میکرو و نانو الیاف ریسندگی لیزر

میکرو و نانو الیاف ریسندگی لیزر – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

آنالیز  تجربی تولید میکرو و نانو الیاف بوسیله ریسندگی لیزر

چکیده

ریسندگی لیزر بعنوان یک تکنیک جدید برای تولید الیاف شیشه‌ای در قطرهای به مقیاس نانومتر و میکرومتر بشمار می‌آید. این تکنیک اجازه خواهد داد تا بتوان نسبت به تولید مقادیر بالایی از نانو الیاف از طریق ترکیبات خاص کنترل شده شیمیایی اقدام نمود. علاوه بر این، در این مبحث تولید الیاف میکرو و نانو الیاف بی‌ریخت از طریق مواد شکل دهنده شیشه‌ای غیر آماده نشان داده شده است. کلیه این ویژگی‌های جدید از پتانسیل قابل توجهی جهت گشودن محدوده جدید و کاملی از کاربردها برای الیاف برخوردار می‌باشند.

در این تکنیک یک لیزر دارای توان بالا برای ذوب پیش ماده جامد بکار گرفته شد و در عین حال یک جت گاز مافوق صوت در حجم ماده مذاب تزریق گردید. این ماده مذاب تشکیل دهنده الیاف شیشه‌ای می‌باشد که نتیجه ازدیاد طول مایعات غلیظ یا چسبنده و خنک سازی بوسیله نیروی بازدارنده و انتقال گرمایی رسانایی بوجود آمده بوسیله جت گاز می‌باشد. تاثیر چندین شرایط عملیاتی که کنترل کننده ریخت شناسی،‌ ترکیب و توزیع قطر الیاف می‌باشند، بصورت تجربی بوسیله آنالیز میکروسکوپ الکترونی، فلورسانس اشعه ایکس و طیف سنجی جرمی یون ثانویه زمان- پرواز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تجربی بر مبنای تشریح تئوریکی فرآیند شکل‌گیری الیاف مورد  بحث قرار می‌گیرد. این مورد نهایتا منجر به استنتاج مجموعه‌ای از قواعد، در ارتباط با تاثیر عوامل مطالعه شده در زمینه تولید نانو الیاف بوسیله ریسندگی لیزر، خواهد شد.

کلمات کلیدی: ریسندگی لیزر، نانو الیاف

میکرو و نانو الیاف ریسندگی لیزر

۱- مقدمه

روشهای متعارف جهت تولید الیاف شیشه‌ای شامل ذوب مواد خام در یک کوره جهت حاصل آوردن شیشه گداخته سیال می‌باشد که می‌توان آن را از طریق کاربرد سه فرآیند اساسی به الیاف تبدیل نمود: روال فیبری سازی روتاری، بخار، هوا یا دمش شعله یا بخاردهی توسط شعله و کشش مکانیکی یا کشش آن به فرمهای مختلف. قطرهای به دست آمده الیاف در محدوده‌ای از صدها میکرون الی ده‌ها میکرون  می‌باشند و همچنین انواع محصولات از انواع بی‌نظم الی فیلامنتهای پیوسته متفاوت می‌باشند. به هنگامی‌که هدف، تولید الیاف پیوسته باشد، فرآیند کشش مکانیکی معمولا جهت کشیدن یک فیلامنت از بوش یا سیلندر بکار گرفته می‌شود. الیاف سرامیکی و کربنی تجاری بوسیله روش سل ـ ژل و یا با استفاده از الیاف پیش ماده آلی جامد تولید می‌شوند، که در هر دو مورد، پیش ماده جامد به شکلی مطلوب درآمده و در پی آن فرآیند گرمایشی کنترل شده یا تجزیه حرارتی، جهت تبدیل آن به سرامیک دارای شکل خاص، انجام می‌گردد. این الیاف دارای قطرهای معمولی در محدوده چندین میکرومتر هستند.

میکرو و نانو الیاف ریسندگی لیزر

۲- روالهای تجربی

در مقایسه با تحقیقات قبلی ما، که در آن یک لیزر Nd:YAG با طول موج کوتاه  بکار گرفته شد، در تحقیقات جاری از یک لیزر CO₂ استفاده شد تا آنکه جذب برخی از پیش ماده‌ها (شیشه‌های سیلیکات قلیا ـ آهک) افزایش یابد. کلیه روالهای تجربی که در این تحقیق گزارش شده است با استفاده از لیزر CO_{2 ­­}دارای توان بالا (Rofinsinar DC-035) انجام گردید که در حالت پیوسته نسبت به ساطع نمودن یا انتشار پرتو مادون قرمز با طول موج   و قدرت در محدوده ۲۰۰۰ الی ۳۰۰۰ وات در آزمایشات مختلف اقدام می‌نمود.

میکرو و نانو الیاف ریسندگی لیزر

۳- نتایج و مباحث

۱-۳٫ ریخت شناسی

شکل ۱- الف نشان دهنده ریخت شناسی معمولی الیاف به دست آمده از نمونه m5 می‌باشد. آنها دارای ریخت شناسی استوانه ای یکپارچه تعریف شده مناسب با قطر تقریباً ثابت، حالت منحنی شدگی یکنواخت و نسبت ابعادی بالایی می‌باشند. با وجود آنکه، اغلب مواقع آنها عاری از کف یا تفاله ها می‌باشند و یا دارای مقادیر اندکی از پسماندها هستند که بر روی سطح آنها متصل شده اند، مواردی از استثنائات وجود دارند که در ارتباط با شرایط تولید هستند. در برخی از موارد ابری از ذرات به شبکه ای از الیاف متصل و ترکیب می‌شود، همانگونه که در شکل ۱b نشان داده شده است، که مترادف با الیافی است که از نمونه نوع n3 حاصل شده است. شکل گیری این ذرات وابسته به ویژگی های ترموفیزیکی مایع می‌باشد:

۲-۳ ترکیب

اولین نگرانی ما با توجه به ترکیب الیاف، اثبات این نکته بوده است که آیا الیاف دارای ترکیب شیمیایی کاملاً یکسانی با پیش ماده ها می‌باشند. از آنالیز تشریح تئوریکی و مدلسازی فرآیند فیزیکی فرم پذیری الیاف، این مورد را می‌توان فرض کرد که بیشترین میزان احتمال دگرگونی یا تغییر در زمینه ترکیب، ممکن است پدیده تهی سازی یا تخلیه در اغلب گونه های فرار بواسطه دماهای بالای ذوب و گوناگونی های ترکیب در بین الیاف بعلت عدم تجانس پیش ماده ‌باشد.

۳-۳ توزیع قطر

کنترل قطر الیاف به عنوان یک هدف مهم جهت حاصل آوردن قابلیت های کامل از این تکنیک جدید مدنظر می‌باشد. یک آنالیز تئوریکی تأثیر پارامترهای عملیاتی بر روی این خصیصه می‌تواند دارای پیچیدگی های واقعی باشد که علت آن طبیعت چند پارامتری این فرآیند و همزیستی قابل انتظار محدوده گسترده ای از مقادیر پارامترهای فیزیکی در این حجم از فرآیند می‌باشد. به منظور نشان دادن چنین ایده ای، بطور مثال این مضمون را مدنظر قرار دهید که در حضور یک توزیع گسترده دماهای کاملاً شناخته شده در حجم ماده مذاب و دینامیک پیچیده جریان ذوب در طی برش لیزر، فاکتورها یا عواملی کاملاً مرتبط با تشکیل الیاف می‌باشند، چرا که آنها به طور مستقیم بر روی فرآیند ازدیاد طول تأثیرگذار خواهند بود.

میکرو و نانو الیاف ریسندگی لیزر

۴- نتیجه گیری

آنالیز تئوریکی تکنیک ریسندگی لیزر نشان داد که این مضمون به عنوان یک فرآیند پیچیده‌ای مطرح می‌باشد که تحت تأثیر پارامترهای بسیاری قرار دارد. به همین دلیل، یک کنترل تعریف شده نتایج جهت تولید محصولات مشخص بر مبنای نیازهای محرز شده بعنوان یک وظیفه چالش بر انگیز مطرح می‌باشد که به تحقیقات تجربی گسترده ای نیاز دارد. در این تحقیق، ما اولین دیدگاه در این زمینه و مشکلات مربوط بدان که باعث بوجود آمدن برخی از رهنمودها شده است را گزارش نمودیم.

تأثیر ریزساختار پیش ماده به نظر باعث تأثیر بر ریخت شناسی و ترکیب همگنی الیاف شده است. یک ماده ناهمگن با اندازه فازهای آن در مرتبه حجم مذاب باعث تولید الیاف با ترکیبات مختلف می‌شود و در صورتی که این فازها دارای ویسکوزیته مختلفی باشند ممکن است باعث بوجود آمدن ذرات و و نخاله های متصل به الیاف شوند.

ترکیب کلی الیاف ممکن است تا اندازه ای از نکته نظر پیش ماده مصرفی در صورتی که گونه های فرار در آن باشد متفاوت جلوه نماید، چرا که دماهای بالا در طی این فرآیند در ماده مذاب حاصل خواهند شد. کنترل توزیع قطرها به عنوان یک وظیفه پیچیده مطرح می‌باشد که جهت انجام آن باید تحقیقات گسترده ای را مدنظر قرار داد. نتایج اولیه جاری معرف شرایط آستانه ای فرآیند سرعت گاز و موقعیت کانونی پرتوی لیزر برای تولید الیاف می‌باشد اما در عین حال هیچ گونه تأثیر آشکاری بر روی قطرها مشخص نشده است. بر این مبنا به منظور مطالعه این خصیصه های مهم باید تحقیقات بیشتری انجام شود.