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.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۶
کد مقاله
TXT16
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تعیین خصوصیات مکانیکی و ساختاری نانوفیبرهای کربنی مشتق شده از PAN با ریسیدگی الکتریکی
نام انگلیسی
Mechanical and structural characterization of electrospun PAN-derived carbon nanofibers
تعیین خصوصیات مکانیکی و ساختاری نانوفیبرهای کربنی مشتق شده از PAN با ریسیدگی الکتریکی
چکیده
خواص مکانیکی و ساختاری نانو فیبرهای کربنی مشتق شده از PAN که منحصرا به صورت الکتریکی تابیده یا ریسیده شده در این مقاله ارائه شده است. طیفهای EELS نانوفیبرهای کربنیزه شده نشان می‌دهند که اتمها تقریبا به ۸۰% پیوند SP2 و حدود ۲% پیوند SP3 تقسیم می‌شوند. این خصیصه با بی‌نظمی‌های ساختاری مشاهده شده در الیاف توافق دارد. تصاویر TEM یک ساختار پوست- مغزدار در برش عرضی الیاف را نشان می‌دهد. ناحیه پوست شامل سطوح لایه‌دار می‌باشند که غالبا بصورت موازی با سطح جهت گرفته‌اند اما چندین ریزه بلور در ناحیه پوست وجود دارد که با توجه به محور بلند الیاف جهت نگرفته‌اند. آنالیز ریز احتراق، ۵/۸۹% کربن، ۹/۳% نیتروژن، ۰۸/۳% اکسیژن و ۳۳% هیدروژن را نشان می‌دهد. آزمون مکانیکی بر روی نانوفیبرهای منحصرا کربونیزه شده به طول چند میکرون و قطر صدها نانومتر انجام شده‌اند. ضریب خمش بوسیله روش رزونانس مکانیکی اندازه‌گیری شد و ضریب میانگین ۶۳GPa بدست آمد. نیروی شکستگی اندازه‌گیری شده با استفاده از توزیع آماری ویبول آنالیز شد. متناسب کردن فشار شکستگی ویبول با این توزیع آماری نتیجه ۰/۶۴GPa را با احتمال کاهش ۶۳% بدست آورد.
نانوفیبرهای کربنی شبیه دیگر نانو ساختارهای شبیه تک بعدی نظیر نانوسیم و نانولوله اخیرا مورد توجه بیشتری قرار گرفته‌اند. این امر به علت کاربرد بالقوه آنها به عنوان مواد کنترل گرما برای تقویت کردن چند سازه‌ها ، کاتالیز کردن دمای بالا ، جداسازی بر اساس غشا به عنوان اجزای نانوالکترونیک‌ها و فوتونیک‌ها می‌باشد.
الیاف کربنی نوعی یا بوسیله پیرولیز الیاف تابیده شده از یک پیش ماده آلی (مانند پلی‌آکریلو نیتریل PAN یا ماده قیر مانند دیگر) تولید می‌شوند و یا بوسیله رسوبگذاری شیمیایی بخار(CVD) تولید می‌شوند. روش ریسندگی فقط می‌تواند الیاف کربنی در مقیاس ریز تولید کند (قطر بزرگتر از ۵ میکرومتر). CVD می تواند الیاف کربنی با قطرهای از چندین میکرون تا ۱۰nm را بسازد.
اخیرا الیاف کربنی بوسیله پیرولیز نانوفیبرهای الکتروریسندگی شده با PAN و مواد قیر مانند با قطرهای نوعی به ترتیب چند صد نانومتر و چندین میکرون تولید می‌شوند، اما ساختار و خواص مکانیکی نانوفیبرهای کربنی تولید شده از پیش ماده پلیمری الکتروریسندگی شده ، بسیار نامعلوم است. هدف این مقاله تعیین خصوصیات ساختاری و بدست آوردن ضریب و استحکام نانوفیبرهای کربنی مشتق شده از PAN که بصورت الکتریکی تابیده شده‌اند، می‌باشد.
این مقاله در ابتدا تعیین خصوصیات ساختاری و ترکیب شیمیایی تابیده مانندها (شبه تابیده‌ها) (sa-spun) پیش از آن نانوفیبرهای کربونیزه شده را ارائه می‌دهد. بررسی ضریب خمش و کاهش فشار نانوفیبرهای کربونیزه شده در مرحله بعدی ارائه می‌شوند.
نانوفیبر کربنی PAN ریسیدگی الکتریکی
روش آزمایشگاهی
تمام مواد بدون خالص‌سازی بیشتر مورد استفاده قرار گرفتند. پلی‌آکریلونیتریل (PAN) با میانگین وزن مولکولی به طور جزئی در N و –N دی‌میتل فرمامید (DMF) حرارت داده شده ، حل شدند تا یک محلول ۸% وزنی حاصل شود. محلولهای پلیمری با یک سرنگ ۵ml و توسط یک سوزن زیر پوستی با قطر داخلی ۰/۱mm الکترو تابیده شدند. فشار هوای ۱۵۰mbar به محلول اعمال شد تا سرعت جریان را کنترل کند. یک الکترو مسی در محلول پلیمری قرار داده شد و محلول خارج شده بر روی لبه تیز یک دیسک جمع کننده متوقف شده تابیده شد (برای جزئیات بیشتر گروه تئوران را ببینید). قدرت میدان الکتروستاتیک در ۰/۹kv/cm نگهداشته شد و سرعت خطی لبه دیسک جمع کننده v=5m/s بود. تمام آزمایشها در هوا و در دمای اتاق انجام شدند. الیاف PAN تابیده مانند (as-spun) بر روی سوبسترای اکسیدآلومینیوم (آلومینا) که به لبه چرخ جمع کننده متصل بود ، جمع می‌شد. برای کربونیزه کردن ، سوبستراها در یک کوره لوله‌ای قرار داده می‌شد و در هوا به مدت ۳۰ دقیقه و در دمای ۲۵۰ درجه سانتیگراد پایدار می‌شد.
نانوفیبر کربنی PAN ریسیدگی الکتریکی
نتایج و بحث
مواد و تعیین خصوصیات ساختاری
شکل ۲ میکروگرافهای SEM پلیمر الکترو تابیده و نانوفیبرهای کربونیزه شده با بزرگنمایی‌هایی متفاوت را نشان می‌دهد. پس از زمان جمع‌آوری یک ساعته، فیبرهای پلیمری الکتروتابیده همانگونه که در شکلهای ۲a,b نشان داده شده یک کفپوش کوچک متراکم با درجه تخلخل تقریبا ۳۰% و ضخامت ۵۰ میکرومتر را تشکیل می‌دهند. فیبرهای منحصر به فرد، شکل ۲b یک برش عرضی یکنواخت با قطر میانگین دارند اما در چند مورد حبابهایی ظاهر می‌شود. این حبابها به علت ناپایداری مویینگی می‌باشد. در نمونه‌های معین ، اتصالی بین فیبرهای جمع‌آوری شده مشاهده می‌شود که احتمالا در طی فرآیند ته‌نشست فیبرها تشکیل شده است. پس از فرآیند کربونیزه کردن (شکلهای d , 2c) کفپوشهای کوچک شکل خود را حفظ می‌کنند و قطر میانگین آنها تا منقبض می‌شود.
ریز احتراق و پیرولیز کفپوشهای کوچک کربونیزه شده نشان می‌دهد که نانوفیبرهای کربونیزه شده شامل ۴۷/۸۹% کربن، مقداری نیتروژن (۹۳/۳%) و مقداری اکسیژن (۰۸/۳%) و مقدار کمی هیدروژن(۳۳/۰%) می‌باشد. حضور نیتروژن به علت پیوندهای C-N که نوعا هنگامی که دمای نهایی فرآیند در اعمال گرما کمتر از ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد است، در الیاف کربنی PAN یافت می‌شود، آشکار است.
نانوفیبر کربنی PAN ریسیدگی الکتریکی
تعیین خصوصیات مکانیکی
برای بدست آوردن ضریب خمش نانوفیبرهای کربنی از روش رزونانس مکانیکی استفاده شده است. شکل۱۰ یک مثال از نانوفیبر قرارگرفته در رزونانس اصلی بوسیله راه‌انداز یا محرک پیزوالکتریک را نشان می‌دهد. فاکتور کیفیت (Q)که برای نانوفیبرها اندازه‌گیری شده در محدوده ۱۸۰ تا ۲۶۰ می‌باشد. Q پایین ممکن است ساختار تربواستراتیک نانوفیبرها را ایجاد نماید. وابستگی دامنه به فرکانس (برای ولتاژ ثابت) همانگونه که برای ارتعاش هماهنگ میرا شده انتظار می‌رود ، تقریبا لوزتسی است (شکل ۱۱ را ببینید). الیاف شکل ۱۱ فاکتور کیفیت Q=250 و ضریب خمش E=75Gpa را دارد.
نانوفیبر کربنی PAN ریسیدگی الکتریکی
نتیجه‌گیری
این کار تحقیقاتی ساخت الیاف کربنی الکتروتابیده مشتق شده از PAN، که سپس با توجه به قطرهایی در محدوده ۵۰ تا ۲۵۰nm کربونیزه شدند، را به طور خلاصه توصیف می‌کند. تولید این نانوفیبرها، یک مرحله مهم در زمینه بررسی ساختار و خواص آنها، را ارائه می‌دهد و نیز مرحله مهمی، در خصوص توسعه بیشتر آنها جهت کاربرد بالقوه در چندسازه‌ها یا بعنوان اجرای منحصر بفرد، را فراهم می‌نماید. درجه بالایی از جهت یافتگی نانوفیبرهای تابیده مانند (as-spun) حاصل شده که می‌تواند بوسیله ساختار تشکیل شده در طی فرآیند الکتروتابیدگی توضیح داده شود. طیفهای EELS الیاف کربونیزه شده نشان می‌دهد که اتمهای کربن به تقریبا ۸۰% پیوند sp2 و تقریبا ۲۰% پیوند sp3 تقسیم می‌شوند که با بی‌نظمی ساختاری مشاهده شده در الیاف توافق دارد.
تصاویر SEM و TEM یک ساختار پوست- مغز در برش الیاف نشان می‌دهد: ناحیه پوستشامل صفحات لایه‌ای است که غالبا موازی با سطح جهت گرفته‌اند اما چند ریز بلور در ناحیه پوست وجود دارد، بنابراین صفحات لایه‌ای نسبت به محور طولی الیاف جهت نگرفته‌اند. چنین ساختار توربواستراتیک قبلا گزارش شده است. نتایج ریز احتراق یک کفپوش نانوفیبری کربونیزه شده ۵/۸۹ کربن و ۹/۳% نیتروژن ، ۰۸/۳% اکسیژن و ۳۳/۰% هیدروژن را نشان داد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
