توليد کاغذ رسانا با فناوري‌نانو

[elahe]

توليد کاغذ رسانا با فناوري‌نانو
روشي جديد براي توليد کاغذ رسانا ابداع شده‌‌است که در اين روش نانوذرات رساناي اکسيد قلع- اينديم و پلي‌سديم استايرن سولفونات( PSS) با آرايشي لايه‌اي( LBL) در الياف سلولزي قرار مي‌گيرند، سپس با استفاده از روش‌هاي سنتي توليد کاغذ مي‌توان الياف پوشش‌ داده‌‌شده را به کاغذ رسانا تبديل نمود. تحت جريان مستقيم، ضريب رسانايي کاغذهاي متشکل از ده پوشش‌ دو لايه معادل 2/5 واحد است( S/cm 6-10 در جهت عمود بر کاغذ) كه در مقايسه با کاغذهاي اوليه و فاقد پوشش‌دهي، رسانايي کاغذهاي جديد بيش از يك ميليون بار افزايش مي‌يابد.
آرايش لايه‌اي يک روش ساده و چندمنظوره است که معمولاً در ايجاد ساختارهاي نازك فيلمي بر روي سطوح مختلف مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين روش از نيروهاي الکتروستاتيک موجود بين اجزايي كه به‌‌طور مخالف بارگذاري شده‌اند( نظير پلي‌الکتروليت‌ها،DNAو نانوذرات) استفاده مي‌شود. با وجود كاربرد زيادي كه اين روش دارد، تاكنون ارتباط بين نانوذرات رسانا و رسانايي الکتريکي بررسي نشده‌است. اخيراً محققان مؤسسه‌ي فناوري جورجياي آمريکا با استفاده از آرايش لايه‌اي، روش ساده‌اي را براي پوشش‌دهي الياف سلولزي با نانوذرات ITO ارائه نموده‌اند؛ در اين روش جديد ـ جزئيات آن در مجله‌ي Nanotechnology منتشر شده‌‌است ـ به‌‌منظور دستيابي به مسيرهاي رسانا و بهبود اتصال ذرات با يکديگر از شرايط فاقد نمک استفاده مي‌شود. در اين شرايط ضخامت لايه‌ي داخلي پلي‌الکتروليت تا حد امکان كاهش مي‌يابد.
در اين فعاليت تحقيقاتي براي اين كه ضريب رسانايي کاغذهاي توليدشده در دو جهت عمود و هم‌جهت با ضخامت کاغذ در محدوده‌ي فرکانسي 01/0 تا 1 هرتز قرار گيرد، از روش طيف‌سنجي امپدانس استفاده گرديد. اين محققان دريافتند که تفاوت موجود در مقدار رسانايي الکتريکي اندازه‌گيري‌‌شده در دو جهت کاغذ ناشي از ساختار غير ايزوتروپ آن است. به عبارت بهتر، بدون در نظر گرفتن تعداد لايه‌هاي داراي آرايش لايه‌اي، رسانايي همه‌ي کاغذهاي آزمايش‌‌شده در جهت عمودي و در حدود 2 درجه بزرگ‌تر از مقدار رسانايي اندازه‌گيري‌‌شده در جهت ضخامت كاغذ است.
در اين فعاليت تحقيقاتي براي ارزيابي همزمان ريزساختار و خواص الکتريکي کاغذهاي توليدشده از روش تصويربرداري ميکروسکوپ نيروي اتمي( I-AFM) استفاده شده‌‌است. هنگام اسکن کردن سطح يک مونوفيلامنت سلولزي تحت ولتاژ بالا، سوزن ميكروسكوپ نيروي اتمي وجود جريان قابل‌توجهي را نشان مي‌دهد. تصاوير ميکروسکوپ نيروي اتمي نشان مي‌‌دهد که بيشترين جريان در مناطقي مشاهده مي‌شود كه سطح آنها را نانوذرات پوشانده‌‌است. اين نانوذرات به‌‌صورت داخلي در جهت عمود بر کاغذ و در جهت ضخامت آن به يکديگر متصل شده‌اند.
به‌دليل تنوع کاربرد آرايش لايه‌اي، مي‌توان از اين روش به‌‌طور بالقوه در طيف وسيعي از کاربردهاي صنعتي نظير توليد فيلم‌هاي ITO انعطاف‌پذير (كه در نمايشگرهاي قابل‌ حمل به كار مي‌روند)، الکترودهاي انعطاف‌پذير مورد استفاده در پيل‌‌هاي خورشيدي و ابزارهاي الکترونيکي انعطاف‌پذير استفاده كرد.

منبع:
http://nano.ir/newstext.php?Code=6086