Bu kendi kendine protokol, termodinamik olarak uygun çözücülerin polimer molar kütle seçimi, çözeltideki polimerik konsantrasyon, nano malzemelerin dahil edilmesi, taşıyıcı gaz basıncı ve çalışma mesafesi dahil olmak üzere polimerik nano kompozit liflerin çözelti üflemeli eğirmesinde yer alan en önemli parametrelerden ve adımlardan bazılarını kapsar. SPS, polimer solvent sistemi ve son ürün açısından çok yönlülük sunan nispeten yeni bir tekniktir. Ayrıca, resmi lifleri hem düzlemsel hem de düzlemsel olmayan substratlara hızlı bir şekilde biriktirmek ve hem nano hem de mikro ölçekli çaplarda liflerin oturması veya ağlarını oluşturmak için kullanılabilir.
Bu çalışmanın amacı, nano parçacıkları elyafın polimer elastomer matrisine dahil ederek vücut zırhı uygulamalarında bulunan tipik bağlayıcı malzemeler için alternatif olarak kullanılabilecek ayarlanabilir ve esnek polimerik fiber nano kompozitlerin geliştirilmesine rehberlik etmektir. Şu anda, ayarlanabilir polimerik nano kompozit elyaflar üzerinde bir çözelti üfleme eğirme gerçekleştirmek için ticari olarak temin edilebilen sistemler veya standart çalışma prosedürleri yoktur. Parçacık ve cihazlarımızın gösterilmesi, başkalarının uygulamaları için kendi süreçlerini etkili bir şekilde geliştirmelerine yardımcı olabilir.
Başlamak için, istenen miktarda kuru polimeri küçük bir spatula kullanarak temiz bir 20 mililitrelik borosilikat cam şişeye aktarın. Şişeyi kimyasal duman davlumbazına yerleştirin ve mililitre konsantrasyon başına 200 miligram elde etmek için yaklaşık 10 mililitre tetrahidrofuran ekleyin. Ardından şişeyi kapatın ve karıştırıcıya veya döndürücüye yerleştirin.
Kuru demir oksit nanopartikül tozunu temiz bir 20 mililitrelik cam şişeye ekleyin. Daha sonra şişeye 10 mililitre tetrahidrofuran ekleyin ve kapatın. Nanopartiküller şişenin dibinde görünmez hale gelene kadar vorteks karıştırıcı üzerindeki numuneyi iyice çalkalayın ve daha sonra nanopartiküllerin tamamen dağılmasını sağlamak ve numunenin ısınmasını önlemek için numuneyi her sonikasyon arasında iki ila beş dakikalık bir aralıkla yaklaşık 30 dakika boyunca sonikleştirin.
Polimeri kimyasal davlumbazın içindeki nanopartikül dağılımına ekleyin ve şişeyi kapatın. Daha sonra, polimer tamamen çözünene kadar oda sıcaklığında 60 dakika boyunca 70 RPM'de rotatörde karıştırın. Hava fırçasının yüksekliğini ve açısını, toplayıcıya bağlı ve yerine sabitlenmiş cam mikroskop slaytının ortasıyla aynı hizada olacak şekilde ayarlayın.
Gaz tüpünün duvara montajına düzgün bir şekilde sabitlendiğinden emin olun ve airbrush'ın gaz girişini azot basınçlı gaz silindirine bağlayın. Gaz silindirinin ana valfini açın ve istenen akışı elde etmek için basıncı yavaşça ayarlayın. Ardından ana vanayı kapatın.
Donanımlı mengeneyi kullanarak substratı kolektör üzerine sabitleyin ve malzemeyi substrat üzerinde biriktirmek için hava fırçasının püskürtme yönüne ve desenine dik olarak hizalamak için kolektörün yüksekliğini ayarlayın. Kollektörü airbrush nozulundan uzaktaki en uzak konumuna kaydırarak optimum çalışma mesafesini belirleyin. Polimer nanopartikül çözücü karışımını, paslanmaz çelik bir iğne ile donatılmış çözünmüş bir gaz analizi borosilikat cam şırıngasına aktarın.
Şırıngayı iğne yukarı bakacak şekilde tutarak ve şırıngaya hafifçe dokunarak numunedeki hava kabarcıklarını çıkarın, ardından fazla havanın yerini almak için pistonu yavaşça bastırın. İğneyi çıkarın, şırıngayı şırınga pompası ünitesine takın ve şırıngayı sabitleyin. Şırınganın çıkışından gelen PTFE borusunu airbrush üzerindeki uygun girişe bağlayın ve şırınga pompa ünitesi menüsünden istediğiniz enjeksiyon hızını seçin.
Azot gazının airbrush'tan akması için azot gazı silindiri üzerindeki ana valfi açın ve polimer nanopartikül çözücü karışımını dağıtmak için şırınga pompası ünitesini başlatarak püskürtme işlemini başlatın. Püskürtme düzenine dikkat edin ve tıkanma olmadığından emin olun. Çözelti serbestçe püskürtülene kadar enjeksiyon hızını kademeli olarak artırın veya azaltın.
Kollektörün solvent buharlaşması için konumunu, malzemenin istenen miktarı substrat üzerinde birikinceye kadar airbrush'a doğru kaydırarak ayarlayın. Ardından şırınga pompası ünitesini durdurun ve azot gazı silindirinin ana valfini kapatın. Kritik konsantrasyonda, çözünmüş polimer bobinler birbirleriyle örtüşmeye başlar ve dolaşıklığa neden olur.
Kritik konsantrasyonun hesaplanan ve deneysel olarak tahmin edilen değerleri benzerdi. Bu nedenle, çözelti üfleme eğirme işlemi için kritik konsantrasyonun üzerinde bir polimer konsantrasyonu kullanılmıştır. Farklı polimer konsantrasyonlarının lif mat morfolojisi üzerindeki etkisi incelenmiş ve istenmeyen polimer boncukların kritik örtüşen polimer konsantrasyonlarının altında ve yakınında bulunduğu gözlenmiştir.
El değmemiş ve morfolojik olarak pürüzsüz lifler, kritik konsantrasyonun üzerindeki polimer konsantrasyonlarında elde edildi. Düşük büyütmede, yüksek polimer konsantrasyonundan üretilen fiber paspas, minimum boncuk veya elyaf kaynağı ile bireysel ve silindirik şekilli liflerin varlığını göstermiştir. Daha yüksek büyütme, polimer boncukların yokluğunu doğrular.
Gaz basıncının lif morfolojisi üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Basınç arttıkça elyaf çapı azalırken, çok yüksek basınç büyük polimer boncuklar ve kaynaklı liflerle sonuçlanır. Polimer lifleri içindeki demir oksit nanopartiküllerinin varlığı, geri saçılan elektron analizi kullanılarak belirlendi.
Element analizi ayrıca demir oksit nanopartiküllerinin varlığını gösterdi Uygun bir çözücünün seçiminin yanı sıra polimerin konsantrasyonu ve çözeltisindeki molar kütlesi, bu protokolün başarısını veya başarısızlığını belirleyebilecek en kritik parametrelerden bazılarıdır. Bu protokolde açıklanan yöntemler, biyomalzemeler, polimer bazlı iletken malzemeler, filtrasyon cihazları ve diğerleri dahil olmak üzere çeşitli diğer alanlar ve uygulamalar için polimerik fiber nano kompozitler geliştirmek için uygulanabilir.
