פתרון סחיטה של סיבים ננו-מרוכבים פולימריים לציוד מגן אישי

מערכות שריון קלות משקל ומגן מורכבות בדרך כלל ממודולוס גבוה (>10⁹ MPa) וסיבים פולימריים בעלי חוזק גבוה המוחזקים במקום עם חומר שרף אלסטי (קלסר) ליצירת למינציה לא ארוגה וחד-כיוונית. בעוד מאמצים משמעותיים התמקדו בשיפור התכונות המכניות של הסיבים בעלי החוזק הגבוה, נעשתה עבודה מועטה לשיפור תכונותיהם של חומרי הקלסר. כדי לשפר את הביצועים של קלסרים פולימריים אלסטומריים אלה, נעשה שימוש בתהליך ייצור חדש ופשוט יחסית, המכונה סיבוב מכות תמיסה. טכניקה זו מסוגלת לייצר יריעות או רשתות של סיבים בקטרים ממוצעים הנעים בין קנה מידה ננומטרי למיקרו-קנה מידה. כדי להשיג זאת, תוכנן ונבנה במעבדה מנגנון מסתובב של מכת תמיסה (SBS) לייצור מחצלות סיבים לא ארוגים מתמיסות אלסטומרים פולימריים.

במחקר זה, חומר קו-פולימר נפוץ מסוג סטירן-בוטאדיאן-סטירן בלוק-קו-פולימר המומס בטטרהידרופורן, שימש לייצור מחצלות סיבים ננו-קומפוזיטים על-ידי הוספת ננו-חלקיקים מתכתיים (NPs), כגון NPs של תחמוצת ברזל, שנעטפו בשמן סיליקון ובכך שולבו בסיבים שנוצרו בתהליך SBS. הפרוטוקול המתואר בעבודה זו ידון בהשפעות של הפרמטרים הקריטיים השונים המעורבים בתהליך SBS, כולל המסה הטוחנת הפולימרית, בחירת הממס המתאים מבחינה תרמודינמית, ריכוז הפולימר בתמיסה ולחץ הגז המוביל כדי לסייע לאחרים בביצוע ניסויים דומים, וכן יספק הדרכה לאופטימיזציה של תצורת מערך הניסוי. השלמות המבנית והמורפולוגיה של מחצלות הסיבים הלא ארוגים שהתקבלו נבדקו באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים סורקת (SEM) ואנליזת קרני רנטגן יסודית באמצעות ספקטרוסקופיית קרני רנטגן מפזרת אנרגיה (EDS). מטרת מחקר זה היא להעריך את ההשפעות של הפרמטרים הניסיוניים השונים ובחירות החומרים כדי לייעל את המבנה והמורפולוגיה של מחצלות סיבי SBS.