مطالعه و بررسی تولید و مشخصه سازی نانوالیاف کربن بر پایه پیش ماده pan

در این مطالعه با استفاده از سه نوع کوپلیمر پلی اکریلونیتریل (pan) حاوی کومونومرهای مختلف، نانوالیاف pan به روش الکتروریسی تولید شد. قطر متوسط نانوالیاف pan در محدوده nm560- 150 بود که قطر نانوالیاف با افزایش غلظت pan در محلول pan/dmf افزایش یافت. ساختار فیزیکی و شیمیایی به ترتیب به وسیله طیف پراش اشعه ایکس (xrd)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ft-ir) بررسی شد. علاوه بر این رفتار حرارتی نانوالیاف pan توسط گرماسنج پویشی تفاضلی (dsc) مورد مطالعه قرار گرفت. انجام عملیات پایدارسازی، نانوالیاف pan را برای فرآیند کربنیزاسیون که تا دمای ?c1250 انجام می شود، آماده نمود. به منظور تعیین میزان پیشرفت واکنش های پایدارسازی در نانوالیاف pan پایدار از پارامترهای اندیس آروماتیزه شدن (ai) و اندیس پایدارسازی si (در منحنی xrd)، اندیس پایدارسازی eor (در طیف ft-ir) و اندیس پایدارسازی ci (در منحنی dsc) استفاده شد. مقادیر محاسبه شده نشان دادند که واکنش های پایدارسازی نانوالیاف pan پیشرفت قابل توجهی داشته و ساختار خطی آن تا حد زیادی به ساختار نردبانی تبدیل شد. با حرارت دهی به نانوالیاف pan پایدار در طی عملیات کربنیزاسیون، نانوالیاف کربن تولید شد. در اثر انجام عملیات حرارتی پایدارسازی و کربنیزاسیون بر روی نانوالیاف pan، ترکیبات گازی فرار (مانند h2o، n2، nh3 و...) از نانوالیاف pan خارج شده و قطر نانوالیاف کربن تولیدی در مقایسه با نانوالیاف پیش ماده کاهش یافته و به nm312- 110 رسید. طیف سنجی رامان تشکیل ساختارهای توربواستراتیک و گرافیتی را در نانوالیاف کربن به ترتیب در نواحی cm-11322- 1300 و cm-11596- 1574 تایید نمود و نشان داد که با افزایش نسبت ساختار گرافیتی، اندازه بلورهای گرافیتی نانوالیاف کربن افزایش یافت. هدایت الکتریکی نانوالیاف کربن که با دستگاه هدایت سنج چهار کاناله اندازه گیری شد، با افزایش نسبت ساختار گرافیتی، افزایش فشردگی و تعداد نقاط اتصال در بین نانوالیاف و همچنین کاهش عیوب ساختاری از s/cm10/1 تا s/cm64/25 افزایش یافت.