تولید پارچه‌های رسانای الکتریکی با قابلیت تنظیم رسانایی در کشور

به گزارش مرات،در این تحقیق از نانوورقه‌های گرافن برای تهیه منسوجات پنبه‌ای رسانای الکتریکی استفاده شده است. اثر عوامل مختلف از قبیل نوع ماده احیاء‌کننده و غلظت آن، دما و زمان واکنش و همچنین تعداد دفعات پوشش روی میزان رسانایی بررسی شده است. پارچه‌های به‌ دست آمده در این تحقیق قابلیت کاربرد در تهیه منسوجات الکترونیک، هوشمند، محافظ الکترومغناطیس، ضدآب، چندکاره و غیره را دارند.

محمد شاطری خلیل آباد، دانشجوی مقطع دکتری رشته شیمی نساجی و علوم الیاف دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد، در رابطه با این تحقیقات گفت: هدف از این تحقیق، بررسی امکانپذیری استفاده از نانوورقه‌های گرافن برای ایجاد پوشش‌های رسانا روی سطح منسوجات است. اثر عوامل مختلف روی میزان رسانایی پارچه نیز بررسی شده است. همچنین اثر پوشش گرافن روی تغییر رنگ، خواص مکانیکی و میزان عبور نور پارچه ها، مورد‌ شناسایی قرار گرفته است.



وی با اشاره به مراحل کار تحقیقاتی ادامه داد: در ابتدا با استفاده از پرمنگنات پتاسیم، سولفوریک اسید و آب اکسیژنه و طبق روش هامرز، پودر گرافیت تحت آمایش اکسیداسیون شیمیایی قرار گرفته و به گرافیت اکسید تبدیل شد. گرافیت اکسید به‌ دست آمده از طریق سانتریفیوژ جداسازی، چندین مرتبه شستشو و در نهایت در آب معلق شد. سپس با استفاده از حمام فراصوت، ورقه‌های گرافیت اکسید تهیه شده به گرافن اکسید چندلایه تبدیل شده که دارای گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار از قبیل هیدروکسی، اپوکسی و کربوکسیلیک است و از آن برای پوشش‌دهی نمونه پارچه‌ها استفاده شد. در مرحله بعد، محلول کلوئیدی گرافن اکسید از طریق روش‌هایی نظیر غوطه‌وری و یا پد-بچ روی سطح پارچه رسوبگذاری شد.

‌

وی افزود: برای تبدیل گرافن اکسید نارسانا به گرافن رسانا، نمونه پارچه‌های حاوی گرافن اکسید در حمام احیاء قرار گرفته که موجب زدودن عاملیت‌های اکسیژندار از سطح گرافن اکسید و تبدیل آن به گرافن شد. اثر عوامل موثر، از قبیل نوع و غلظت احیاءکننده، دما و زمان واکنش احیاء و همچنین تعداد دفعات پوشش روی رسانایی بررسی شد. نانوورقه‌های گرافیت اکسید سنتز شده از طریق میکروسکوپ الکترونی عبوری‌ شناسایی شدند. از طیف‌سنجی فرابنفش- مرئی برای‌ شناسایی میزان تغییر در رنگ پارچه‌ها و میکروسکوپ الکترونی پویشی برای نحوه پخش نانوورقه‌های گرافن روی سطح الیاف پنبه استفاده شد. میزان رسانایی نمونه پارچه‌ها از طریق روش استاندارد الکترودهای موازی بررسی شد. خواص مکانیکی (استحکام و ازدیاد طول تا حد پارگی) پارچه‌ها با استفاده از دستگاه استحکام‌سنج و پایداری پوشش ایجاد شده از طریق آزمایش ثبات سایشی بررسی شد.

نتایج نشان دهنده اثر قابل توجه نوع ماده احیاء‌کننده روی میزان رسانایی پارچه پوشیده شده به‌ وسیله‌ی گرافن و همچنین قابلیت تنظیم رسانایی پارچه با تغییر غلظت محلول گرافن اکسید و تعداد دفعات پوشش است. بررسی میکروسکوپی نمونه‌ها نشان دهنده پوشش پارچه به‌ وسیله‌ی لایه‌ای بسیار نازک از گرافن بوده که تأثیر ناچیزی روی مورفولوژی سطحی پارچه دارد. لایه گرافنی پوشیده شده دارای دوام شستشویی و مکانیکی بسیار بالا بوده و در عین حال اثر ناچیزی روی کاهش خواص مکانیکی پارچه دارد.

گرافن را می‌توان جایگزین مواد رسانای دیگر از قبیل پلیمرهای رسانا، ایندیم قلع اکسید، نانوپوشش‌های طلا و نانولوله‌های کربنی کرد که دارای مشکلاتی از قبیل عدم پوشش یکنواخت، شکنندگی زیاد، قیمت بالا، عدم جذب خوب و همچنین پایداری کم هستند. همچنین پارچه‌های به‌ دست آمده قابلیت کاربرد در تهیه انواع ادوات الکترونیکی قابل انعطاف از قبیل انواع حسگرها، خازن‌ها، الکترودها، سلول‌های خورشیدی و غیره را دارند.

نتایج این کار تحقیقاتی که به وسیله محمد شاطری خلیل آباد، دانشجوی مقطع دکتری رشته شیمی نساجی و علوم الیاف و دکتر محمد اسماعیل یزدانشناس، عضو هیات علمی دانشکده نساجی از دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد صورت گرفته، در مجله Carbohydrate Polymers منتشر شده است.
ایسنا