تهیه و بررسی مورفولوژی نانو الیاف کربن هم جهت بر پایه پلی اکریلونیتریل تهیه شده با روش الکتروریسی(قسمت اول -Part I)

بکارگیری نانوالیاف کربن بواسطه استحکام، مقاومت حرارتی و رسانایی الکتریکی بالا در ساخت نانوکامپوزیت ها بعنوان ماده تقویت کننده بسیار مورد توجه قرار گرفته است . نانوالیاف کربنی که در سالهای اخیر مورد توجه بوده و در پاره ای از موارد تجاری نیز گشته اند به روش ته نشینی و لایه گذاری بخارات کربن (CVD) بوده که قطر آنها کمتر از 10 نانومتر می باشد. علی رغم خواص فوق العاده این مواد قیمت بسیار بالائی داشته که در بسیاری موارد کاربرد آنها را محدود می نماید .از این روی اخیراً نانوالیاف کربنی بر پایه کربونیزاسیون نانوالیاف تولید شده بروش الکتروریسی از مواد آلی مانند قیر،ریون و اکثرا پلی اکریلونیتریل مورد تحقیق قرار گرفته اند . نانوالیاف کربنی ساخته شده به این روش بواسطه قطر بالاتر در مقایسه با نانوتیوبها بسیار ارزانتر می باشند. هدف از تحقیق حاضر تهیه نانوالیاف کربنی بر پایه نانوالیاف تولید شده از پلیمر پلی اکریلونیتریل شرکت پلی اکریل و تاثیر عوامل فرایندی بر ساختار آن می باشد . بدین منظور ابتدا نانوالیاف پلی اکریلونیتریل آرایش یافته در یک جهت با استفاده از فرایند الکتروریسی محلول پلی کریلونیتریل با حلال N,N دی متیل فرمامید (DMF) تهیه شد و مورفولوژی و آرایش یافتگی آنها با کمک میکروسکپی الکترونی SEM مورد مطالعه قرار گرفت . نتایج بدست آمده نشان داد که نمونه های نانوالیاف بدست آمده دارای قطری در محدوده 400-180 نانومتر بوده و آرایش یافتگی مناسبی دارند . پس از بهینه سازی فرایند الکتروریسی نمونه هائی از نانوالیاف جهت تولید نانوالیاف کربنی تهیه و در یک کوره تیوبی مورد آزمون قرار گرفتند . تهیه نانوالیاف کربنی در دو مرحله عملیات حرارتی مجزا در کوره انجام شد . در مرحله اول عملیات حرارتی نمونه های نانوالیاف در دمای 250-290C و تحت اتمسفر هوا و در زمانهای مختلف جهت پایدارسازی نمونه ها صورت گرفت و تغییرات ساختاری نمونه ها با کمک میکروسکپی الکترونی و طیف سنجی FTIR مورد مطالعه قرار گرفت. تصاویر SEM نمونه ها پس از پایدارسازی نشان داد قطر الیاف در مقایسه با قطر الیاف قبل از عملیات حرارتی کاهش یافته است منتها الیاف در بعضی قسمتها به هم می چسبند که این اتفاق با افزایش دمای پایدارسازی نانوالیاف بیشتر رخ می دهد. همچنین نتایج طیف سنجی FTIR نیز نشان داد که با پیشرفت مرحله پایدار سازی الیاف، ارتفاع پیک در منطقه 2241cm-1 کاهش نشان می یابد . نانوالیاف پایدارشده در مرحله بعدی عملیات حرارتی درمحدوده دمای 1100C-950 تحت اتمسفر آرگون در یک کوره تیوبی کربنیزه شدند . نتایج طیف سنجی FTIR و همچنینXRD نشان داد که کربونیزا سیون تا حدود زیادی صورت گرفته به نحوی که در طیف یاد شده پیک جذبی و همچنین تفرق ناشی از کریستالهای پلیمر مشاهده نگردید.

کلیدواژه ها:

نانو الیاف کربن ، الکتروریسی ، پایدارسازی ، کربنیزاسیون