میكروسكوپ الكترونی پیمایشی كربنهای فعال شده الیاف نساجی

میكروسكوپ الكترونی پیمایشی كربنهای فعال شده الیاف نساجی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه 20 الی 100% رایگان مقالات ترجمه شده

1- قابلیت مطالعه رایگان 20 الی 100 درصدی مقالات 2- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر 3 فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

میكروسكوپ الكترونی پیمایشی كربنهای فعال شده الیاف نساجی

میكروسكوپ الكترونی پیمایشی كربنهای فعال شده الیاف نساجی

انجام پروسه میكروسكوپ الكترونی پیمایشی كربنهای فعال شده مهیا شده از الیاف نساجی اكریلیك تجاری

چكیده

میكروسكوپ الكترونی پیمایشی (SEM) برای مطالعه تغییرات بافت سطحی و ابعاد درحین كربوناسیون و اكتیواسیون سه نوع لیف نساجی اكریلیك استفاده شده است. نتایج نشان می‌‌دهند كه هر دو گونه آرایش یافته و بی نظم كردن تاثیرات مستقیمی‌‌بر روی ساختار میكروسكوپی مواد كربنی خواهند گذاشت. علاوه بر این نتایج نشان می‌دهند كه وجود مقدار كنی از افزودنیهای غیر عالی عمدتا دی اكسید تیتانیوم می‌‌تواند منجر به شكستگی ساختار گرافیكی شده و باعث تغییرات بافت سطحی و        واكنش پذیری مواد كربنی می‌‌شود.

كلمات كلیدی: كربن فعال شده، میكروسكوپ الكترونی؛ PAN

میكروسكوپ الكترونی پیمایشی كربنهای فعال شده الیاف نساجی

1- مقدمه

اغلب توجهات رایج در زمینه مواد كربنی فعال شده (AC) مربوط به توسعه مواد جاذب جدید برای فرآیندپذیری گازی (همچون استحصال مجدد هیدروژن سبك ‌‌[1]) و ذخیره (بصورت خاص، متان [2]) به منظور برطرف كردن اثرات زیست محیطی استفاده از سوختها (همچون كاهش پخش گازهای SO₂ و NO_x ناشی از احتراق سوخت و دریافت و سكل (چرخش) مجدد بخارهای بنزینی در حین پر كردن تانكهای سوخت) ‍[3] می‌‌شود. یكی از فرمهای جدید AC كه در تعدادی از این كاربردها نمود و جذابیت بالاتری دارد زیاد بودن ساخت جانبی و بالا بودن ظرفیت جذب است كه (منجر به كسب نرخ بالای جذب شده) و از طرف دیگر به خاطر داشتن ساختمان یكنواخت و ساختار میكروسكوپی قابل كنترل [4]. علاوه بر این امكان ساختن اشكال و فرمهای پیوسته همچون پارچه ها و لایه های كامپوزیتی و (الیاف تاثیر ویژه ای در ساده كردن طراحی فرآیند و كاهش هزینه ها دارد ‍]5].

همچون تمام كربنهای دمای پایین ، ساختمان ACF متشكل از صفحات لایه ای پیچیده ناقصی است كه عمدتا آرایش یافته می‌‌باشند. اما ممكن است در قسمتهای خاصی از ساختار و اغلب در فواصل كوتاه، ساختارهای موازی و یا تقریبا موازی وجود دارند كه اغلب تحت عنوان «توده های صفحه ای لایه ای» و یا ساختارهای میكرو كریستالی از آنها یاد می‌‌شود. مقدار نظم و آرایش فضائی نسبتا در ACF بالاست. بنابراین تفاوت آشكاری میان كربن آرامش یافته و نیافته وجود دارد. این امكان باید وجود داشته باشد كه بتوانیم با استفاده از این اختلافها، نقش هر نوع كربن را در تعیین خواص مواد كربنی بصورت كلی تعیین كنیم. همانگونه كه قبلا نشان دادیم چگونه ساختار میكروسكوپی داخلی بعنوان مثال بصورت مستقیم بر روی ساختار كربن می‌‌تواند تاثیرگذار باشد [4]. در این مقاله ما به تغییرات ابعادی و تغییرات بافت سطحی لیف كه درحین كربونیزاسیون و اكتیواسیون رخ می‌‌دهد توجه كردیم.

میكروسكوپ الكترونی پیمایشی كربنهای فعال شده الیاف نساجی

2- تجربیات

مواد اولیه مورد استفاده برای تولید ACF سه نوع لیف نساجی اكریلیك تهیه شده بواسطه FISIPE بواسطه (پرتغال و Barreiro) و تولید شده از منومرهای اكریلیونتیریل (9% ~) و ونیل استات می‌‌باشند. الیاف F1 و FIN فلامینت های براق 3 دنیر تولید شده در سال 1995 (F1) و 1999 (FIN) با كمی‌‌تغییر در فرآیند تولید می‌‌باشند. لیف F2 در سال 1995 به فرم فلامینت 3 دنیر مات با طول ~60-MM حاوی رگه هایی از شفاف كننده نوری دی اكسید تیتانیوم تولید شد.

به منظور تولید ACF یك كوره حلقوی افقی استفاده شد. در حدود 12 گرم لیف درون ابزار قایق مانند استیل 10 سانتیمتری با انتهای منفذدار برای تسهیل عبور جریان گاز قرار داده شد و این مجموعه در مركز محفظه ای با دمای ثابت قرار گرفته شد. پایدارسازی الیاف در دمای C°300 به مدت 2 ساعت تحت جریان ثابت  85 cm₃ min^-1 نیتروژن (N₂) اجرا شد. سپس الیاف بواسطه بالا بردن درجه حرارت با نرخ min^-1 C°5 تا C°800 و ماندن در آن درجه حرارت به مدت یك ساعت كربونیزه شدند. (بازده) محصول كربونیزه شده در ارتباط با جرم اولیه لیف پایدار سازی نشده 52-50% بود. اكتیواسیون بواسطه بالا بردن مجدد درجه حرارت min^-1 C°15 تا C°900 و سپس تحت جریان cm₃ min^-185 CO₂ قرار دادن، نگاه داشتن به مدت مناسبی به منظور كسب ماده سوخته در رنج 90-10% ، سپس تحت جریان قرار دادن نیتروژن و زمان دهی برای سرد شدن تا زیر C°50 قبل از جداسازی ACF از كوره و ذخیره كردن درون فلاسكهای عایق و درزگیری شده صورت می‌‌گیرد. طرح تفرق پودری اشعه X با استفاده از تفرق سنج Siemens D5000 با تشعشع Cu Ka (l= 0/15406 nm) در اندازه گام 0/01° تعیین شد. میكروگرافهای الكترونی پیمایشی بعد از روكش كردن نمونه با حلال با استفاده از Zeiss DSM-942   اندازه گیری شد.

میكروسكوپ الكترونی پیمایشی كربنهای فعال شده الیاف نساجی

3- بحث و نتایج

1-3- مورفولوژی لیف

شكل 1 نمونه ای از تصویر SEM مربوط به الیاف كربونیزه شده را نشان می‌‌دهد.  می‌‌توان مشاهده كرد كه الیاف دارای سطح مقطع لوبیا شكل بوده، گوشه های لیف كاملا صاف است و سطح جانبی اغلب الیاف شیادار است. تمام این خصوصیات در تصاویر SEM مربوط به الیاف نساجی اولیه عمل داده نشده قابل رؤیت هستند و بنابراین ما می‌‌توانیم نتیجه بگیریم كه عملیات پایدارسازی پیش كربونیزاسیون در جلوگیری از جریان سیال پلیمر در حین مراحل اولیه تجزیه و (decomposition) موثر است.

نمونه ای از تصاویر SEM مربوط به الیاف فعال شده در شكل 2 و 3 نشان داده شده است. می‌‌توان مشاهده كرد كه مورفولوژی لیف هنوز حفظ شده اما مقداری از تخریب سطحی خارجی رخ داده است. گوشه های سطح مقطع لیف معیوب شده (ناقص شده) و این محلها ممكن است بعنوان مكانهای واكنش با دی اكسیدكربن احتمالی موجود عمل كنند. به نظر می‌‌رسد كه اصل هجوم و حمله بر روی سطوح جانبی لیف وابسته به نوع دقیق لیف باشد. در مورد الیاف FIN (شكل 2) و F1 (نشان داده شده)، اغلب سطوح لیف صاف باقی مانده، اما حفره های كوچكی با قطر تقریبی 100 نانومتر بصورت نامنظمی‌‌در طول سطح لیف پراكنده شده اند. در مورد لیف F2 (شكل 3) از طرف دیگر كل سطوح جانبی لیف ناهموار شده است.

2-3- تغییرات ابعادی

میزان جمع شدگی الیاف در حین كربونیزاسیون و اكتیواسیون بواسطه آنالیزهای تعداد تصاویر SEM و نتایج تخمین زده شد. این نتایج در عناوین كلی با نتایج چاپ شده توسط سایر محققین كه از الیاف با پایه pitch (قیر) استفاده كردن [6] قابل مقایسه است و در شكل 4 نشان داده شده است. می‌‌توان از این شكل مشاهده كرد كه جمع شدگی یكنواخت نیست و علاوه بر این رفتار سه نوع الیاف مشابه و یكسان نمی‌‌باشد.

درحین كربونیزاسیون، عرض (L) الیاف تغییر چندانی نكرد. اما ارتفاع (A) الیاف F1 و FIN كاهش یافت. از طرف دیگر در حین اكتیواسیون هر دو بعد كاهش یافت. درمورد لیف FIN، بیشترین میزان جمع شدگی در حین مراحل اولیه اكتیواسیون رخ داد و ابعاد در میزان بالای 50% سوختگی (burn-off) ثابت ماند. به نظر رسید كه لیف F1 نسبت به لیف F2 بیشتر در برابر جمع شدگی مقاوم باشد. هر چند در هر دو نمونه به شیوه مشابه با لیف FIN، تغییرات مجددا خیلی كمتر برای محصولات سوزانده شده بالاتر از 50% ، اعلام شد.

در عناوین كلی، نتایج نشان داده شده در شكل 4 با نتایج قبلی چاپ شده ما سازگارند. این نتایج بیان می‌‌كنند كه فراتر از دامنه محدود شده سوختن، میان 40% و 50% با لیف F1 و شروع با سوختن كمتر لیف F2 و حتی پایین تر با لیف FIN ، حجم میكرو منفذ از 15/0 ~ تا 0/45 cm³ g^-1 افزایش یافت. متوسط عرض سوراخ از 8/0~ تا 1/2 nm ~ افزایش یافت و متوسط ارتفاع توده L_c ، ناگهان از 3/1 ~ تا nm 2/1 كاهش یافت و میزان واكنش پذیری از 15 ~ تا ~ 6 mg min^-1 كاهش یافت. این تغییرات تحت عنوان تغییر در مكانیزم اكتیواسیون از یك فرآیند اصولی پیچیده گازی كردن آمورفها و یا تبدیل كربنهای راكتیو بیشتر در فرآیند سوختن پایین تر به یك حمله و هجوم اساسی به صفحات لایه ای منظم شده و سازماندهی مجدد آنها در فرآیند سوزاندن بالاتر (higher burn-off) تغییر كرد. نتایج موجود شواهد و مدارك اضافی هستند مبنی بر اینكه در burn-off درجه (سوختن) پایین، موقعیت لایه های هندسی بواسطه كربن نامنظم و غیر آرامش یافته كنترل می‌‌شود و زمانیكه درجه سوختن كامل شود لایه های هندسی مجددا آرامش یافته می‌‌شوند. این امر موجب جمع شدگی كلی الیاف می‌‌شود.

3-3 تغییرات ابعادی میكروكریستالی

ابعاد «میكروكریستالی» بدست آمده از ارزیابی های XRD در تحقیق قبلی ما، بحث شده است [4]. هر چند كه در این مقاله در مورد ارزش نتایج كسب شده بحث می‌‌شود. از نتایج دریافت شده كه عرض میكروكریستالی، L_a ، بصورت چشمگیری برای لیف F2 (تقریبا 6 تا 7 نانومتر) از الیاف F1 و FIN (تقریبا 4-5 نانومتر) بالاتر بود. در اولین نظر به نظر می‌‌رسید كه این موضوع در تناقض با شكست ساختار هندسی لایه تحریك شده بواسطه وجود دی اكسید تیتانیوم اشاره شد در بخش 301 باشد. هر چند كه این موضوع باید در ذهن زائیده شود كه بعد L_a عمدتا تخمینی از نظم لایه های متمركز شده گرافیتی است و بعد واقعی لایه های بصورت تكی نمی‌‌باشد چرا كه مقدار این بعد خیلی بیشتر است. لذا نتایج حاضر پیشنهاد می‌‌كنند كه منظم كردن لایه ها بصورت متمركز زمانیكه ابعاد واقعی لایه های هندسی كاهش یابند، آسان می‌‌شود.

میكروسكوپ الكترونی پیمایشی كربنهای فعال شده الیاف نساجی

4- نتایج

مطالعه پیشین، مربوط به الیاف كربن فعال شده با پایه اكریلیك نشان می‌‌دهند كه مهمترین نقش بواسطه اشكال منظم و نامنظم كردن در كنترل میكروساختار مواد كربنی [4] ایفا می‌‌شود. مطالعه حاضر علاوه بر حمایت از نتایج كشب شده قبلی نشان می‌‌دهد كه دو شكل از كربن نیز می‌‌تواند تاثیر مستقیمی‌‌بر روی ساختار میكروسكوپیك مواد كربنی داشته باشد. علاوه بر این نتایج كنونی نشان می‌‌دهند كه وجود مقدار كمی‌‌از مواد افزودنی غیر آلی عمدتا دی اكسید تیتانیوم، می‌‌تواند باعث شكستگی در ساختار هندسی شود و منجر به تغییر بافت سطحی و واكنش پذیری مواد كربنی شود.

میكروسكوپ الكترونی پیمایشی كربنهای فعال شده الیاف نساجی