مهرداد خامفروش

نانوالیاف آرایش یافته با ساختار منظم دسته مهمی از مواد با کاربردهای گوناگون در فیلتراسیون، مهندسی بافت، صنایع انرژی، پزشکی و مهندسی نساجی هستند. الکتروریسی به عنوان یک روش مرسوم برای تولید نانوالیاف، به علت میزان تولید پایین و هم چنین کم بودن هم ترازی نانوالیاف الکتروریسی شده، محدود شده است. سایر تکنیک های تولید نانوالیاف مانند جدایش فازی، خودآرایی و کشش به علت پیچیدگی ها و محدودیت هایشان برای تولید نانوالیاف در مقیاس بزرگ مناسب نیستند. بنابراین یک روش موثر برای تولید نانوالیاف آرایش یافته در مقیاس بزرگ نیاز است. برای غلبه بر این محدودیت ها اخیرا روش چرخش گریز از مرکز الکتریکی توسعه داده شده است. در این روش، نیروی گریز از مرکز بر کشش سطحی محلول غلبه می کند بنابراین جت پلیمری به دلیل تاثیرات نیروهای گریز از مرکز و الکتریکی ایجاد می شود. جت پلیمری پروازی به سمت جمع کننده کشیده می شود و بر روی آن به نانوالیاف تبدیل می گردد علاوه بر این با طراحی نوع جدیدی از ریسنده چند نازله، میزان تولید نانوالیاف آرایش یافته به شدت افزایش پیدا می کند هم چنین یک مکانسیم قابل کنترل بالا و پایین رونده طراحی شده و برای جمع کننده ی استوانه ای جهت جمع آوری نانوالیاف منظم تولید شده، در یک سطح گسترده به کار می رود. روش سطح پاسخ با استفاده از مدل طراحی مرکب مرکزی جهت ارزیابی درجه هم ترازی و میزان تولید نانوالیاف به کار برده شده است. برای این هدف چهار فاکتور اثر گذار شامل ولتاژ، سرعت چرخش، قطر جمع کننده و غلظت پلیمر در این مطالعه انتخاب شده اند تا تاثیر آن ها بر پاسخ های ذکر شده بررسی شوند. در نهایت بهترین مقادیر متغییرهای مستقل برای بهینه سازی درجه هم-ترازی و میزان تولید نانوالیاف تعیین شد. مقدار بهینه ولتاژ، سرعت چرخش، قطر جمع کننده و غلظت پلیمر به ترتیب kV25/18، rpm87/1977، cm21/35 و 31/17% است. مقدار میزان هم ترازی در شرایط بهینه 78/74% بود. هم چنین بالاترین مقدار میزان تولید که در ولتاژ kV96/17، سرعت چرخش rpm2250، قطر جمع کننده cm30 و غلظت پلیمر 16% به دست آمد برابر با g/min0017/0 بود. برای زیاد شدن مقدار نانوالیاف تولید شده تعداد نازل ها از یک به چهار، هشت و دوازده افزایش داده شد. بنابراین مقدار نانوالیاف تولید شده با زیاد شدن نازل ها به صورت خطی افزایش یافت هم چنین میزان هم ترازی نانوالیاف تولید شده تحت شرایط بهینه در تعداد نازل چهار، هشت و دوازده به ترتیب برابر20/74%، 98/73% و 23/74% بود. در نهایت مکانیسم بالا و پایین رونده برای تولید نانوالیاف منظم در سطح گسترده در سرعت ثابت mm/min12 و mm/min35 فعال شد. میزان هم ترازی نانوالیاف تولید شده در سرعت های متناظر تحت شرایط بهینه به ترتیب 96/81% و 13/79% بود.