전기 방사 상품 고분자 나노 섬유에 전기 활성 폴리 (3,4- 에틸렌 디옥시 티오펜)의 기상 증착

이 연구는 생물 의학, 정수 및 촉매 작용에 응용하기 위한 다공성 재료를 만들기 위해 폴리(3, 4-에틸렌디옥시티오펜) 코팅된 폴리아크릴로니트릴 나노섬유를 준비하기 위한 화학 기상 증착의 사용을 조사합니다. 주요 과제에는 높은 산소 농도에서 섬유 브리징을 방지하고, 폴리머 손실 없이 잔류 염화철을 제거하기 위해 세척을 최적화하고, PEDOT 증착 중 섬유 무결성을 유지하는 것이 포함됩니다. 나노 섬유는 산화제 역할을하는 염화철과 함께 화학 기상 증착을 사용하여 전기 활성 중합체 인 Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene)로 코팅되었습니다.

이 연구는 PAN 쿠폰의 PEDOT 침전물에 대한 다양한 염화철 농도의 영향을 보여줍니다. 전기 활성 폴리머의 화학 기상 증착은 복잡한 형상에서 균일한 코팅을 생성하고, 확장 가능하며, 용제를 사용할 필요가 없기 때문에 환경 친화적입니다. 우리의 연구 결과는 PAN 나노섬유에 균일한 PEDOT 증착을 위해 염화철 산화제 농도를 최적화하여 나노섬유의 기계적 특성을 향상시킵니다.

따라서 정수 처리, 에너지 저장 및 생물 의학 골격의 응용 분야를 발전시키고 있습니다. 먼저 전기 방사 설정을 조립하여 고전압 전원 공급 장치, 주사기 펌프 및 팁이 평평한 20게이지 바늘이 접지된 수집기에 연결되어 있는지 확인합니다. 전기 스피너를 흄 후드에 사용하거나 환기 덕트에 연결하여 솔벤트 증기에 대한 노출을 최소화하십시오.

금속 채취 드럼을 왁스 종이로 덮어 섬유를 쉽게 회수하고 시료 간의 교차 오염을 최소화합니다. 주사기에 PAN 용액을 채운 다음 루어 어댑터가 있는 0.8mm 내경 PTFE 튜브를 사용하여 방적돌기 바늘에 연결합니다. 다음으로, 주사기 펌프의 유속을 분당 0.04밀리리터로 설정합니다.

방적돌기와 접지된 컬렉터 사이에 18.9k볼트의 전압을 적용하고 컬렉터가 분당 1, 200회전으로 회전하도록 설정합니다. 충전된 제트가 방사구에서 시작되어 용매가 증발함에 따라 연속적인 나노 섬유로 응고되도록 합니다. 다음으로, 4.5시간 후 PAN 시트 매트를 진공 데시케이터에서 72시간 동안 건조시켜 잔류 용매나 흡수된 물을 제거합니다.

말린 섬유 매트를 가위로 2 x 2cm 쿠폰으로 자릅니다. 드럼 회전 방향에 대한 쿠폰의 위치를 기록하십시오. 그런 다음 일관성을 보장하기 위해 쿠폰을 세 가지 그룹으로 구성합니다.

진공 시스템의 경우 실리콘 개스킷이 늘어선 유리 뚜껑이 있는 밀폐된 강철 용기를 장착하여 화학 기상 증착 시스템을 조립합니다. 진공 펌프를 연결하는 밸브 하나와 진공 방출 제어를 위한 다른 밸브를 시스템에 장착합니다. 이제 진공 펌프를 시스템에 연결하여 챔버의 압력을 줄이십시오.

증착 공정 중 열 관리를 위해 최대 섭씨 250도의 온도에 도달할 수 있는 핫 플레이트에 용기를 놓습니다. 증기상 증착 랙을 조립하려면 먼저 지정된 설계에 따라 증착 랙을 개발하십시오. 이제 수직 다리를 상단과 하단의 수평 막대로 연결하여 안정성을 위한 속이 빈 큐브 모양의 구조를 형성합니다.

다리에 세 개의 수평 구리선을 감아 쿠폰을 걸 수 있는 3단 또는 레벨을 만듭니다. 스테인리스 스틸로 만든 4개의 수직 다리를 알루미늄 호일로 감싸 Generation 1 또는 G1 증착 랙을 구성합니다. G1 랙이 컴팩트하고 가공 챔버에 맞으며 쉽게 조립하고 분해할 수 있는지 확인하십시오.

내구성과 내식성을 위해 스테인리스강을 사용하여 Generation 2 또는 G2 설정을 구성합니다. G2 랙은 안정성과 지지력을 위해 4개의 수직 막대로 연결된 원형 베이스와 상판으로 설계합니다. 수직 막대에 조정 가능한 클램프를 장착하여 베이스와 상판 사이의 높이를 사용자 정의할 수 있습니다.

그런 다음 쿠폰을 걸 수 있도록 스테인리스 스틸로 만든 원형 철망 트레이를 설치합니다. PAN 쿠폰의 무게를 잰다. 그런 다음 1몰에서 5몰에 이르는 다양한 농도의 염화제이철 수용액에 30분 동안 담가둡니다.

삼투압 건조를 용이하게 하기 위해 보푸라기가 적은 종이 물티슈에 쿠폰을 옮깁니다. 건조 과정에서 물티슈를 두 번 교체하십시오. 이제 쿠폰을 물티슈에 싸서 24시간 동안 흄 후드에 넣어 건조 과정의 첫 번째 단계를 완료합니다.

24시간 후에 PAN 쿠폰의 무게를 측정하고 체중 감량을 기록하십시오. PAN 쿠폰을 금속 와이어 트레이에 걸어 걸어두세요. 다음으로, 건조 염화칼슘 건조제가 들어 있는 500ml 비커를 설정 하단에 놓습니다.

전체 설정을 진공 챔버 내부에 배치합니다. 펌프를 켜서 진공을 시작하고 지속적인 공기 제거를 위해 진공 밸브를 열어 두십시오. 1시간, 2시간, 3시간, 24시간, 48시간, 72시간 간격으로 쿠폰의 체중 감소를 모니터링합니다.

PEDOT 증착의 경우 PAN 쿠폰을 쿠폰 랙 어셈블리에 걸어 걸어 놓습니다. 약 4g의 단량체 EDOT를 담을 수 있는 열린 유리 용기와 함께 진공 시스템 내부에 쿠폰을 매달아 놓습니다. 열판 온도를 섭씨 55도로 조정합니다.

이제 챔버와 진공 펌프 사이의 밸브를 열고 원하는 진공에 도달할 때까지 챔버를 비웁니다. 그런 다음 밸브를 닫고 챔버를 진공 상태로 두십시오. 증기 증착 공정이 2시간 동안 발생하도록 합니다.

2시간 후 진공 해제 밸브를 열어 PEDOT 코팅 쿠폰을 검색합니다. 염화철에 담근 PAN 쿠폰을 건조하면 시간이 지남에 따라 무게가 점진적으로 감소하고 72시간 후에 안정화되어 염화철 농도가 높아져 초기 체중 증가가 더 커졌습니다. 쿠폰은 1몰 염화철 농도에서 146%에서 5몰 농도에서 400%로 비례하여 체중 증가가 증가한 것으로 나타났습니다.

PEDOT 기상 증착 동안, 체중 증가는 염화 제 2 철 농도와 함께 증가했으며, 세척 전 5 몰에서 관찰 된 470 %의 가장 높은 증가가 관찰되었습니다. PEDOT 코팅 쿠폰을 세척하면 철염 및 미반응 EDOT의 제거로 인한 체중 증가가 감소했으며 1 어금니에서 73%에서 5 어금니에서 267%까지 체중 증가가 유지되었습니다.