اسم الباحث:هدى محمد شروف

اسم المشرف :الدكتور المهندس زياد سفّور

العنوان :دراسة استخدام المعالجة النهائية بتقنية النانو لإكساب الأقمشة خصائص التوصيل الكهربائي ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية

العنوان باللغة الإنكليزية :Studying the Use of Nanofinishing to Give Fabrics Electrical Conductivity and Anti-UV Properties

العام :2022

القسم :هندسة الغزل والنسيج

الملخص:استخدمت تقنية النانو في المعالجة النهائية للمنسوجات لإضفاء وظائف جديدة أكثر تعقيداً على الركائز النسيجية. وقد وظفت الجسيمات النانوية المعدنية على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من المجالات نظراً لمزاياها الكيميائية والفيزيائية المميزة للتطبيقات المحتملة، مثل الخلايا الشمسية والإلكترونيات والتحفيز الضوئي.في هذا البحث، تمت معالجة قماش قطني بعدد من الأكاسيد المعدنية بغرض إكساب الأقمشة خصائص وظيفية جديدة لم تمتلكها من قبل هي التوصيل الكهربائي ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية. لا تمتلك الأكاسيد المعدنية عموماً أي نوع من الألفة تجاه الأقمشة القطنية، لذلك تم تحضير معلقات للمعالجة تتضمن أوكسيد معدني بالإضافة إلى بوليمير يعمل كمادة لاصقة تربط الأوكسيد المعدني بسطح القماش، مشكلاً ما يمكن تسميته بالمادة المركبة.تضمنت البوليمرات المستخدمة بوليميراً غير ناقل للتيار الكهربائي وهو بولي ڤينيل البيروليدون، وبوليميراً معروفاً بناقليته المرتفعة للتيار وهو البولي أنيلين. وذلك بهدف معرفة تأثير استخدام الأكاسيد المعدنية في إكساب الأقمشة القطنية خاصية التوصيل الكهربائي.تضمنت الأكاسيد المستخدمة، أكاسيد الزنك والنحاس والحديد وجميعها ذات أبعاد نانومترية. وهي ذات خصائص فريدة أهمها التوصيل الكهربائي وامتصاص الأشعة فوق البنفسجية ومقاومة البكتيريا، إضافة إلى انخفاض سميتها وعدم تأثيرها على صحة الإنسان.تم تحضير كل أوكسيد معدني بطريقتين مختلفتين، بتغيير البادئ أو بتغيير درجة حرارة التحضير. ثم توصيفها واختيار ثلاثة أكاسيد تمتلك الخصائص الأفضل للتطبيق. تضمن التوصيف الاختبارات التالية: مطيافية الأشعة تحت الحمراء ذو تحويل فورييه (FTIR)، التوصيف باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وجهاز انعراج الأشعة السينية (XRD).بعد تحضير الأكاسيد واختيار الأكاسيد الثلاثة المعتمدة لتتمة الاختبارات، تم تحضير معلقات المعالجة.كما تمت معالجة عدد من العينات بالأكاسيد وحدها من دون استخدام أي بوليمرات، لنفي احتمال كون بولي ڤينيل البيروليدون قد عمل دور عازل بين جسيمات الأكاسيد وبالتالي خفض من توصيل التيار الكهربائي.أجريت الاختبارات الوظيفية (اختبار الناقلية الكهربائية واختبار النفاذية للأشعة فوق البنفسجية) على جميع العينات المعالجة (عددها 48 عينة). وقد تبين أن أفضل العينات المعالجة في التوصيل الكهربائي هي تلك المعالجة بأوكسيد النحاس (5%) والبولي أنيلين، حيث وصلت قيمة الناقلية الكهربائية إلى (40 S.cm^-1). أما من حيث صد الأشعة فوق البنفسجية، فقد كانت العينات المعالجة بالأكاسيد وبولي ڤينيل البيروليدون هي الأفضل حيث قاربت النفوذية للأشعة الصفر على كامل مجال الأشعة فوق البنفسجية تقريباً.في النهاية اختيرت أفضل العينات من حيث الناقلية الكهربائية لإجراء الاختبارات الميكانيكية عليها، بالإضافة إلى العينة المرجعية. حيث أجريت الاختبارات ثلاث مرات ثم أخذ المتوسط الحسابي للنتيجة. وقد وجد أن المتانة قد انخفضت مقارنة مع العينة المرجعية، كما حدث انخفاض في وزن الأقمشة المعالجة بعد اختبار الاحتكاك. أثرت كل من عمليتي الغسيل والاحتكاك على الخصائص الوظيفية المكتسبة للعينات المعالجة. إذ ازدادت المقاومة الكهربائية للعينات بعد عمليتي الغسيل والإحتكاك. كما أدت هذه الاختبارات أيضاً إلى ازدياد النفاذية للأشعة فوق البنفسجية للعينات المختبرة.  يتضح من اختبار الصلابة، ازدياد صلابة جميع العينات المعالجة بشكل ملحوظ مقارنة مع العينة الخام غير المعالجة. كما يرتبط موضوع ازدياد الصلابة، بازدياد وزن المتر المربع للعينات المعالجة.في نهاية البحث تم الحصول على عينات قطنية ناقلة للتيار الكهربائي ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية، يمكن توظيفها في مجال الأقمشة التقنية. وذلك بالاعتماد على خواصها الميكانيكية وتوصيلها للتيار الكهربائي. إذ يمكن استخدام الأقمشة المعالجة بالأكاسيد المعدنية النانوية وبولي ڤينيل البيروليدون، في المجالات التي تتطلب متانة مرتفعة وناقلية منخفضة كهربائياً، مثل الحساسات والمستشعرات. في حين يمكن استخدام الأقمشة المعالجة بالأكاسيد والبولي أنيلين في المجالات التي تتطلب خصائص ميكانيكية منخفضة وناقلية مرتفعة كهربائياً، مثل تطبيقات التدريع المغناطيسي والدارات الكهربائية.

الكلمات المفتاحية: الحماية من الأشعة فوق البنفسجية، الأقمشة الناقلة كهربائياً، الأكاسيد المعدنية النانوية، المعالجة النهائية النانوية، السول-جل، الترسيب المشترك.

تحميل البحث: