رشد نانوذرات نقره و پوشش‌دهی بر روی الیاف و سطوح

عنوان پایان نامه: رشد نانوذرات نقره و پوشش‌دهی بر روی الیاف و سطوح
دانشجو: نفیسه شریفی
استاد راهنما: دکتر نیما تقوی نیا
دانشگاه: صنعتی شریف- دانشکده فیزیک
مقطع: کارشناسی ارشد
تاریخ شروع: مهر ۸۴
تاریخ اتمام: اسفند ۸۵
 

در این تحقیق، به‌منظور ساخت سُل نقره با پایداری هرچه بیشتر ـ که
کاربردهای ضد باکتری آن مطرح است ـ با استفاده از روش‌ شیمیایی و احیای
یون نقره، نانوذرات نقره در محیط آبی تهیه شدند. با کنترل بعضی از
متغیرهای مؤثر در واکنش؛ مانند دما، غلظت، تغییر شرایط نگهداری سُل
نقره، استفاده از تبادل‌کننده یون و یا به‌کارگیری پایدارکننده‌ cmc،
سعی شد تا پایداری سُل نقره‌ آبی تهیه‌شده، بهینه شود. در بخش دوم
تحقیق، الیاف سلولزی و شیشه‌ای به‌عنوان بستر انتخاب شدند. با نقره‌اندود
کردن این الیاف به روشی که در ساخت سُل نقره به‌ کار گرفته شده بود؛
پوششی از نقره با ضخامت‌های میکرونی و نانومتری روی الیاف ایجاد گردید.
با انجام عملیات حرارتی در دماهای مختلف و به‌کارگیری غلظت‌های گوناگون،
این رشته‌های نقره‌اندود به مواد جدیدی؛ از جمله جزایر نقره بر روی
الیاف شیشه‌ای و یا الیاف نقره ـ که رشته‌هایی متشکل از نانوذرات چیده
شده در کنار یکدیگر هستند ـ تبدیل شدند. آنالیزهای SEM، EDS، TEM، DRS،
XRD، BET، BJH، DLS، طیف‌سنجی UV-Visو XPS برای بررسی نمونه‌ها به‌ کار
گرفته شد.
نتایج به دست‌آمده نشان داد که به‌دلیل استفاده از کاهنده‌ ضعیف، احیای
یون‌های نقره بسیار کند صورت می‌گیرد، که با اعمال دما مرحله‌ هسته‌بندی
تسریع شده‌است. اندازه‌ ذرات ساخته‌شده در دماهای ۴۰، ۵۰، ۷۰ و ۸۰ درجه
سانتیگراد، تفاوت چشمگیری ندارند؛ لذا افزایش دما از ۴۰ تا ۸۰ درجه‌
سانتیگراد ـ بدون افزایش قابل ملاحظه‌ای در اندازه‌ ذرات ـ فقط سرعت
هسته‌بندی و رشد نانوذرات را افزایش می‌دهد. اندازه اغلب ذرات به‌طور
متوسط ۴۰ نانومتر است. به‌کارگیری پایدارکننده‌ کربوکسی متیل سلولز در
کنار کاهش متوسط اندازه‌ ذرات، و در نتیجه افزایش خاصیت ضد باکتری منجر
به افزایش پایداری سل نیز گردیده‌است. در بخش دوم تحقیق، با انجام
عملیات حرارتی در دماهای مختلف، جدایش پوشش یکنواخت نقره و تشکیل جزایر
نقره روی الیاف شیشه‌ای کنترل شد. با کاهش غلظت و انجام عملیات حرارتی
در دمای ۵۰۰ درجه‌ سانتیگراد، جزایری با بیشترین جدایش و کمترین اندازه‌(۳۰۰
نانومتر) ساخته شد. این نمونه‌ها قابلیت به‌کارگیری در فیلترها و حذف
باکتری‌های موجود در محیط را دارند؛ چنانچه بستر، الیاف سلولزی باشد،
با انجام عملیات حرارتی در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد، الیاف سلولزی از
میان پوشش نقره حذف می‌شود. پس الیافی از نقره تهیه گردید که ریخت
الیاف سلولزی را به‌خود گرفته‌اند. با کاهش غلظت مواد اولیه، الیاف
نقره‌ای با قطر متوسط یک میکرومتر تهیه شد که هر یک، از رشته‌های کوچک‌تری
به قطر صد نانومتر ساخته شده‌اند. این رشته‌های صد نانومتری نیز خود،
از کنار هم قرار گرفتن نانوذراتی با اندازه‌ متوسط ۴۰ نانومتر ساخته
شده‌اند. این الیاف نانونقره‌ای دارای مساحت سطح مؤثر m2/grا۲۵ هستند
که می‌توان کاربردهایی در زمینه‌ها‌ی نانوالکترونیک، نانوکامپوزیت‌ها و
خواص ضدباکتری(ناشی از سطح زیاد) برای آنها پیش‌بینی کرد.
نتایج این تحقیق به‌صورت یک مقاله داخلی، سه مقاله در کنفرانس‌های
داخلی و سه مقاله در کنفرانس‌های معتبر خارجی ارائه شده‌است.