Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Fashandi
حسین فشندی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fatemeh Fayazipoor
فاطمه فیاضی پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Production and Investigation of Photothermal Properties of Electrospun Polystyrene Web Containing Silver Nanoparticles
According to scientists researches, conventional energy resources are exhausting. On the other hand, energy supply using fossil fuels leads to increase in greenhouse gas concentration and air pollution, both of which are world concerns. Therefore, many attempts have been devoted to harvest energy from green and renewable sources such as solar energy. In this regard, design and production of photothermal electrospun webs have drawn a great attention. This type of electrospun webs can convert solar energy to thermal energy. In this research work, nanocomposite webs composed of polystyrene (PS) fibers and silver nanoparticles (Ag ) are produced using electrospinning technique. The electrospun webs are characterized with respect to the photothermal properties. Ag are incorporated into the structure of electrospun fibers using two different methods: (1) addition of Ag with concentrations of 2, 4 and 6 wt.% (with respect to polymer weight) to the electrospinning solution (PS- Ag webs), (2) Electrospinning of solutions containing silver nitrate (AgNO3) and then reducing the Ag+ to Ag using sodium borohydride to produce Ag nanoparticles with concentrations of 2, 6, 15 and 18 wt.% (with respect to PS weight) within the structure of PS fibers (PS-AgNO3 webs). Investigation of the photothermal performance of produced webs showed that regardless of the web production method, the surface temperature of electrospun web is directly related to Ag concentration in the electrospinning solution and UV lamp power. Contrarily, by decreasing distance between UV lamp and web, the surface temperature of web increases. Furthermore, using AgNO3 yields to superior photothermal performance over the AG due to uniform distribution of Ag within the whole structure of electrospun fibers. In this regard, the maximum measured temperature on the surface of photothermal electrospun webs produced using Ag and AgNO3 was recorded as 41 and 78 oC, respectively. Additionally, measured water contact angles on the surface of PS-AgNO3 webs denote to the hydrophobicity of the produced webs, which is essential for applications such as photothermal membrane distillation. Overall, it can be said that the PS/Ag nanocomposite photothermal web produced using electrospinning of AgNO3-containing solution is a promising candidate for a variety of applications based on solar energy. Keywords: Photothermal web, Hydrophobic, Polystyrene, Silver, Electrospinning
بر طبق تحقیقات دانشمندان، منابع رایج تولید انرژی که اکثرا تجدیدناپذیر می باشند، رو به اتمام است. از سوی دیگر، تأمین انرژی با استفاده از سوختهای فسیلی، پیامدهایی از قبیل افزایش انتشار گازهای گلخانهای و آلودگی هوا را به دنبال دارد که منشأ نگرانیهای بسیاری است . بنابراین، تلاشهای بسیاری توسط محققین در راستای بهرهبرداری از منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی صورت پذیرفته است. از مصادیق این تلاشها میتوان طراحی و ساخت لایههای الکتروریسیشده گرما-نوری را عنوان نمود. این نوع لایهها نور خورشید را دریافت کرده و آن را به گرما تبدیل میکنند. در این پژوهش، لایهی نانوکامپوزیت پلیاستایرن/ نانوذرات نقره با استفاده از روش الکتروریسی تولید شده و عملکرد گرما-نوری آن بررسی میشود. به منظور گنجاندن نانوذرات نقره در ساختار الیاف الکتروریسی شده دو روش مورد توجه واقع میشود: ) 1 ( استفاده از نانوذرات نقره در محلول الکتروریسی پلیاستایرن- نقره )لایههای PS-Ag ( با غلظت- های 2 ، 4 و ? درصد نسبت به وزن پلیمر و ) 2 ( الکتروریسی محلولهای حاوی نیتراتنقره و سپس احیای الیاف الکتروریسی شده با استفاده از سدیم بورهیدرید جهت حصول غلظتهای نقره 2 ، ? ، 1? و 1? درصد نسبت به وزن پلیاستایرن )لایههای PS-AgNO3(. بررسی عملکرد گرما-نوری لایههای تولید شده نشان داد که صرفنظر از روش تولید لایه، با افزایش مقدار نانوذره در محلول الکتروریسی، افزایش توان لامپ و همچنین کاهش فاصلهی بین لایه و لامپ UV ، دمای قابل حصول، افزایش مییابد. از سوی دیگر، استفاده از نیتراتنقره از آنجایی که منجر به پراکندگی مناسب نقره در تمام ساختار الیاف با کمترین میزان تجمع میشود، راندمان گرما-نوری به مراتب بهتری را به معرض نمایش میگذارد. به گونهای که بیشترین میزان دمای اندازهگیری شده در سطح لایه های تولید شده با استفاده از نانوذرات نقره و نیتراتنقره به ترتیب 41 و ?? درجه سانتیگراد اندازهگیری و ثبت شد. همچنین، اندازهگیری زاویه تماس آب بر روی سطح لایههای PS-AgNO3 از آبگریز بودن لایهها حکایت دارد که برای کاربردهایی مانند تقطیر غشایی گرما-نوری ضروری است. به طور کلی میتوان گفت لایهی گرما-نوری نانوکامپوزیت پلیاستایرن/ نانونقره که با الکتروریسی محلول حاوی نیتراتنقره تهیه شده، میتواند نامزد مناسبی برای کاربردهای گوناگون بر پایه استفاده از نور خورشید در نظر گرفته شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی