فناوری تولید نانوالیاف در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی و بکارگیری آن در صنعت

فناوری تولید نانوالیاف :: نانوالیاف، یکی از ساختارهای نانومتری مورد توجه متخصصان فناوری نانو است که در زمینه‌های متنوعی از جمله فیلتراسیون، پزشکی، مهندسی محیط زیست، انرژی و الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نانوساختارها را به روش‌های مختلفی نظیر الکتروریسی، کشش، قالب سنتزی، جداسازی فازی و خودآرایی تولید می‌کنند.
یکی از رایج‌ترین روشهای ساخت نانوالیاف روش الکتروریسی است که دانش فنی آن در داخل کشور در مقیاس صنعتی و آزمایشگاهی وجود دارد. البته روش الکتروریسی به چند طریق انجام می شود که شامل روش نازلی و بدون نازل است. در روش نازلی نانوالیاف از نوک سرنگ باردار به سطح جمع کننده نانوالیاف پاشیده می شود ولی در روش غیر نازلی نانوالیاف از درام دارای بار الکتریکی جدا می‌شوند. بدیهی است ساخت دستگاههای آزمایشگاهی و صنعتی تولید نانوالیاف نیاز به شناخت کافی از فرایند تولید نانو الیاف و بکارگیری ابزار مناسب جهت دستیابی به نتایج مطلوب دارد.

شرکت فناوران نانومقیاس در زمینه ساخت دستگاه‌های تولید کننده نانو الیاف و محصولات مرتبط فعالیت می‌کند. در حال حاضر این شرکت تولیدکننده انواع دستگاه الکتروریسی نازلی و بدون نازل در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی می باشد.

یکی از تجهیزات مورد نیاز برای تولید نانو الیاف، دستگاه ولتاژ بالا است. توسط این دستگاه ولتاز مورد نیاز بین دوالکترود ایجاد می‌گردد و نانوالیاف در میدان الکتریکی شکل گرفته تولید می‌شود. اختلاف پتانسیل از عوامل مهمی است که بر مقدار تولید و ضخامت نانوالیاف تاثیر گذار است این دستگاه علاوه بر الکتروریسی کاربردهای متنوعی دارد که عبارتند از استفاده در روش پلاسما، SEM، TEM، XRD و الکتروفورز موئینه. شرکت فناروان نانومقیاس با داشتن دانش فنی تولید دستگاه ولتاژ بالا اقدام به ساخت تجهیزاتی مانند الکتروفورز موئینه نیز نموده است. در حال حاضر امکان تهیه ولتاژهای بالا در ابعاد کوچک تا ۱۰۰ کیلو ولت در این شرکت وجود دارد و دستگاه‌های جدید مبتنی بر قابلیت برنامه ریزی طراحی و ساخته می‌شوند.

از دستگاه‌هایی که در روش نازلی استفاده می شود دستگاه پمپ سرنگی است که کاربردهای متنوعی در آزمایشگاه‌های شیمی، بیولوژیکی و حتی بیمارستانی دارد. در حال حاضر شرکت فناوران نانو مقیاس دستگاه مذکور را با دقت بالا، که قادر به تزریق با دقت‌های در حد ۱۰۰ نانو لیتر در دقیقه و حتی دقیق‌تر هستند و همچنین انواع قابل برنامه‌ریزی آنها را تولید می‌کند.

شرکت فناوران نانو مقیاس با توجه به تولید انواع تجهیزات مورد نیاز دستگاه تولید نانو الیاف اقدام به ساخت و بهینه‌سازی دستگاه‌های کامل الکتروریسی نازلی آزمایشگاهی با قابلیت کنترل پارامترهای مهم الکتروریسی نموده و تا کنون بیش از ۱۰ دستگاه به فروش رسانده است. از دیگر دستاوردهای این شرکت تولید دستگاه الکتروریس بدون نازل آزمایشگاهی است که در ماه‌های اخیر به بازار عرضه شده است.

این دستگاه دارای قابلیت‌های ارتقا یافته حتی در مقایسه با مشابه‌های خارجی برای تحقیقات آزمایشگاهی بر روی نانوالیاف پلیمری است. این دستگاه قابلیت کنترل همه پارامترها توسط پانل و صفحه نمایشگر دیجیتالی را دارد. همچنین این دستگاه دارای سیستم تامین کننده اختلاف ولتاژ قابل کنترل از صفر تا ۵۰ کیلوولت با نمایشگر دیجیتالی ولتاژ است. این دستگاه برخلاف سایر دستگاه‌های الکتروریسی، از اندازه کوچک‌تر و وزن کمتری برخوردار است و امکان استقرار آن در آزمایشگاه به راحتی میسر است.

این دستگاه جهت تولید نانوالیاف پلیمری/سرامیکی در مقادیر زیاد آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است و در نهایت به صورت لایه‌ای از نانوالیاف روی سطح جمع‌کننده (کالکتور) تشکیل می‌شود. نرم‌افزار این دستگاه بنحوی برنامه‌ریزی شده است که امکان کنترل کلیه پارامترها از قبیل فاصله جمع‌کن، سرعت چرخش درام، سرعت کشش سابستریت، میزان کشش سابستریت، جهت کشش، زمان کارکرد دستگاه براحتی (حتی زمان کارکرد دستگاه) برای کاربر مهیا باشد. دمای داخل دستگاه از دمای محیط تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد قابل کنترل بوده و جهت خروج بخارات حلال هواکش با امکان برنامه‌ریزی زمان کارکرد در پشت دستگاه تعبیه شده است.

با بکارگیری انواع دستگاه‌های تولیدکننده نانوالیاف در مراکز تحقیقاتی می‌توان نتایج جالب توجهی بدست آورد. همچنین سیستم‌های زیرمجموعه این دستگاه‌ها نظیر سیستم‌های ولتاژ بالا و پمپ سرنگی می‌توانند به منظور تکمیل تجهیزات آزمایشگاهی خریداری شده و در زمینه‌های مرتبط مورد استفاده قرار گیرند.

با پوشش‌دهی یک لایه از نانوالیاف بر روی کاغذ سلولزی فیلتر هوا بدون افزایش افت فشار کارایی و طول عمر فیلتر بهبود می یابد. کارایی فیلتر وابسته به میزان پوشش دهی و ضخامت نانوالیاف است. فیلترهایی که در حال حاضر در نیروگاه‌ها استفاده می‌شوند کارایی در حدود۸۰ درصد دارند که با پوشش‌دهی نانوالیاف به ۹۲-۹۱ درصد افزایش دهد که این موضوع برای صنایع نیروگاهی بسیار حائز اهمیت است.

شرکت فناوران نانو مقیاس در حال حاضر موفق شده است که دستگاه صنعتی تولید نانوالیاف را برای پوشش دهی انواع فیلترهای نیروگاهی و خودرویی تولید کند و به مشتریان عرضه نماید. با استفاده از خط تولید صنعتی نانوالیاف این شرکت، تولید نانوالیاف مورد نیاز برای کاربردهای متنوعی در مقیاس صنعتی امکان‌پذیر خواهد بود. تولید نانوالیاف با روشی که در اختیار شرکت مذکور قراردارد در مقایسه با روش‌های دیگر ارزان‌تر بوده و در عین حال کیفیت محصولات تولیدی، بالاتر از نمونه‌های عادی است.

دستگاه صنعتی این شرکت قادر است تا حدود ۱۰۰۰متر مربع در ساعت را با نانوالیاف پوشش دهد؛ در این دستگاه کاغذ فیلتر معمولی را با یک لایه از نانوالیاف به منظور کارایی و طول عمر فیلتر پوشش داده می‌شود. در این دستگاه یک درام در داخل حمام محلول پلیمری غوطه‌ور شده و با اعمال ولتاژ بالا به محلول صدها جت پلیمری از سطح درام به سمت جمع کننده‌ای که در بالای آن قرار دارد و دارای ولتاژ بالای مخالف است شتاب می‌گیرد و در نهایت لایه‌ای از نانو الیاف روی سطح جمع کننده (کالکتور) تشکیل می‌شود. جهت امکان پوشش سوبستریت‌های مختلف (از قبیل فیلتر، پارچه،کاغذ و…) سیستم کشش فیلتر در این دستگاه تعبیه شده است.

این دستگاه در هر بار اجرای دستور الکتروریسی، امکان بررسی تأثیر تغییرات یک یا چند پارامتر در تولید نانوفیبرها را فراهم می‌کند و زمان مورد نیاز جهت بررسی پارامترهای موثر الکتروریسی را به مقدار زیادی کاهش می‌دهد. با استفاده از این دستگاه می‌توان اثراتی مانند اثر تغییرات سرعت تزریق محلول پلیمر، سرعت حرکت نازل، فاصله الکتروریسندگی و سرعت چرخش درام را در خواص نهایی نانوفیبرهای پلیمری بررسی نموده و شرایط بهینه را در حداقل زمان ممکن به ‌دست آورد.

در حال حاضر شرکت تولیدی صنعتی بهران فیلتر نیز اقدام به خرید دستگاه تولید نانوالیاف در مقیاس صنعتی از شرکت فناوران نانو مقیاس به منظور تولید فیلترهای نیروگاهی، نموده است.

————————————————————————————

این مطلب را نیز بخوانید
پیشنهاد سردبیر : اشتباهات رایج در شستشوی شلوار جین

————————————————————————————
تحریریه مجله نساجی کهن
ارسال مقالات و ترجمه جهت انتشار در سایت : info@kohanjournal.com