|
فناوري توليد نانوالياف در
مقياس آزمايشگاهي و صنعتي و بکارگيري آن در صنعت
خلاصه :
نانوالياف، يکي از ساختارهاي نانومتري مورد توجه متخصصان فناوري
نانو است که در زمينه‌هاي متنوعي از جمله فيلتراسيون، پزشکي،
مهندسي محيط زيست، انرژي و الکترونيک مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
اين نانوساختارها را به روشهاي مختلفي نظير الکتروريسي، کشش، قالب
سنتزي، جداسازي فازي و خودآرايي توليد مي‌کنند.
يکي از رايج‌ترين روشهاي ساخت نانوالياف روش الکتروريسي است که
دانش فني آن در داخل کشور در مقياس صنعتي و آزمايشگاهي وجود دارد.
البته روش الکتروريسي به چند طريق انجام مي شود که شامل روش نازلي
و بدون نازل است. در روش نازلي نانوالياف از نوک سرنگ باردار به
سطح جمع کننده نانوالياف پاشيده مي شود ولي در روش غير نازلي
نانوالياف از درام داراي بار الکتريکي جدا مي‌شوند. بديهي است ساخت
دستگاههاي آزمايشگاهي و صنعتي توليد نانوالياف نياز به شناخت کافي
از فرايند توليد نانو الياف و بکارگيري ابزار مناسب جهت دستيابي به
نتايج مطلوب دارد.
شرکت فناوران نانومقياس در زمينه ساخت دستگاههاي توليد کننده نانو
الياف و محصولات مرتبط فعاليت مي‌کند. در حال حاضر اين شرکت
توليدکننده انواع دستگاه الکتروريسي نازلي و بدون نازل در مقياس
آزمايشگاهي و صنعتي مي باشد.
يکي از تجهيزات مورد نياز براي توليد نانو الياف، دستگاه ولتاژ
بالا است. توسط اين دستگاه ولتاز مورد نياز بين دوالکترود ايجاد
مي‌گردد و نانوالياف در ميدان الکتريکي شکل گرفته توليد مي‌شود.
اختلاف پتانسيل از عوامل مهمي است که بر مقدار توليد و ضخامت
نانوالياف تاثير گذار است اين دستگاه علاوه بر الکتروريسي
کاربردهاي متنوعي دارد که عبارتند از استفاده در روش پلاسما، SEM،
TEM، XRD و الکتروفورز موئينه. شرکت فناروان نانومقياس با داشتن
دانش فني توليد دستگاه ولتاژ بالا اقدام به ساخت تجهيزاتي مانند
الکتروفورز موئينه نيز نموده است. در حال حاضر امکان تهيه ولتاژهاي
بالا در ابعاد کوچک تا 100 کيلو ولت در اين شرکت وجود دارد و
دستگاههاي جديد مبتني بر قابليت برنامه ريزي طراحي و ساخته
مي‌شوند.
از دستگاه‌هايي که در روش نازلي استفاده مي شود دستگاه پمپ سرنگي
است که کاربردهاي متنوعي در آزمايشگاه‌هاي شيمي، بيولوژيکي و حتي
بيمارستاني دارد. در حال حاضر شرکت فناوران نانو مقياس دستگاه
مذکور را با دقت بالا، که قادر به تزريق با دقت‌هاي در حد 100 نانو
ليتر در دقيقه و حتي دقيق‌تر هستند و همچنين انواع قابل
برنامه‌ريزي آنها را توليد مي‌کند.
شرکت فناوران نانو مقياس با توجه به توليد انواع تجهيزات مورد نياز
دستگاه توليد نانو الياف اقدام به ساخت و بهينه‌سازي دستگاههاي
کامل الکتروريسي نازلي آزمايشگاهي با قابليت کنترل پارامترهاي مهم
الکتروريسي نموده و تا کنون بيش از 10 دستگاه به فروش رسانده است.
از ديگر دستاوردهاي اين شرکت توليد دستگاه الکتروريس بدون نازل
آزمايشگاهي است که در ماه‌هاي اخير به بازار عرضه شده است.
اين دستگاه داراي قابليت‌هاي ارتقا يافته حتي در مقايسه با
مشابه‌هاي خارجي براي تحقيقات آزمايشگاهي بر روي نانوالياف پليمري
است. اين دستگاه قابليت کنترل همه پارامترها توسط پانل و صفحه
نمايشگر ديجيتالي را دارد. همچنين اين دستگاه داراي سيستم تامين
کننده اختلاف ولتاژ قابل کنترل از صفر تا 50 کيلوولت با نمايشگر
ديجيتالي ولتاژ است. اين دستگاه برخلاف ساير دستگاههاي
الکتروريسي، از اندازه کوچک‌تر و وزن کمتري برخوردار است و امکان
استقرار آن در آزمايشگاه به راحتي ميسر است.
اين دستگاه جهت توليد نانوالياف پليمري/سراميكي در مقادير زياد
آزمايشگاهي طراحي و ساخته شده است و در نهايت به صورت لايه‌اي از
نانوالياف روي سطح جمع‌كننده (كالكتور) تشكيل مي‌شود. نرم‌افزار
اين دستگاه بنحوي برنامه‌ريزي شده است كه امكان كنترل كليه
پارامترها از قبيل فاصله جمع‌كن، سرعت چرخش درام، سرعت كشش
سابستريت، ميزان كشش سابستريت، جهت كشش، زمان كاركرد دستگاه براحتي
(حتي زمان كاركرد دستگاه) براي كاربر مهيا باشد. دماي داخل دستگاه
از دماي محيط تا 50 درجه سانتي‌گراد قابل كنترل بوده و جهت خروج
بخارات حلال هواكش با امكان برنامه‌ريزي زمان كاركرد در پشت دستگاه
تعبيه شده است.
با بکارگيري انواع دستگاههاي توليدکننده نانوالياف در مراکز
تحقيقاتي مي‌توان نتايج جالب توجهي بدست آورد. همچنين سيستم‌هاي
زيرمجموعه اين دستگاه‌ها نظير سيستم‌هاي ولتاژ بالا و پمپ سرنگي
مي‌توانند به منظور تکميل تجهيزات آزمايشگاهي خريداري شده و در
زمينه‌هاي مرتبط مورد استفاده قرار گيرند.
با پوشش‌دهي يک لايه از نانوالياف بر روي کاغذ سلولزي فيلتر هوا
بدون افزايش افت فشار کارايي و طول عمر فيلتر بهبود مي يابد.
کارايي فيلتر وابسته به ميزان پوشش دهي و ضخامت نانوالياف است.
فيلترهايي که در حال حاضر در نيروگاه‌ها استفاده مي‌شوند کارايي در
حدود80 درصد دارند که با پوشش‌دهي نانوالياف به 92-91 درصد افزايش
دهد که اين موضوع براي صنايع نيروگاهي بسيار حائز اهميت است.
شرکت فناوران نانو مقياس در حال حاضر موفق شده است که دستگاه صنعتي
توليد نانوالياف را براي پوشش دهي انواع فيلترهاي نيروگاهي و
خودرويي توليد کند و به مشتريان عرضه نمايد. با استفاده از خط
توليد صنعتي نانوالياف اين شرکت، توليد نانوالياف مورد نياز براي
کاربردهاي متنوعي در مقياس صنعتي امکان‌پذير خواهد بود. توليد
نانوالياف با روشي که در اختيار شرکت مذکور قراردارد در مقايسه با
روشهاي ديگر ارزان‌تر بوده و در عين حال کيفيت محصولات توليدي،
بالاتر از نمونه‌هاي عادي است.
دستگاه صنعتي اين شرکت قادر است تا حدود 1000متر مربع در ساعت را
با نانوالياف پوشش دهد؛ در اين دستگاه کاغذ فيلتر معمولي را با يک
لايه از نانوالياف به منظور کارايي و طول عمر فيلتر پوشش داده
مي‌شود. در اين دستگاه يک درام در داخل حمام محلول پليمري غوطه‌ور
شده و با اعمال ولتاژ بالا به محلول صدها جت پليمري از سطح درام به
سمت جمع کننده‌اي که در بالاي آن قرار دارد و داراي ولتاژ بالاي
مخالف است شتاب مي‌گيرد و در نهايت لايه‌اي از نانو الياف روي سطح
جمع کننده (کالکتور) تشکيل مي‌شود. جهت امکان پوشش سوبستريت‌هاي
مختلف (از قبيل فيلتر، پارچه،کاغذ و...) سيستم کشش فيلتر در اين
دستگاه تعبيه شده است.
اين دستگاه در هر بار اجراي دستور الکتروريسي، امکان بررسي تأثير
تغييرات يک يا چند پارامتر در توليد نانوفيبرها را فراهم مي‌کند و
زمان مورد نياز جهت بررسي پارامترهاي موثر الکتروريسي را به مقدار
زيادي کاهش مي‌دهد. با استفاده از اين دستگاه مي‌توان اثراتي مانند
اثر تغييرات سرعت تزريق محلول پليمر، سرعت حرکت نازل، فاصله
الکتروريسندگي و سرعت چرخش درام را در خواص نهايي نانوفيبرهاي
پليمري بررسي نموده و شرايط بهينه را در حداقل زمان ممکن به دست
آورد.
در حال حاضر شرکت توليدي صنعتي بهران فيلتر نيز اقدام به خريد
دستگاه توليد نانوالياف در مقياس صنعتي از شرکت فناوران نانو مقياس
به منظور توليد فيلترهاي نيروگاهي، نموده است.
|
