نانوالیاف

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

به‌طورکلی الیاف به سه دسته الیاف معمولی، الیاف میکرونی و نانوالیاف طبقه‌بندی میشوند. طبق تعریف الیاف دستهای از مواد هستند که به‌صورت فیلامنتهای مداوم بوده یا در طولهای مشخصی بریده شدهاند. خاصیت اصلی الیاف نسبت طول به قطر بسیار بالا میباشد. الیاف میکرونی الیافی هستند که در آنها رشتهها کمتر از یک دنیر میباشد. در حقیقت دنیر واحد اندازه‌گیری دانسیته جرمی الیاف میباشد که به‌صورت جرم در واحد گرم بر ۹۰۰۰ متر تعریف میشود.

الیاف با قطر کمتر از یک میکرومتر را نانوالیاف مینامند. این الیاف با طول‌های نسبتا کوتاه چند میکرونی و با قطر کم تر از ۵۰۰ نانومتر مانند نانو سیم هاازانواع ساختارهای تک بعدی می‌باشند.[۳] به‌طورکلی چندین روش برای تولید نانوالیاف وجود دارد که برخی از آنها شامل روش کشش، جداسازی الیاف چندجزئی، روش قالب، دمش، جدایش فازی، خودآرایی ماکرومولکولها، الکتروریسی و غیره می‌باشد. ریسندگی الکتریکی (الکتروریسی)، روشی برای تولید الیاف پلیمری با قطر زیر نانومتری است که ایده اش اولین بار توسط زلنی مطرح شد. در این روش هم از محلول مذاب و هم محلول پلیمری می‌توان استفاده کرد.[۳] در این میان نتایج تحقیقات صورت گرفته توسط محققین فعال در حوضه فناوری تولید نانوالیاف حاکی از برتری فرآیند الکتروریسی نسبت به سایر روشها میباشد. فرآیند الکتروریسی از لحاظ سرعت تولید، تنوع، پیوستگی، سادگی، هزینه و تجاری‌سازی بر سایر روشها ارجح‌تر می‌باشد. تاکنون بیش از ۱۰۰ نوع ماده پلیمری، کوپلیمری، و مواد کامپوزیتی توسط این فرآیند با موفقیت به نانوالیاف تبدیل شده‌است.

قطر الیاف نانو به پارامترهای مختلفی مانند غلظت پلیمر، ولتاژ الکتریکی اعمال شده، فاصله، دبی، دما، رطوبت محیط، ویسکوزیته، قطر سوزن و نوع جمع کننده بستگی دارد. [۳] لایهای که توسط نانوالیاف تولید میشود دارای خواص متمایز نسبت به سایر بیبافتها میباشد زیرا با کمترین جرم بیشترین میزان لایه و سطح تولید میگردد به‌طوریکه تنها با یک گرم پلیمر میتوان ۳۲۰۰۰ کیلومتر الیاف ۱۰۰ نانومتری تولید کرد. بنابراین به‌راحتی میتوان به اهمیت استفاده از نانوالیاف در کاربردهایی نظیر فیلتراسیون، لباسهای محافظ، غشاءها، پایه‌های کاتالیست و نیز داربستهای مهندسی بافت پی برد. نانو الیاف معدنی در زیست فیلتراسیون برای آلودگی زدایی به کار می‌رود. [۳] علاوه بر این از آنجایی که در فرآیندهای الکتروریسی امکان اضافه کردن بسیاری از مواد به محلول الکتروریسی وجود دارد بنابراین میتوان انواع نانوالیاف عامل‌دار را جهت کاربردهای ویژه طراحی کرد. با تغییر شرایط عملیاتی و یا فرآیندی و نیز افزودن برخی تجهیزات به سامانه‌های الکتروریسی میتوان انواع نانوالیاف را تولید کرد که در این زمینه می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

نانوالیاف آرایش‌یافته

نانوالیاف بافته‌شده

نانوالیاف هیبریدی دو یا چندجزئی

نانوالیاف هسته- پوسته

نانوالیاف سرامیکی

نانوالیاف توخالی

نانوالیاف نواری‌شکل

نانوالیاف متشکل از دانه‌های تسبیه

نانوالیاف متخلخل

امروزه نانوالیاف به‌عنوان یکی از مهمترین محصولات فناوری نانو در بسیاری از حوزهها به‌ویژه در حوزه‌های پزشکی، دارویی و بهداشتی (مهندسی بافت، ماسک‌ها و فیلترهای پزشکی، پوشش‌های زخم، سامانه‌های کنترل‌شده رهش و غیره)، صنعتی شامل صنایع دفاعی و امنیتی، صنایع جداسازی و فیلتراسیون، صنایع شیمیایی، صنایع رنگ و پوشش، صنایع نساجی، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، صنایع هوافضا، صنایع خودروسازی، صنایع ساختمان، صنایع غذایی، فناوری اطلاعات و ارتباطات، تولید و ذخیره‌سازی انرژی و نیز بهینه‌سازی مصرف انرژی (پیل‌های خورشیدی، پیل‌های سوختی، باطری‌های پلیمری و غیره)، صنایع نانوکامپوزیت و نانوالیاف کربن، انواع حسگرهای زیستی و شیمیایی، حوزه‌های مرتبط با زیست‌فناوری، محیط زیست، کشاورزی و غیره کاربردهای زیادی پیدا نمودهاند.

منابع: