الیاف نساجی میکروسکوپ الکترونی پیمایشی

الیاف نساجی میکروسکوپ الکترونی پیمایشی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

انجام پروسه میکروسکوپ الکترونی پیمایشی کربنهای فعال شده مهیا شده از الیاف نساجی اکریلیک تجاری

چکیده

میکروسکوپ الکترونی پیمایشی (SEM) برای مطالعه تغییرات بافت سطحی و ابعاد درحین کربوناسیون و اکتیواسیون سه نوع لیف نساجی اکریلیک استفاده شده است. نتایج نشان می‌‌دهند که هر دو گونه آرایش یافته و بی نظم کردن تاثیرات مستقیمی‌‌بر روی ساختار میکروسکوپی مواد کربنی خواهند گذاشت. علاوه بر این نتایج نشان می‌دهند که وجود مقدار کنی از افزودنیهای غیر عالی عمدتا دی اکسید تیتانیوم می‌‌تواند منجر به شکستگی ساختار گرافیکی شده و باعث تغییرات بافت سطحی و        واکنش پذیری مواد کربنی می‌‌شود.

کلمات کلیدی: کربن فعال شده، میکروسکوپ الکترونی؛ PAN

الیاف نساجی میکروسکوپ الکترونی پیمایشی

۱- مقدمه

اغلب توجهات رایج در زمینه مواد کربنی فعال شده (AC) مربوط به توسعه مواد جاذب جدید برای فرآیندپذیری گازی (همچون استحصال مجدد هیدروژن سبک ‌‌[۱]) و ذخیره (بصورت خاص، متان [۲]) به منظور برطرف کردن اثرات زیست محیطی استفاده از سوختها (همچون کاهش پخش گازهای SO₂ و NO_x ناشی از احتراق سوخت و دریافت و سکل (چرخش) مجدد بخارهای بنزینی در حین پر کردن تانکهای سوخت) ‍[۳] می‌‌شود. یکی از فرمهای جدید AC که در تعدادی از این کاربردها نمود و جذابیت بالاتری دارد زیاد بودن ساخت جانبی و بالا بودن ظرفیت جذب است که (منجر به کسب نرخ بالای جذب شده) و از طرف دیگر به خاطر داشتن ساختمان یکنواخت و ساختار میکروسکوپی قابل کنترل [۴]. علاوه بر این امکان ساختن اشکال و فرمهای پیوسته همچون پارچه ها و لایه های کامپوزیتی و (الیاف تاثیر ویژه ای در ساده کردن طراحی فرآیند و کاهش هزینه ها دارد ‍]۵].

همچون تمام کربنهای دمای پایین ، ساختمان ACF متشکل از صفحات لایه ای پیچیده ناقصی است که عمدتا آرایش یافته می‌‌باشند. اما ممکن است در قسمتهای خاصی از ساختار و اغلب در فواصل کوتاه، ساختارهای موازی و یا تقریبا موازی وجود دارند که اغلب تحت عنوان «توده های صفحه ای لایه ای» و یا ساختارهای میکرو کریستالی از آنها یاد می‌‌شود. مقدار نظم و آرایش فضائی نسبتا در ACF بالاست. بنابراین تفاوت آشکاری میان کربن آرامش یافته و نیافته وجود دارد. این امکان باید وجود داشته باشد که بتوانیم با استفاده از این اختلافها، نقش هر نوع کربن را در تعیین خواص مواد کربنی بصورت کلی تعیین کنیم. همانگونه که قبلا نشان دادیم چگونه ساختار میکروسکوپی داخلی بعنوان مثال بصورت مستقیم بر روی ساختار کربن می‌‌تواند تاثیرگذار باشد [۴]. در این مقاله ما به تغییرات ابعادی و تغییرات بافت سطحی لیف که درحین کربونیزاسیون و اکتیواسیون رخ می‌‌دهد توجه کردیم.

الیاف نساجی میکروسکوپ الکترونی پیمایشی

۲- تجربیات

مواد اولیه مورد استفاده برای تولید ACF سه نوع لیف نساجی اکریلیک تهیه شده بواسطه FISIPE بواسطه (پرتغال و Barreiro) و تولید شده از منومرهای اکریلیونتیریل (۹% ~) و ونیل استات می‌‌باشند. الیاف F1 و FIN فلامینت های براق ۳ دنیر تولید شده در سال ۱۹۹۵ (F1) و ۱۹۹۹ (FIN) با کمی‌‌تغییر در فرآیند تولید می‌‌باشند. لیف F2 در سال ۱۹۹۵ به فرم فلامینت ۳ دنیر مات با طول ~۶۰-MM حاوی رگه هایی از شفاف کننده نوری دی اکسید تیتانیوم تولید شد.

به منظور تولید ACF یک کوره حلقوی افقی استفاده شد. در حدود ۱۲ گرم لیف درون ابزار قایق مانند استیل ۱۰ سانتیمتری با انتهای منفذدار برای تسهیل عبور جریان گاز قرار داده شد و این مجموعه در مرکز محفظه ای با دمای ثابت قرار گرفته شد. پایدارسازی الیاف در دمای C°۳۰۰ به مدت ۲ ساعت تحت جریان ثابت  ۸۵ cm₃ min^-1 نیتروژن (N₂) اجرا شد. سپس الیاف بواسطه بالا بردن درجه حرارت با نرخ min^-1 C°۵ تا C°۸۰۰ و ماندن در آن درجه حرارت به مدت یک ساعت کربونیزه شدند. (بازده) محصول کربونیزه شده در ارتباط با جرم اولیه لیف پایدار سازی نشده ۵۲-۵۰% بود. اکتیواسیون بواسطه بالا بردن مجدد درجه حرارت min^-1 C°۱۵ تا C°۹۰۰ و سپس تحت جریان cm₃ min^-185 CO₂ قرار دادن، نگاه داشتن به مدت مناسبی به منظور کسب ماده سوخته در رنج ۹۰-۱۰% ، سپس تحت جریان قرار دادن نیتروژن و زمان دهی برای سرد شدن تا زیر C°۵۰ قبل از جداسازی ACF از کوره و ذخیره کردن درون فلاسکهای عایق و درزگیری شده صورت می‌‌گیرد. طرح تفرق پودری اشعه X با استفاده از تفرق سنج Siemens D5000 با تشعشع Cu Ka (l= 0/15406 nm) در اندازه گام ۰/۰۱° تعیین شد. میکروگرافهای الکترونی پیمایشی بعد از روکش کردن نمونه با حلال با استفاده از Zeiss DSM-942   اندازه گیری شد.

الیاف نساجی میکروسکوپ الکترونی پیمایشی

۳- بحث و نتایج

۱-۳- مورفولوژی لیف

شکل ۱ نمونه ای از تصویر SEM مربوط به الیاف کربونیزه شده را نشان می‌‌دهد.  می‌‌توان مشاهده کرد که الیاف دارای سطح مقطع لوبیا شکل بوده، گوشه های لیف کاملا صاف است و سطح جانبی اغلب الیاف شیادار است. تمام این خصوصیات در تصاویر SEM مربوط به الیاف نساجی اولیه عمل داده نشده قابل رؤیت هستند و بنابراین ما می‌‌توانیم نتیجه بگیریم که عملیات پایدارسازی پیش کربونیزاسیون در جلوگیری از جریان سیال پلیمر در حین مراحل اولیه تجزیه و (decomposition) موثر است.

نمونه ای از تصاویر SEM مربوط به الیاف فعال شده در شکل ۲ و ۳ نشان داده شده است. می‌‌توان مشاهده کرد که مورفولوژی لیف هنوز حفظ شده اما مقداری از تخریب سطحی خارجی رخ داده است. گوشه های سطح مقطع لیف معیوب شده (ناقص شده) و این محلها ممکن است بعنوان مکانهای واکنش با دی اکسیدکربن احتمالی موجود عمل کنند. به نظر می‌‌رسد که اصل هجوم و حمله بر روی سطوح جانبی لیف وابسته به نوع دقیق لیف باشد. در مورد الیاف FIN (شکل ۲) و F1 (نشان داده شده)، اغلب سطوح لیف صاف باقی مانده، اما حفره های کوچکی با قطر تقریبی ۱۰۰ نانومتر بصورت نامنظمی‌‌در طول سطح لیف پراکنده شده اند. در مورد لیف F2 (شکل ۳) از طرف دیگر کل سطوح جانبی لیف ناهموار شده است.

۲-۳- تغییرات ابعادی

میزان جمع شدگی الیاف در حین کربونیزاسیون و اکتیواسیون بواسطه آنالیزهای تعداد تصاویر SEM و نتایج تخمین زده شد. این نتایج در عناوین کلی با نتایج چاپ شده توسط سایر محققین که از الیاف با پایه pitch (قیر) استفاده کردن [۶] قابل مقایسه است و در شکل ۴ نشان داده شده است. می‌‌توان از این شکل مشاهده کرد که جمع شدگی یکنواخت نیست و علاوه بر این رفتار سه نوع الیاف مشابه و یکسان نمی‌‌باشد.

درحین کربونیزاسیون، عرض (L) الیاف تغییر چندانی نکرد. اما ارتفاع (A) الیاف F1 و FIN کاهش یافت. از طرف دیگر در حین اکتیواسیون هر دو بعد کاهش یافت. درمورد لیف FIN، بیشترین میزان جمع شدگی در حین مراحل اولیه اکتیواسیون رخ داد و ابعاد در میزان بالای ۵۰% سوختگی (burn-off) ثابت ماند. به نظر رسید که لیف F1 نسبت به لیف F2 بیشتر در برابر جمع شدگی مقاوم باشد. هر چند در هر دو نمونه به شیوه مشابه با لیف FIN، تغییرات مجددا خیلی کمتر برای محصولات سوزانده شده بالاتر از ۵۰% ، اعلام شد.

۳-۳ تغییرات ابعادی میکروکریستالی

ابعاد «میکروکریستالی» بدست آمده از ارزیابی های XRD در تحقیق قبلی ما، بحث شده است [۴]. هر چند که در این مقاله در مورد ارزش نتایج کسب شده بحث می‌‌شود. از نتایج دریافت شده که عرض میکروکریستالی، L_a ، بصورت چشمگیری برای لیف F2 (تقریبا ۶ تا ۷ نانومتر) از الیاف F1 و FIN (تقریبا ۴-۵ نانومتر) بالاتر بود. در اولین نظر به نظر می‌‌رسید که این موضوع در تناقض با شکست ساختار هندسی لایه تحریک شده بواسطه وجود دی اکسید تیتانیوم اشاره شد در بخش ۳۰۱ باشد. هر چند که این موضوع باید در ذهن زائیده شود که بعد L_a عمدتا تخمینی از نظم لایه های متمرکز شده گرافیتی است و بعد واقعی لایه های بصورت تکی نمی‌‌باشد چرا که مقدار این بعد خیلی بیشتر است. لذا نتایج حاضر پیشنهاد می‌‌کنند که منظم کردن لایه ها بصورت متمرکز زمانیکه ابعاد واقعی لایه های هندسی کاهش یابند، آسان می‌‌شود.

الیاف نساجی میکروسکوپ الکترونی پیمایشی

۴- نتایج

مطالعه پیشین، مربوط به الیاف کربن فعال شده با پایه اکریلیک نشان می‌‌دهند که مهمترین نقش بواسطه اشکال منظم و نامنظم کردن در کنترل میکروساختار مواد کربنی [۴] ایفا می‌‌شود. مطالعه حاضر علاوه بر حمایت از نتایج کشب شده قبلی نشان می‌‌دهد که دو شکل از کربن نیز می‌‌تواند تاثیر مستقیمی‌‌بر روی ساختار میکروسکوپیک مواد کربنی داشته باشد. علاوه بر این نتایج کنونی نشان می‌‌دهند که وجود مقدار کمی‌‌از مواد افزودنی غیر آلی عمدتا دی اکسید تیتانیوم، می‌‌تواند باعث شکستگی در ساختار هندسی شود و منجر به تغییر بافت سطحی و واکنش پذیری مواد کربنی شود.