۱۳۹۴-شقایق خزائی

شقایق خزائی

ایمیل:  shkhazaei2019@ut.ac.ir

• کارشناسی (94-98): ساخت و مشخصه‌یابی نانوژنراتور تریبوالکتریک تخریب‌پذیر بر پایه پلی­کاپرولاکتون/سدیم‌آلجینات جهت کاربردهای پزشکی

چکیده

بحران‌های انرژی و زیست ‌محیطی در سالیان اخیر، حرکت به سمت انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر را در کاربردهای گوناگون، به مسئله­ای مهم تبدیل کرده است. در مقیاس کوچک، مانند تجهیزات پزشکی قابل کاشت در بدن، امروزه باتری‌ها به عنوان متداول‌ترین تجهیز برای تامین انرژی مورد نیاز محسوب می­شود. عمر محدود، لزوم دسترسی جهت تعویض، ابعاد بزرگ و وزن بالا (در مقایسه با کل سیستم) و صدمات زیست‌محیطی ناشی از دفع، از مشکلات بزرگ باتری‌ها به شمار می‌روند. اختراع نانوژنراتور را می‌توان پاسخی برای این مشکلات در نظر گرفت. نانوژنراتورها از ساختارهایی در ابعاد میکرو یا نانو تشکیل شده­‌اند که از ارتعاشات مکانیکی موجود در محیط مانند حرکت عضلات بدن، جریان سیالات (مانند خون)، اختلاف حرارت و غیره برای تأمین انرژی مورد نیاز سیستم‌های مختلف استفاده می‌کنند. در این مبدل­ها از دو لایه مجزا با خاصیت الکتریکی کاملا متفاوت استفاده می­شود، به گونه اي که یکی از این سطوح توانایی القاي بار الکتریکی مثبت و دیگري توانایی القاي بار منفی را داشته باشد. در حال حاضر، استفاده از نانوژنراتورهای تخریب­پذیر در کاربردهای مختلف به خصوص کاربردهای پزشکی مورد توجه قرار گرفته است. هدف از پژوهش حاضر، ساخت و توسعه نانوژنراتور تریبوالکتریک تخریب­پذیر دولایه به منظور تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است. در این پژوهش، از لایه­های پلی­کاپرولاکتون و آلجینات به ترتیب به عنوان لایه­های با بار مثبت و منفی استفاده شد. جهت بهبود خواص تریبوالکتریک لایه­ها، فرایندهای اصلاح بر روی هر لایه انجام شد. در این حالت لایه آلجینات با اکسید گرافن با بار سطح منفی جهت بهبود خاصیت آنیونی این لایه اصلاح شد. در مقابل جهت بهبود خواص تریبوالکتریکی لایه پلی­کاپرولاکتون با بار مثبت، از سبوس برنج کلسینه شده استفاده شد. در این راستا ضمن تهیه فیلم نانوکامپوزیتی پلی­کاپرولاکتون/سبوس برنج کلسینه شده، این ماده جهت اصلاح سازی سطحی فیلم نانوکامپوزیتی نیز استفاده شد. جهت مشخصه­یابی لایه­ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس استفاده شد. ضمن آنکه زبری سطح لایه­ها با استفاده از زبری سنج ارزیابی شد. همچنین جهت ارزیابی بار سطحی سبوس برنج، قبل و بعد از کلسینه کردن از آزمون پتانسیل زتا استفاده شد و مورفولوژی دانه­های سبوس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی ارزیابی شد. نتایج نشان داده لایه آلجینات/اکسید گرافن به طور موفقیت­آمیزی ساخته شد. نتایج زبری سنجی توزیع یکنواختی از نانوذرات گرافن را در زمینه آلیجنات نشان داد که تایید کننده بر هم کنش بین این دو جز می­باشد. همچنین، فرایند کلسینه کردن منجر به افزایش درجه بلورینگی سبوس برنج با ترکیب شیمیایی پایه سیلیکاتی شد. ضمن آنکه فرایند کلسینه شدن منجر به کاهش بار الکتریکی سطحی ذرات سبوس شد. تصاویر میکروسکوپی هم نشان داد رسوب ذرات سبوس برنج در سطح لایه پلی­کاپرولاکتون/سبوس منجر به شکل گیری مورفولوژی گلی شکل شد. قطعا حضور این ساختار لایه­ای با سطح مخصوص زیاد می­تواند در جهت افزایش خواص تریبوالکتریکی لایه مناسب باشد.