ترسيب طور البخار للبولي الكهربائي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) على ألياف بوليمر سلعية كهربائية

يبحث هذا البحث في استخدام ترسيب البخار الكيميائي لتحضير ألياف بولي أكريلونيتريل النانوية المطلية بالبولي (3 ، 4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) لإنتاج مواد مسامية للتطبيقات في الطب الحيوي وتنقية المياه والتحفيز. تشمل التحديات الرئيسية منع جسر الألياف بتركيزات عالية من الأكسجين ، وتحسين الغسيل لإزالة كلوريد الحديد المتبقي دون فقدان البوليمر ، والحفاظ على سلامة الألياف أثناء ترسب PEDOT. تم طلاء الألياف النانوية بالبوليمر الكهربائي ، بولي (3 ، 4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) باستخدام ترسيب البخار الكيميائي مع كلوريد الحديد الذي يعمل كمؤكسد.

توضح الدراسة تأثير تركيزات كلوريد الحديد المختلفة على ترسب PEDOT على كوبونات PAN. ينتج عن ترسيب البخار الكيميائي للبوليمرات الكهربية طلاءات موحدة على أشكال هندسية معقدة ، وهو قابل للتطوير ، وصديق للبيئة لأنه يتجنب الحاجة إلى استخدام المذيبات. تعمل النتائج التي توصلنا إليها على تحسين تركيز أكسدة كلوريد الحديد من أجل ترسيب PEDOT المنتظم على ألياف PAN النانوية ، مما يعزز الخواص الميكانيكية للألياف النانوية.

وبالتالي تطوير التطبيقات في تنقية المياه وتخزين الطاقة والسقالات الطبية الحيوية. للبدء ، قم بتجميع إعداد الغزل الكهربائي ، مع التأكد من توصيل مصدر الطاقة عالي الجهد ومضخة الحقنة وإبرة قياس 20 ذات طرف مسطح بمجمع مؤرض. تأكد من استخدام الدوار الكهربائي في غطاء الدخان أو توصيله بمجاري التهوية لتقليل التعرض لأبخرة المذيبات.

قم بتغطية أسطوانة تجميع المعادن بورق شمع لسهولة استرجاع الألياف والحد الأدنى من التلوث المتبادل بين العينات. املأ المحقنة بمحلول PAN ، ثم استخدم أنبوب PTFE بقطر داخلي 0.8 ملم مع محولات لور لتوصيله بإبرة المغزل. بعد ذلك ، اضبط معدل تدفق مضخة الحقنة على 0.04 مل في الدقيقة.

قم بتطبيق جهد 18.9 كيلو فولت بين المغزل والمجمع المؤرض واضبط المجمع على الدوران عند 1,200 دورة في الدقيقة. اسمح للنفاثة المشحونة بالبدء من المغزل حيث تتصلب إلى ألياف نانوية مستمرة مع تبخر المذيب. بعد ذلك ، بعد 4.5 ساعة ، جفف حصيرة ورقة PAN في مجفف مفرغ من الهواء عند درجة حرارة لمدة 72 ساعة لإزالة أي مذيب متبقي أو ماء ممتص.

قطع حصائر الألياف المجففة إلى كوبونات 2 × 2 سم باستخدام مقص. لاحظ مواضع القسائم فيما يتعلق باتجاه دوران الأسطوانة. بعد ذلك ، قم بتنظيم القسائم في مجموعات من النسخ الثلاثية لضمان الاتساق.

بالنسبة لنظام التفريغ ، قم بتركيب حاوية فولاذية مغلقة بغطاء زجاجي مبطن بحشية سيليكون لتجميع نظام ترسيب طور البخار الكيميائي. قم بتجهيز النظام بصمام واحد يربط مضخة التفريغ وآخر لتحرير الفراغ المتحكم فيه. الآن ، قم بتوصيل مضخة تفريغ بالنظام لتقليل الضغط في الغرفة.

ضع الحاوية على لوح ساخن قادر على الوصول إلى درجات حرارة تصل إلى 250 درجة مئوية للإدارة الحرارية أثناء عملية الترسيب. لتجميع رفوف ترسيب طور البخار ، قم أولا بتطوير رفوف الترسيب وفقا للتصميمات المحددة. الآن ، قم بتوصيل الأرجل الرأسية بقضبان أفقية في الأعلى والأسفل لتشكيل هيكل مجوف يشبه المكعب لتحقيق الاستقرار.

قم بلف ثلاثة أسلاك نحاسية أفقية حول الأرجل لإنشاء ثلاثة طبقات أو مستويات لتعليق القسائم. لف أربعة أرجل عمودية مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ بورق الألمنيوم لبناء رف الترسيب من الجيل 1 أو G1. تأكد من أن الحامل G1 مضغوط ، ويتناسب مع غرفة المعالجة ، ويسمح بسهولة التجميع والتفكيك.

قم ببناء إعداد الجيل 2 أو G2 باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لقوة التحمل ومقاومة التآكل. صمم حامل G2 بقاعدة دائرية ولوحة علوية متصلة بأربعة قضبان رأسية لتحقيق الثبات والدعم. قم بتجهيز القضبان الرأسية بمشابك قابلة للتعديل للسماح بتخصيص الارتفاع بين القاعدة واللوحة العلوية.

بعد ذلك ، قم بتثبيت صينية شبكة سلكية دائرية مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لتعليق القسائم. وزن كوبونات PAN. ثم انقعها في محاليل كلوريد الحديديك المائية بتركيزات متفاوتة تتراوح من 1 مولار إلى 5 مولار لمدة 30 دقيقة.

انقل القسائم إلى مناديل ورقية منخفضة الوبر لتسهيل التجفيف التناضحي. استبدل المناديل المبللة مرتين أثناء عملية التجفيف. الآن ، لف الكوبونات في مناديل وضعها داخل غطاء الدخان لمدة 24 ساعة لإكمال المرحلة الأولى من عملية التجفيف.

قم بوزن كوبونات PAN بعد 24 ساعة وسجل فقدان الوزن. قم بتعليق كوبونات PAN عن طريق ربطها بدرج الأسلاك المعدنية. بعد ذلك ، ضع دورق سعة 500 مل يحتوي على مجفف كلوريد الكالسيوم الجاف في الجزء السفلي من الإعداد.

ضع الإعداد بالكامل داخل غرفة مفرغة. قم بتشغيل المضخة لبدء الفراغ وترك صمام التفريغ مفتوحا لإزالة الهواء بشكل مستمر. راقب فقدان وزن الكوبونات على فترات 1 ساعة و 2 ساعة و 3 ساعات و 24 ساعة و 48 ساعة و 72 ساعة.

لترسيب PEDOT ، قم بربط وتعليق كوبونات PAN على مجموعة رف القسيمة. قم بتعليق القسائم داخل نظام التفريغ جنبا إلى جنب مع حاوية زجاجية مفتوحة تحتوي على ما يقرب من 4 جرامات من مونومر EDOT. اضبط درجة حرارة اللوح الساخن على 55 درجة مئوية.

الآن ، افتح الصمام بين الغرفة ومضخة التفريغ وقم بإخلاء الغرفة حتى يتم تحقيق الفراغ المطلوب. ثم أغلق الصمام ، واترك الغرفة تحت الفراغ. اسمح لعملية ترسيب البخار بحدوث لمدة 2 ساعة.

بعد ساعتين ، افتح صمام تحرير الفراغ لاسترداد القسائم المطلية ب PEDOT. أدى تجفيف كوبونات PAN المنقوعة بكلوريد الحديديك إلى انخفاض تدريجي في الوزن بمرور الوقت ، واستقرت بعد 72 ساعة مع تركيزات أعلى من كلوريد الحديديك مما أدى إلى زيادة الوزن الأولية. أظهرت القسائم زيادة في زيادة الوزن تتناسب من 146٪ عند تركيز كلوريد الحديديك 1 مولار إلى 400٪ عند تركيزات 5 مولار.

أثناء ترسيب طور بخار PEDOT ، زادت زيادة الوزن مع تركيز كلوريد الحديديك بأعلى زيادة بنسبة 470٪ لوحظت عند 5 مولار قبل الغسيل. أدى غسل القسائم المطلية ب PEDOT إلى تقليل زيادة الوزن بسبب إزالة أملاح الحديد و EDOT غير المتفاعل مع زيادة الوزن المحتفظ بها التي تتراوح من 73٪ عند 1 مولار إلى 267٪ عند 5 ضرس.