تولید پارچه‌های پنبه‌ای رسانا و ضدمیکروبی چندمنظوره در کشور

 

محققان نساجی کشورمان با استفاده از نانوکامپوزیت گرافن/دی اکسید تیتانیوم موفق به ایجاد ویژگی‌های برجسته‌ای در پارچه‌های پنبه‌ای از جمله رسانایی الکتریکی و خاصیت ضد میکروبی عالی و خودتمیزشوندگی شدند و بدین طریق کیفیت پارچه‌های پنبه‌ای را بهبود بخشیدند.

به گزارش سرویس علمی ایسنا، این محققان در راستای بهبود کیفیت پارچه‌های پنبه‌ای، اقدام به بررسی تاثیر استفاده از نانوکامپوزیت‌ها در این زمینه کردند.

لقمان کریمی، دانشجوی دکترای مهندسی نساجی واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی و محقق طرح در این باره اظهار کرد: پارچه‌ی تولید شده از الیاف پنبه‌ای دارای ویژگی‌های مطلوبی همچون قابلیت جذب بالا، تنفس پذیری، راحتی و نرمی برای پوشاک است. اما خواص مکانیکی پایین الیاف، قابلیت اشتعال بالا، رشد آسان میکروارگانیسم‌ها به سبب جذب رطوبت بالا و کثیف شدن آسان، باعث محدودیت کاربرد آن در صنایع مختلف شده است. به همین دلیل انجام فرایندهای تکمیلی ویژه جهت بهبود خواص پارچه پنبه‌ای، مانند افزایش خود تمیز شوندگی، پایداری حرارتی، فعالیت ضد میکروبی و رفتارهای مکانیکی از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق برای اولین بار تأثیر کاربرد نانو کامپوزیت گرافن/دی اکسید تیتانیوم در بهبود ویژگی‌های پارچه پنبه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است.

کریمی افزود: پوشش‌دهی پارچه پنبه‌ای با نانوکامپوزیت گرافن/دی اکسید تیتانیوم، باعث شده است که پارچه‌ای با خصوصیت عالی فتوکاتالیستی تحت تابش نور فرابنفش و مرئی تولید شود. این پارچه‌ها دارای رسانایی الکتریکی و خاصیت ضد میکروبی عالی بوده و عدم سمیت آن‌ها تأیید شده است. نکته‌ی جالب این است که پارچه‌ی تولید شده در این طرح، چند منظوره (multifunction) بوده و می‌تواند در صنایع مختلف مورد بهره‌وری قرار گیرد.

کریمی در ادامه تصریح کرد: چنانچه پنبه با کاتالیست‌های نیمه هادی چون تیتانیا پوشش داده شود، لکه‌ها و میکروارگانیسم‌ها در اثر فعالیت فتوکاتالیستی بالای تیتانیا تجزیه و تخریب شده و منسوجاتی با ویژگی خود تمیزشوندگی بالا حاصل می‌شود. با این حال برخی از معایب تیتانیا کاربرد آن را در صنایع مختلف محدود می‌کند. به عنوان مثال برای فعال شدن فعالیت فتوکاتالیستی این ماده، تابش نور ماورای بنفش نیاز است. نور خورشید شامل درصد کمی، حدود پنج درصد، نور ماورای بنفش است که در مقایسه با نور مرئی، که ۴۵ درصد نور خورشید را شامل می‌شود، بسیار کم است.

محقق طرح خاطرنشان کرد: در این تحقیق برای حل این مشکل و تولید فتوکاتالیست با کارایی بالا، از گرافن به عنوان جزء دوم کامپوزیت (در کنار تیتانیا) استفاده شده است. این نانوکامپوزیت دارای قدرت جذب بالای رنگ و مواد آلی، ناحیه‌ی جذب نور گسترده و قابلیت انتقال الکترونی بالا است. بازده بالاتر و فعال بودن تحت تابش نور مرئی، باعث برتری این نانوکامپوزیت در مقایسه با دی اکسید تیتانیوم به تنهایی می‌شود.

وی گفت: فرآیند نانو فتوکاتالیستی با استفاده از نیمه هادی‌های نانوساختار، مانند نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، به عنوان گزینه‌ای مؤثر در تجزیه و معدنی شدن ترکیباتی آلی، همانند پساب مربوط به رنگزاها شناخته شده است. از مزایای این روش نسبت به سایر روش‌ها می‌توان به معدنی شدن کامل ترکیبات آلی، نداشتن معضل پسماند و انجام فرآیند در دما و فشار ملایم اشاره کرد.

محقق طرح در مورد فرایند انجام این پژوهش گفت: در ساخت و بررسی خواص پارچه، ابتدا نانوصفحات اکسید گرافن تولید شد. در ادامه فرایند تکمیل پارچه‌ی پنبه‌ای با اکسید گرافن صورت گرفت. برای این منظور کالای پنبه‌ای به مدت ۴۵ دقیقه در حمام اکسید گرافن غوطه‌ور شد و سپس جهت تثبیت نانوصفحات اکسید گرافن روی کالا، به مدت ۳۰ دقیقه در آون با دمای ۸۰ درجه سانتی‌گراد قرار داده شد. در پایان نیز جهت سنتز نانو کامپوزیت گرافن/ دی اکسید تیتانیوم، سنتز در محل دی اکسید تیتانیوم و احیای شیمیایی اکسید گرافن بصورت همزمان با استفاده از محلول تری کلرید تیتانیوم انجام شد.

کریمی خاطرنشان کرد: در این تحقیقات جهت بررسی ساختار و خواص ضدمیکروبی و فتوکاتالیستی محصول نهایی نیز از آزمون‌ها‌ی XRD، FE-SEM و UV-Vis استفاده شده است.

یافته‌های این پژوهش که حاصل همکاری لقمان کریمی، دکتر محمد اسماعیل یزدانشناس و دکتر محمد میرجلیلی از اعضای هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد، دکتر رامین خواجوی و دکتر ابوسعید رشیدی از اعضای هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب است، در مجله‌ی Cellulose منتشر شده است.