دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی شیمی

مهندس حسین کریمیان ، دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی ، 16 مهرماه 1393 ، از رساله خود با عنوان « سنتز اسفنج­ نانوکامپوزیتی PolyHIPE پلی(استایرن/دی­وینیل بنزن) با قابلیت هدایت الکتریکی » با راهنمایی دکتر محمدرضا مقبلی دفاع نمودند.

  چکیده

  اسفنج­های نانوکامپوزیتی PolyHIPE پلی(­استایرن/دی­وینیل بنزن)/نانولوله کربن با ساختار سلول باز و هدایت الکتریکی مطلوب ساخته شد. از اسفنج­های نانوکامپوزیتی PolyHIPE /نانولوله کربن به عنوان پایه اسفنج هیبریدی با پوشش پلیمر هادی استفاده شد. در ابتدا، بمنظور تعیین شرایط پوشش­دهی سطح حفره­­های اسفنج با پلیمر هادی، اسفنج PolyHIPE با سطح ویژه بالا با استفاده از حلال پروژن 1، 2 دی کلروبنزن از طریق پلیمریزاسیون امولسیون با درصد بالای فاز درونی تهیه و سطح حفره­های آن با لایه نازکی از پلی­پیرول به روش پلیمریزاسیون اکسیداسیونی در حضور حلال­ها و دوپانت­های مختلف پوشش داده شد. با توجه به هدایت الکتریکی مطلوب اسفنج PolyHIPE /پلی­پیرول دوپه شده با دوپانت سولفونیکی سدیم دودسیل­بنزن سولفونات ( SDBS ) در کلروفرم، از این حلال و دوپانت در مرحله ساخت اسفنج­های هیبریدی استفاده شد. در ادامه، با توجه به نقش مهم عوامل فعال سطحی در پراکنش نانولوله­های کربن در فاز آبی امولسیون و ساختار اسفنج حاصل، تأثیر عوامل فعال سطحی آنیونی، غیریونی و مخلوط عوامل فعال سطحی بر ریزساختار و هدایت الکتریکی اسفنج­های نانوکامپوزیتی PolyHIPE /نانولوله کربن مورد بررسی قرار گرفت. ساختار اسفنج تهیه شده توسط SDBS به نحو چشمگیری بهبود یافت و هدایت الکتریکی نقطه اشباع آن ( S cm^{-1 4-} 10 × 74_/5) در مقایسه با اسفنج تهیه شده بوسیله سدیم دودسیل سولفات ( SDS ) نزدیک به 75 درصد افزایش یافت. اسفنج­های نانوکامپوزیتی تهیه شده با عوامل فعال سطحی غیریونی ( F127 و Triton X-100 ) و نیز مخلوط عوامل فعال سطحی یونی ( SDBS, CTAB ) علی­رغم دارا بودن ساختار سلول باز و استحکام فشاری مطلوب از لحاظ الکتریکی عایق بودند. استفاده از عامل فعال سطحی آنیونی سدیم دودسیل سولفوساکسینات ( SDOSS ) با ساختاری شبیه به عوامل فعال سطحی جمینی ( Gemini )، به اسفنجی با ساختار سلول باز، استحکام مکانیکی و هدایت الکتریکی بالا ( S cm^{-1 4-} 10 × 4_/7) در مقایسه با اسفنج­های کامپوزیتی سنتز شده توسط دیگر محققان انجامید. لذا از این اسفنج نانوکامپوزیتی برای ساخت اسفنج­ هیبریدی با پوشش پلی­پیرول استفاده شد. پلیمریزاسیون پلی­پیرول بر سطح نانولوله­های کربن و کاهش مقاومت­های تماسی و غیرتماسی بین نانولوله­ها، به افزایش 10³ برابری هدایت الکتریکی اسفنج هیبریدی در مقایسه با اسفنج نانوکامپوزیتی انجامید. بررسی کاربرد بالقوه اسفنج­های تهیه شده در جذب امواج الکترومغناطیسی بیانگر افزایش قابل توجه اثربخشی الکترومغناطیسی اسفنج­های هیبریدی در مقایسه با اسفنج­های نانوکامپوزیتی بود، به طوری که اسفنج­های هیبریدی بیش از 75 درصد موج الکترومغناطیسی برخوردی را جذب نمودند.

  کلمات کلیدی: اسفنج PolyHIPE ، هدایت الکتریکی، پلی­پیرول، نانولوله کربن، عامل فعال سطحی