SUPERVISOR
Parham Soltanimohammadi,Hossein Fashandi,Dariush Semnani
پرهام سلطانی (استاد راهنما) حسین فشندی (استاد مشاور) داریوش سمنانی (استاد راهنما)
STUDENT
Mahnaz Hajimohammadi hossein abadi
مهناز حاجی محمدی حسین آبادی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Design, manufacture and characterization of the flat-sheet membranes made of polyacrylonitrile hollow nanofibers and investigation of its acoustic properties
In recent years, due to the increasing urbanization and development of industries, noise pollution has become a major challenge. This has led to increased public awareness and strict government regulations on noise and pollution control. One of the most important ways to reduce noise pollution is the use of acoustic absorbers. Nonwoven fabrics are known as the most important acoustic absorbers due to their porous and bulky interior structure. The main problem of these materials is low noise absorption at low frequencies. For this reason, increasing noise absorption at low frequencies has always been a challenge for researchers. Increasing the flow resistivity is one of the ways to increase sound absorption at low frequencies. In recent years, the use of nanofibers coatings on nonwoven fabrics to increase the flow resistivity and consequently increase the absorption at low frequencies has been reported by some researchers. Despite improved sound absorption, these structures have limited sound absorption at low frequencies. Hollow nanofibers will increase the flow resistivity due to the higher surface area to volume ratio. For this purpose, in this study, we investigated the acoustic properties of hollow nanofibers. For this purpose, in the present study, core-shell nanofibers were first produced by using polyacrylonitrile and polyvinyl acetate polymers via coaxial electrospinning. Then, by removing the core material, hollow nanofibers were prepared. Nonwoven fabric was also produced using a laboratory setup. Then, the acoustic properties of the specimens were investigated by placing the core-shell and hollow nanofibers on and behind the nonwoven fabric. The results showed that the nonwoven fabric has a sound absorption of the type of viscosity absorption. Placing nanofibers on the back of nonwoven fabric increased sound absorption at all frequencies. In fact, when the nanofibrous web is placed behind the nonwoven, with increasing the thickness of the web, the absorption of sound increases due to the increased flow resistivity. In the case of nanofibrous webs containing hollow nanofibers it is observed that in addition to increasing the sound absorption coefficient with increasing thickness, the peak of sound absorption shifts from about 1000 Hz for the web produced for 4 h to about 630 Hz for the web produced for 8 h. In the second case, the results showed that placing nanofibers on the nonwoven fabric changes the absorption mechanism from viscosity to resonance type. It was observed that by placing the core-shell web of nanofibers on the nonwoven fabric and increasing the thickness of the these nanofibers, the peak of absorption occurs for thickness of 17 ?m at 1250 Hz, for 28 ?m at 1000 Hz, and for 37 ?m at 800 Hz. Also, by placing hollow nanofibers on nonwoven fabric and increasing the thickness of nanofibers the peak is observed for thickness of 17 ?m at 800 Hz, for 28 ?m at 630 Hz and for 37 ?m at 500 Hz. According to the results, when the nanofibers are placed on the back of the nonwoven, the thickness of the layer increases as the NRC increases. In addition, hollow nanofibers in each case have higher NRCs than nonwoven fabrics and core-shell nanofibers.
در سال های اخیر به دلیل افزایش شهرنشینی و توسعه کارخانه ها و صنایع، آلاینده های صوتی به یک چالش اساسی مبدل شده است. این امر منجر به افزایش آگاهی عمومی و وضع قوانین سخت گیرانه دولتی برای کنترل صدا و آلودگی صوتی شده است. یکی از مهمترین روشهای کاهش آلودگی صوتی استفاده از جاذبهای صوتی است. منسوجات بیبافت به دلیل ساختار داخلی متخلخل و حجیم بهعنوان مهم ترین جاذبهای صوتی شناخته میشوند. مهمترین نقطه ضعف این مواد جذب صوت کم در فرکانسهای پایین است. به همین دلیل افزایش جذب صوت در فرکانسهای پایین همواره یکی از چالشهای پیش روی محققین بوده است. افزایش مقاومت در برابر جریان یکی از راهکارهای افزایش جذب صوت در فرکانسهای پایین است. در سالهای اخیر استفاده از پوشش نانو الیاف بر روی منسوجات بیبافت به منظور افزایش مقاومت در برابر جریان و درنتیجه افزایش جذب در فرکانسهای پایین توسط برخی از محققین گزارش شده است. علیرغم بهبود جذب صوت، این سازهها همچنان در فرکانسهای پایین با محدودیت مواجه هستند. نانو الیاف توخالی به دلیل نسبت سطح به حجم بالاتر امکان افزایش مقاومت در برابر جریان را فراهم خواهند کرد. به همین منظور در این تحقیق به بررسی خواص آکوستیک نانو الیاف توخالی پرداخته شده است. به این منظور در این تحقیق ابتدا نانو الیاف پوسته- مغزی با استفاده از پلیمرهای پلی اکریلو نیتریل و پلی ونیل استات و به روش الکتروریسی با سوزن هم محور تولید شد. سپس با حذف ماده ی مغزی، نانو الیاف توخالی تهیه شد. منسوج بیبافت نیز با استفاده از خط تولید آزمایشگاهی تولید گردید. در ادامه با قرار دادن نانو الیاف پوسته- مغزی و توخالی بر رو و پشت منسوج بی بافت، خواص آکوستیک نمونهها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که منسوج بیبافت دارای جذب صوت از نوع جذب ویسکوزیته است. قرار گرفتن نانو الیاف در پشت منسوج باعث افزایش جذب صوت در کلیه فرکانسها گردید. در واقع زمانی که وب نانولیفی پشت منسوج قرار گرفته باشد، با افزایش ضخامت وب، جذب صوت به دلیل افزایش مقاومت در برابر جریان افزایش می یابد. در مورد وب های نانولیفی حاوی الیاف توخالی مشاهده می شود که علاوه بر افزایش ضریب جذب صوت با افزایش ضخامت، مقدار بیشینه جذب صوت از حدود 1000 هرتز برای وب تولیدشده در مدت زمان 4 ساعت به حدود 630 هرتز برای وب تولیدشده در مدت زمان 8 ساعت انتقال می یابد. در حالت دوم نتایج نشان دادند که قرار دادن نانو الیاف بر روی منسوج بیبافت باعث تغییر مکانیزم جذب از ویسکوزینه به جذب رزونانسی می شود. مشاهده شد که در این حالت با قرار دادن وب نانولیفی پوسته- مغزی بر روی منسوج بی بافت و افزایش ضخامت نانو الیاف پوسته- مغزی مشاهده می شود که برای ضخامت 17 میکرومتر در فرکانس 1250 هرتز، برای ضخامت 28 میکرومتر در فرکانس 1000 هرتز و برای ضخامت 37 میکرومتر در فرکانس 800 هرتز بیشینه جذب اتفاق می افتد. همچنین با قرار دادن وب نانولیفی توخالی بر روی منسوج بی بافت و افزایش ضخامت نانو الیاف برای ضخامت 17 میکرومتر در فرکانس 800 هرتز، برای ضخامت 28 میکرومتر در فرکانس 630 هرتز و برای ضخامت 37 میکرومتر در فرکانس 500 هرتز بیشینه جذب مشاهده می شود. نیز بیشتر NRC بر اساس نتایج به دست آمده در حالت قرارگیری نانو الیاف در پشت لایه بی بافت، هرچه ضخامت لایه افزایش یابد میزان بالاتری نسبت به منسوجات بی بافت و نانو الیاف پوسته- مغزی دارند. NRC ، می شود. همچنین نانو الیاف توخالی در هر مورد مقایسه