ናኖክሳይል ሦስት-ኮንዶላር ነጠላ ፖሊሜር / ኦርጋኒክ ኮምፖቲን ናኖፋይበር

  ንጹሕ የፒቪኒየም አኬቲት (PVAc) nanofiber እና PVAc / titanium dioxide (TiO2) የተቀናበረ ናኖፋይበር በሶል-ጄል ሂደት አማካኝነት በኤሌክትሮፕሊንሲንግ ማዘጋጀት ይጀምራሉ. የቲ ኦ 2 ይዘቱን በዲያሜትር ስርጭት,እና ናኖፊብበርስ (ሞለኪዩል ሞለስ) (ሞለኪዩል ሞለስ) የተባለ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (ኤ.ኤም.ኤም.) እና ፒክ-ፎርድ (ፒሲፎር) የተሰኘ የአሜሚክ ማይል አጉሊ መነጽር (AFM) ተለይቶ ይታወቃል. የ SEM ምስሎች እንደሚያሳዩት የተመጣጣኝ ናኖፋይዘር መጠኑ መካከለኛ ነውበቲኦ2 ጭማሪ. ባለ ሶስት አቅጣጫ ጠቋሚው ሙከራ ቲኦ 2 አጫጭር የ PVAc / TiO2 ናኖፋይተር ሞለኪውላዊ ጭማሬ በከፍተኛ መጠን እየጨመረ እንደሄደ ያመለክታል.

መግቢያ

  ለብዙ አሥርተ ዓመታት ፖሊመር ናኖፊብበርቶች እንደ በጣም ጥቁር ዲያሜትር, በጣም ከፍተኛ ስፋይ, በአነስተኛ የዝርፋማ መጠን እና ከፍተኛ ፍራፍሬዎች በመሳሰሉት አስደናቂ ስኬቶች ይታወቃሉ. በእነዚህ ጥሩ ልምዶች, ፖሊመርናኒፎርሸሮች ለአዲስ ሰደዶች ምህንድስና, ማይኒንግ ማጣሪያ, መከላከያ ልብሶች, እና አነፍናፊዎች (ቡታሬይ, ሂም, ቻድ, እና ኪም, 2004, ሊ, ሊ, ያንግ እና ኤም. Veleirinho & Lopes-da-Silva,2009 ቾሃ, ፉ, ቢትቶ, ኢኢ, እና Hui, 2009). ኤሌክትሮፕኪንዲንግ ናኒፊብሮችን ከተለያዩ ቁሳቁሶች ለማዘጋጀት እንደ ቀላል እና ሁለገብ ዘዴ ሆኖ ተገኝቷል. ይሁን እንጂ ፖሊመር ናኖፊብበርስ ለአንዳንድ ለየት ያሉ አልነበሩምትግበራዎች. ፖሊመር / አኖራዊ ናኖፋይር በሶል-ጄል ሂደት ሂደት ውስጥ በሚካሄዱ የኬሚካል ማቃጠያ ዘዴዎች አማካኝነት በቀላሉ ሊዋሃድ እንደሚችል ታይቷል. የማይታዩ ናኖፖልቲለሎች, ፖሊመር ናኖፊብሮች ከመጀመራቸው ጀምሮእንደ ከፍተኛ ኃይል, ሙቀት እና ኬሚካዊ መረጋጋት ያሉ የማይታዩ ቁሳቁሶችን መጠቀም (Chronakis, 2005). በኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች ላይ የሚገኙት ንጥረ ነገሮች በፖሜይኖኖፊብሮች ላይ የሚኖራቸውን ውጤት ለመመርመርየፈተና ዘዴዎች በተመራማሪዎች (አግጂ እና እግር ማጂቪክ, 2005; ሻሰንስ, ዡ ጂ, ጀማል, 2007; ሮታጊ እና ሌሎች, 2008) አዘጋጅተዋል. ይሁን እንጂ ነጠላ ናኖፌር ሜካኒካዊ ባህሪው አሁንም በተፈለገው ደረጃ ላይ ይገኛል.

  አሁን ባለው ሥራ ውስጥ የዲቪን-ቪቲት (ቪኤኤሲ) / ቲታኒየም ዳይኦክሳይድ (ቲኦ 2) የተቀናጀ ንጥረ ነገር ከናኖፊብል የተሰራ አወቃቀር ጋር ተካቷል. የ PVAc / TiO2 ናኒፊብለሮች የፋይበር አሠራርና የዲያሜትር ክፍፍል ተለይቷልበኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (ኤም.ኤም.) አማካኝነት. የአንዳንድ ነጠላ PVAc / TiO2 ናኖይፋይተር ሞለኪውል (ሞርሞሎሎጂ) እና ሞለኪዩል (ሞለኪዩል) ሞለኪዩል በፔክፎርክስ የተሠራ የአሜሚክ ማይል አጉሊ መነጽር (AFM) በመጠቀም ተመርምረዋል.

  ቁስአካላት እና መንገዶች

  የ PVAc / TiO2 ጥምር ናኖፊየሮች ሲጠራጠሩ

Tetrabutyl titanate (Ti (OC4H9) 4) መፍትሄ እንደ ሞለኪዩል ቴይ ኦን (TiO2) ሆኖ ጥቅም ላይ ውሎ ነበር. ኤታኖል እና ኤቴቶን ጥቅም ላይ የዋሉ ትንታኔዎች ናቸውደረጃ. ዲቲሃኖልሚን በኬሚካል ንፁህ ደረጃ ውስጥ ለኤሌክትሮኖሲስ የሃይድሮሊስትን ሂደት እንደ ቆሻሻ ተወካይ ሆኖ ጥቅም ላይ ውሏል. ቋሚ አንፃፊ በቀላል (ኤፍ ኤ) ላይ ወደ 14.0 ሚሊሊን ኤታኖል ውስጥ 0.5 ሚሜ እና 0,003 ድመት ቲቲ (OC4H9) 4 ተጨምሯል.1.0 ሚሊ ዲ ሲር ዉሃ ተጨምሮበት ወደ ሌላኛው ተጨምሯል14.0 ml ኤታኖል (መፍትሄ B). በመቀጠል, ሙቀት ውስጥ ለ 5 ሰዓታት በሙከራ ሙቀቱ ውስጥ በሙቀቱ ሀይል ወደ መፍትሄ ሀይል መጨመር ይገባል. ሁሇሌ ሌዩነት ከተመሇከተ በኋሊ ቲኦ 2 ዉሌት ተገኘ. የ PVAc መፍትሄ 13% ደረጃ ነበርበአስቴሮን ውስጥ የ PVAc ቅንጣቶችን በማፍሰስ የተዘጋጁ ናቸው. ተጠናቆ የተደራረውን የ TiO2 መሬትን በአቴንቲን የ PVAc መፍትሄ ላይ ተጨምሯል ከዚያም በ 24 ሰዓታት ውስጥ በክፍሉ ሙቀት ውስጥ ይሠራል. ስለዚህ, ሶስት ትራክኬር ኪራይ PVAc / TiO2 የተቀናጀ መፍትሄከተለያዩ የ TiO2 (2), 0,5, እና 1% ጠቅላላ ዓይነት የተገኙ ናሙናዎች ተገኝተዋል. በኤሌክትሮሲንግ ሂደት ውስጥ, በሲሪን ውስጥ ለሚገኘው መፍትሄ በሲሪን ውስጥ ያለው መፍትሄ በሲሪን ውስጥ ያለውን ከፍተኛ መጠን ያለው ቮልቴጅ (20 ኪሎ ቮልት)መርፌ. መፍትሄው በ 0.5 ማይል / ሰ በዉሃ ፈሳሽ ፍሰትን ለመቆጣጠር በማይክሮፍፋፕ ፓምፕ (WZ-50C2, Zhejiang, ቻይና) በአፋጣኝ መርፌ በኩል ተወስዷል. የኤሌክትሮስፐን ፋይበሮች በአሉሚኒየል ፊሸሮች እና ፍርግርግ ላይ ይሰበሰቡ ነበር. ለለስፈላጊነቱ ናሙናዎች ለ PVAc / TiO2 በ 0.5% ቲኦ 2 ይዘቶች እና P / T1.0% ለ PVAc / TiO2 በ 1.0% ቲኦ 2 ይዘት ውስጥ ለስላሳዎች ናቸዉ.

  ባህሪይነት

  የኒኖፊብሮች ፋይበር ሰገነቶች (ኤችአይኤች) (ሂትቻቺ ኤስ-4800, ጃፓን) ከወርቅ ማቅለጫ በኋላ ተከስተዋል. የኤሌክትሮስፔን ናኖፊብበርስ አማካይ ፋን ዲያሜትር በ Photoshop CS3 ሶፍትዌር ይለካ ነበር. የ AFM ቅኝት ነበርበ CSPM4000 AFM (Benyuan Co. Ltd., ቻይና) በፒኮአኪር የተሠራ. የማጣሪያ ድግግሞሽ በ 1.0 Hz ተዘጋጅቷል. የአንጎል ናኖፋይር ሞርሞሎሜትር በ AFM ግንዛቤ ላይ በመመርኮዝ ተተነተነ.

ባለሶስት-ነጥብ ማጠላለፍ ሙከራ

  ናኖሶካል ሦስት-ነጥብ የማጠጋጋት ሙከራ የተካሄደው ኤም.ኤም.ኤስ ካንቲሌቭን ጫፍ በመጠቀም አነስተኛ ጥቃቅን ሰንሰለቶች ባለው ሰንሰለቶች ላይ ተንጠልጥሎ በሚኖርበት ነጠላ-ከፊን ናኖይድ ላይ ያለውን ጫና ተግባራዊ ለማድረግ ነው. የለንደን እኩይ የለንደን ቋሚ ቁጥሩ0.35 N / m ተተግብረዋል. የአንድ ናኖፋይበር ሜካኒካዊ ባህሪን (ጥቃቅን ናኖፋይበር) ሜካኒካዊ ባህሪዎችን መለየት ይቻላል. የተመረጡት ናሙናዎች ዲያሜትሮች ናቸውበግምት በ 50 ናም ንፅፅር ማነፃፀር. ናኖፋይቭ ዲያሜትር በአማራጭ ስርጭቱ ምክንያት በአማካይ Å ተመጣጣኝ ስሌት አማካይ የሽያጭ ሞገድ አማካይ ዋጋ 10 የአቅራቢያ ቁሳቁሶች አማካይነት እሴት ነው. መራቅበ 400 nm የ PVAc ናኖፋይ ሞጅ ሞዴል ከ 400-10 ናኒ ሜትር ርዝመት ያላቸው የ 10 ናሙናዎች አማካኝ ዋጋ ነው.

 ውጤቶች እና ውይይት

የ PVAc / TiO2 ናኖፊብብራዎች የፋይበር አሠራር እና ዲያሜትር በ SEM እና በካርታ ስራ ሶፍትዌር በመጠቀም ይመረምራሉ, ከላይ በስእል 1 እንደተመለከተው. ፋይበርዩሎች መዋቅሮች እንዴት እንደሚፈጠሩ እና ናኖፊብለሮችበነሲብ በተሰበሰበው ላይ ይሰራጫል. በምስሉ 1 ውስጥ የሚገኙ ምስሎችም ከ 585 እስከ 287 ናም ሲጨመሩ የዲቫይሮን መጠን ሲጨምር የኤሌክትሮስፒን PVAc / TiO2 ናኖፊብለሮች አማካኝ መጠን መጠን ይቀንሳል. ያ ይመስላሉበስእል 1 (ለ) (100-700 nm) እና በንጥር 1 (ሲ) (100-500 ናሜ) የተጣጣሙ ናኖፊብሎች መጠን በዲስትሪክቱ ከሚገኙት የ PVAc ናኖፊብሮች መጠን ተመሳሳይነት ይለወጣል (200) nm).

  ምስል 2 አንድ ነጠላ PVAc / TiO2 ናኖፋይበር በተለያየ ቲኦ ኦ በስዕል 2 ውስጥ በናኖፌር ዙሪያ ያሉትን በከፊል-ተመሳሳይ መዋቅሮች የአሉሚኒየም ፊደላት ስነ-ስርአቶች ናቸው. በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው2, የ TiO2 መሬቱ ጥምረት የሴሉን የጠባይ ባህሪይ በከፍተኛ ደረጃ ይቀንሳል

ምስል 1 የ SEM ምስሎች እና የአምስት ዲያሜትር አሰራሮች (ሀ) PVAc, (b) P / T0.5% እና (ሐ) P / T1.0% ናኖፊብሮች.

ምስል 2. የነጠላ ናኖፋይር የመሬት አቀማመጥ ሞሎሎም-ሀ. PVAc, (b) P / T0.5%, እና (ሐ) P / T1.0%.

የ PVAc ናኖፋይቢ. በስዕል 2a ላይ ያለው የ AFM ምስል የሚያሳየው PVAc nanofiber በአንጻራዊነት ለስላሳ እና ተመሳሳይ ገጽታ አለው. በስዕል 2 (b) ውስጥ ያለው የተጣመረ ናኖፌር (flavored nanofiber) የተበላሸ የንጽህር ገጽታ ቅርፅን ያሳያል. እንደ ቲኦ 2 ይዘቶችበ 1 ኛው ሴንቲግ (1%) ጭማሪ የተጣመረ ናኖፋይበርት (በስዕል 2 (ሐ)) በፋይሉ ዘንግ ላይ በሚገኙ ቅንጣቶች መሰል ቅርጽ የተሰራውን ወለል ያቀርባል. ከ SEM እና AFM ትንተና አንጻር የቲኦ 2 ይዘት ጨምቆ መጨመር አይቻልምየመስመሮቹ ስፋትና ስርጭት ተጽእኖ ያሳድራል, ነገር ግን ግልጽ በሆነ መልኩ የ PVAc nanofibers ን ስነ-ምህዳሩን ይቀንሳል.

  የኤሌክትሮስፒን PVAc / TiO2 ናኖፊብሮች ሜካኒካዊ ባህሪያት በሶስት-ነጥብ ማጠላለፍ ሙከራ ላይ በመመርኮዝ AFM በመጠቀም ይለካሉ. የሶስት ነጥብ ዕርምጃ ዘዴ ንድፍ በስእል 3 (ሀ) ውስጥ ይገኛል. በዚህ ዘዴ ውስጥ, አንድ ፋይበርበአንድ የፍርግርግ ክፍተት ውስጥ ለጊዜው ታግዷል. የ AFM ጠቋሚው በአይነምድር ላይ ችግር ስለሚፈጥረው የተበከለውን ለውጥ ያመጣል. ሞለኪዩል በዚህ መንገድ የሚለካው ሙሉውን የፋይልን ንብረት በሙሉ ነው, እንዲሁም ከ AFM የግፊት ርቀት ኮንቱር ማግኘት ይቻላል.ምርመራ ምስል 3 (ለ) በአይ.ፒ.ኤም ላይ ስለ ቁመት ኃይል በቂ መረጃን ያካትታል. ይህ ጠርዙ ስድስት ደረጃዎች ያሉት ነው (1) ከ A እስከ ቢ ድረስ, አቫታርው እየሰፋ እና ጫፉ ወደ እነርሱ ይቀርባል(2) ከቢ ቢ አስከ ሲ, ጥቁሩ ሲወርድ, የረጅም እና የአጭር-ጊዜ ጥቆማዎች-ናሙና መስህቦች, (3) ከ C እስከ D, እንደ (እንደ) የጡንቻውን ጉልበት, ጉልበት ይጨምሩ(4) ከ D ወደ E, ስካነሩ ከ ናሙናው ይመለሳል, ወደ E ነጥብ ሲደርሱ, የከፍተኛ ጠቋሚውን ናሙና ናሙና-ናሙና ማነቃቂያ እኩል ይሆናል, (5) ከ E እስከ F, ካንቸለር ድንገተኛ ቅነሳን ያከናውናልስካነር መሽቀላቀል ሲቀጥል, እና

  (6) ከ F ወደ ኤ, በተወሰነ ርቀት ጫፉ ከናሙናው ተለይቶ ተወስዶ የጣሪያው ጠፍጣፋ ወደተሸፈነበት ሁኔታ ይመለሳል. ሁሉም የሚከተለው ልኬቶች ናቸውበቅጥያ ሂደቱ ውስጥ ተፈትተዋል. የ AFM ፓይዞው የቀጥታ መለወጫ ሁኔታን ማወቅ, Z-Z0, እና የህንፃ ጥርሱን መለዋወጥ, ዚንክ, የፋይሉን ቀጥተኛ ቅርጽ መለወጥ (እኩልታ (1)) Tombler et al., 2000)

  የ nanofibers ሞገድ ሞለኪውል በሒሳብ (2) ውስጥ, F ጥቅሩ ሲተካ, L ደግሞ የታገደ ርዝመት, የእንጨራቂው ወሰን ሁለተኛ I ነው (I = Lim, 2004) . ሊሆንም ይችላል(ስዕል 4 ላይ) ታይቷል (በቀስታ) በ 350-500 nm ውስጥ በሶስት ዓይነት ናኖፊየሮች ውስጥ ከዳክተሮች የተገኙ ናቸው. የግድግዳው ምስል የሽልማት ሞጁል የቲዮ 2 ንጥረ ነገሮች ሲጨምር እንደሚጨምር ያሳያልየአየር ማእዘናት ልዩነት ሳይታይ, የ TiO2 የመግቢያ መጨመር የ PVAc ናኖፋይትን ጥንካሬን አሻሽሏል. እኩልታዎች (3) - (5) ለ TiO2 መሬቶች የሶስት ደረጃ ቲ (OC4H9) 4 hydrolyzed ሂደት ሂደትዝግጅት (R tert-butoxycarbonyl ቡድን)

(4)(F = KZc, የ k ውድድር ቋት ቋሚ).

  የ TiO2 ይዘቱ በ PVAc / TiO2 ናኖይፋይር ውስብስብ ሞዴል ላይ ተመስርቶ የተሰራ ሲሆን በስዕል 4 ላይ ተጠቃሏል. ከሥዕል 4 እንደሚታየው የ PVAc, P / T0.5% እና P / T1.0% ናኖፊብሮች እንደ ዲያሜትር ይቀንሳሉይጨምራል. የማራገፍ ሞዱል ዝቅ ማለት ዝቅተኛ-እስከ--ልኬት (L / D) ሬሽዮዎች (አረንጓዴ / ኤንኤች) CH3CH 2CH 2CH 2OH ውስጥ ወሳኝ የአካል ማበጃዎች ወሳኝ ምክንያቶች እንደሚሆኑ ያመለክታል.

(5)ከሂሳብ (3) - (5) አንጻር ሲታይ እጅግ በጣም ብዙ - ኦኤች (hydrolyse) ሂደት ውስጥ ይፈልቃል. TiO2 መሬቱ ከ PVAc መፍትሄ ጋር ሲዋሃድ, አንዳንድ የ 2 ኛ ልቀቶች ወይም የግብይት ሀይሎች በቲዲዮ 2 ሞለኪዩል (-OH) እና የ PVAc ሞለኪውል (C = O) በ polymer / ሚረናዊ አውታረመረብ አሰራሮች ሂደት ውስጥ ሲሆኑ የኒኖፊብሮች ጥንካሬን ያስከተሉ.

ስዕል 3. የሶስት መስመር ማጠፍ ዘዴ (ሀ) እና የኃይል-ርቀት የመንገድ ዘዴ (ለ).

ምስል 4. የ PVAc / TiO2 ናኒዮቢየር ማወልጠን ሞዱል (E) ላይ የቲ ኦ 2 ይዘት (0%, 0.5%), እና 1.0% ተጠቅልቷል.

ማጠቃለያ

  ይህ ጥናት የኦርጋኒክ / የተጣጣጣ ጥቃቅን ተጽእኖ በተናጥል ናኖፊብሮች ሞለኪውል ላይ ያለውን ውጤት ይመረምራል. PVAc እና PVAc / TiO2 ናኖፊብለሮች የተፈበረከተው የሶል-ኬል ሂደትን እና ኤሌክትሮፕኪንዲንግ ዘዴን በመጠቀም ነው. የ SEM ፈተና ታይቷልየኒኖይድተር መካከለኛ ርዝመት ቲኦ 2 እንዲጨምር ተደረገ. እየጨመረ የሚሄደው ቲኖ 2 የኒኖፊብር ብረቶች እንዲፈጠር ስለሚያደርግ ከ AFM ምስሎች ተገኝቷል. የጥፋት ንብረቶች ትንታኔ ውጤቶቹ ያ ጠቆመየዲዛይነር መለኪያ ሞዴል እና የ PVAc / TiO2 ናኖፊብሮች በአነስተኛ መጠን የክብደት መጠኑ ሲጨምር የዲዊትን ዲያሜትር በመጨመር ይቀንሳል. የ PVAc ማትሪክስ የ TiO2 መጨመር መጨመር የግድግዳዊ ሞዱል ማሻሻያዎችን ያሻሽላልnanofibers.