تولید و بررسی خواص مورفولوژیک و رسانایی الکتریکی نانوذرات نقره جهت کاربرد در منسوجات هوشمند

STUDENT

DEGREE

YEAR

Electrically conductive fibers and textiles have wide range of applications such as sensors, anti-microbial and anti-dust clothes, dye elimination from wastewater, anti-electrostatice materials and plastic welding, electromagnetic shielding etc. In this research in situ polymerization of polyaniline (PANI) was conducted on the surface of polyester fabric and then the fabrics were coated using silver electroless plating technique. SEM and optical microscopic images indicated the uniformity of the polyaniline and silver coating on the surface of the fabrics. X-ray diffraction patterns of the fabrics were obtained. Besides, water contact angle, air permeability and electrical conductivity of the fabrics were measured. XRD patterns of the coated fabrics showed that the peaks in 2?= 38.18°, 44.37°, 64.54°, 77.46° and 81.43° which indicated the existence of silver on the surface of the electroless coated fabrics. Water Contact angle of polyaniline coated polyester fabrics and silver coated polyester fabrics showed a good water repellency for all of the coated fabrics. The untreated fabrics absorbed water droplets immediately. Electrical conductivity of the polyaniline coated polyester fabrics was 1.40 x 10 -2 S/cm. Electrical conductivity of the silver coated polyester fabrics with ethanediamine was 47.75 x 10 -2 S/cm and polyaniline-silver coated polyester fabric was 2.63 x 10 3 S/cm. According to EDX results the Ag mass content was an evidence of existence of silver layer on the surface of the coated fabrics. The FTIR spectra of PANI/PET coated fabrics contained both PANI and PET peaks, indicating that aniline was polymerized on the PET fabric to a certain degree. The characteristic peak observed at 1293 cm ? 1, 1236 cm ?1 and 1094 cm ?1 was assigned to C-N groups of polyaniline. Conductive inks used in solar cells, organic light emitting diodes, RFID antennas and electronic circuits. A Conductive ink was prepared with nano-silver colloid as the conductive material for drawing conductive patterns on paper or fabric substrates. Silver nanoparticles were synthesized using chemical reduction and the electrical conductivity and thermogravimetric (TG) analysis of the ink were investigated. The SEM micrographs and TGA measuremen (TG) analysis of the ink were investigated. The SEM micrographs and TGA measurements confirmed the presence of silver nanoparticles, however, the prepared ink had poor conductivity which need further investigation. Key words Electroless silver plating, polyester fabric, conductive ink, polyaniline coating

الیاف و منسوجات رسانای الکتریکی دارای کاربرد های متنوعی مانند سنسورهای شیمیایی و فیزیکی، تولید ابرخازن ها، تولید ذخیره کننده های انرژی، استفاده در سلول های خورشیدی، کاربردهای گسترده در پزشکی از جمله ساخت اجزاء مصنوعی بدن و نمایش دادن علائم حیاتی بدن، محافظ تخلیه الکترواستاتیکی، حفاطت از مداخله امواج الکترومغناطیس در رادارها، لباس های ضد میکروب و ضد گرد و غبار و انتقال اطلاعات در لباس ها برای کاربردهای نظامی مانند استتار می باشند. در تحقیق حاضر پارچه ی پلی استر به چند روش پوشش دهی رسانا شده و توسط آزمایش های مختلف با هم مقایسه شده است. پارچه ی پلی استر به روش پلیمر شدن درجا با پلی آنیلین و به دو روش الکترولس با نانوذرات نقره پوشش دهی شد. تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری وجود یک لایه از پلی آنیلین در سطح نمونه ها را نشان دادند که با افزایش تعداد دفعات پوشش دهی مقدار پلی آنیلین موجود در سطح نمونه ها نیز افزایش یافته بود. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ نوری یکنواختی لایه ی فلز نقره تشکیل شده روی سطح نمونه ها را در هر دو روش نشان داد. آزمایش های پراش اشعه ایکس، رسانایی الکتریکی، ترشوندگی و نفوذپذیری هوا انجام گرفت. به منظور بررسی تغییرات بلورینگی نمونه های پوشش دهی شده، از پراش اشعه ایکس استفاده شد. نتایج آزمایش پراش پرتو ایکس برای پلی آنیلین پیک مشخصی را نشان نداد که نشان دهنده آمورف بودن پلی آنیلین است. همچنین پراش پرتو ایکس برای روش الکترولس پیک های مربوط به فلز نقره در زوایای 18/38، 37/44 ، 54/64، 46/77 و 43/81 را نشان داد. آزمایش اندازه گیری زاویه تماس قطره آب برای نمونه های پلی استر پوشش دهی شده با پلی آنیلین و فلز نقره آبگریزی نمونه های پوشش دهی شده را نشان داد؛ درحالی که برای نمونه های بدون پوشش قطره آب بلافاصله جذب پارچه شد. جهت اطمینان از سنتز کامل پلی آنیلین در سطح نمونه ها، آزمایش FTIR-ATR انجام گرفت. نتایج آزمون FTIR-ATR نشان دهنده وجود پیک هایی در نواحی cm -1 1293 و cm -1 1236 و cm -1 1094 مربوط به ارتعاشات کششی آمینیC-N در ساختار پلی آنیلین بود. این مقادیر با طیف به دست آمده از پلی استر پوشش دهی شده با پلی آنیلین توسط نیلاکاندان و همکاران همخوانی دارددر دو روش الکترولس نانوذرات نقره روی سطح پارچه پوشش داده شدند که میانگین قطر ذرات 4/143 نانومتر و 9/148نانومتر بود. هدایت الکتریکی برای نمونه ی پوشش دهی شده با پلی آنیلین 2- 10× 40/1 زیمنس بر سانتیمتر محاسبه شد. در روش الکترولس که از سود استفاده شده است مقاومت الکتریکی بسیار بالا بود؛ با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بین نانوذرات موجود پیوستگی وجود نداشته و از آنجایی که پیوستگی در ایجاد جریان الکتریکی بسیار حیاتی است، لذا عدم حصول هدایت الکتریکی به خاطر همین موضوع خواهد بود. هدایت الکتریکی نمونه های پوشش داده شده به روش الکترولس با اتان دی آمین 2- 10× 75/47 زیمنس بر سانتیمتر و در روش پوشش داده شده با پلی آنیلین-نقره10 3 × 63/2 زیمنس بر سانتیمتر بود. جوهرهای رسانا کاربردهای فراوانی در سلول های خورشیدی، دیودهای ساطع کننده نور آلی، آنتن هایRFID و مدارهای الکترونیکی دارند. در قسمت دیگر این تحقیق جوهر رسانای نانونقره از طریق سنتز نانوذرات نقره به روش احیای شیمیایی تولید شد. سپس جوهر نانونقره روی سطح پارچه پلی استر و کاغذ آورده شد و آزمایش هایی از جمله رسانایی الکتریکی و توزین حرارتی روی آن انجام شد. تصاویر FESEM و نتایج آنالیز TGA نشانگر وجود ذرات نقره با میانگین قطر 2/480 نانومتر روی سطح پارچه ها بود. مقاومت الکتریکی نمونه ها بسیار بالا بود که نشانگر عدم اتصال ذرات نقره با یکدیگر می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده به دست آوردن خواص مطلوب از نظر رسانایی الکتریکی برای جوهرهای چاپ نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.