد.

با استفاده از روش الكتروريسي (Electrospinning) لايه هايي از الياف نانو با قطر و ضخامت مختلف ايجاد شد كه بكارگيري آنها براي فيلتراسيون هوا نتايج بسيار مناسبي را نشان داد. با افزايش ضخامت لايه الياف نانو و كاهش قطر الياف راندمان فيلتر بسيار افزايش يافت. نتايج نشان داد الياف نانو در مقايسه با الياف متداول كارائي بسيار بالائي دارند و زماني كه الياف داراي قطر زير 400 نانو متر اند (400 - 500 نانومتر) بكارگيري لايه اي با ضخامت كمتر ار ميكرون از آنها راندماني سه برابر فيلترهاي سلولزي متداول كه داراي ضخامت 200 تا 400 ميكرون مي باشد دارند. با توجه به كاهش افت فشار افزايش راندمان فيلترهاي نانو مزاياي فيلترهاي حاوي اليف نانو را مي توان به شرح زير برشمرد. 1- به دام انداختن ذرات بسيار ريزتر به تعداد بيشتر 2- افزايش بازدهي در امر فيلتراسيون 3- جلوگيري از نفوذ ذرات آلوده و گرد و غبار به عمق فيلتر 4- برخورداري از سطح موثر بيشتر جهت تسهيل عبور هوا 5- افزايش نرخ جريان هواي عبوري و كاهش افت فشار 6- برخورداري از خاصيت خود تميزكنندگي و افزايش طول عمر آن 7- كاهش در مصرف سوخت و انرژي 8- انجا سوخت كامل بنزين و به حداقل رساندن صدمه به آن 9- كاهش آلودگي هوا و مشكلات زيست محيطي 10- كاهش هزينه ها