SiO2 ساخت و بررسی فیبرهای توخالی

نویسندگان

دانشگاه الزهرا

چکیده

  در این مقاله برای ساخت فیبرهای توخالی SiO2 از فیبرهای پنبه استفاده کردیم. به این صورت که سوسپانسیونی از پودر SiO2 و آب دیونیزه درست کرده و مقداری از پنبه را در این سوسپانسیون خیسانده و سپس خشک می‌کنیم. آخرین مرحله نیز کلسینه کردن در دماهای بالا، جهت سوزاندن پنبه‌ها است. جهت بررسی ریخت‌شناسی فیبرهای توخالی تولید شده چهار آزمایش طراحی شد. در آزمایش اول سه نمونه را در 40 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت خشک کرده و در دماهای مختلف 500، 600 و 700 درجه سانتیگراد و به مدت 6 ساعت کلسینه کردیم. در آزمایش دوم نمونه‌ها در دماهای 40، 50 و 60 درجه سانتیگراد خشک کرده و در دمای 600 درجه سانتیگراد کلسینه کردیم. در آزمایش سوم پودر SiO2 در دو زمان، 30 دقیقه و 1 ساعت را سائیده، در 50 درجه سانتیگراد خشک و در دمای 600 سانتیگراد کلسینه کردیم. در آزمایش چهارم نسبت‌های وزنی بین پودر SiO2 و آب دیونیزه را تغییر داده، در 50 درجه سانتیگراد خشک و در دمای 600 سانتیگراد کلسینه کردیم. بررسی ریخت شناسی فیبرهای ساخته شده، نشان می‌دهد نمونه‌ای که سوسپانسیون آن در نسبت وزنی 1:100 تهیه شده، در دمای 50 درجه سانتیگراد خشک شده و در دمای 600 درجه سانتیگراد کلسینه شده است، نمونه بهینه است. فیبرهایی که به این روش آماده شدند، ساختار پنبه را حفظ کرده و از تخلخل و مساحت سطحی نسبتاً بالایی برخوردار هستند. در شرائط بهینه، فیبرهای توخالی به طول در حدود 30 میکرومتر، قطر 3 میکرومتر و ضخامت دیواره nm 300 می‌باشند. در انتها در سوسپانسیون به جای آب دیونیزه با الکل استفاده شد. نتایج ما به خوبی نشان می‌دهد که الکل (به عنوان حلال) به جدا کردن فیبرهای پنبه بیشتر کمک می‌کند و فیبرهای توخالی ساخته شده حتی به طول چندین سانتیمتر، قطر m µ 5/3 و ضخامت دیواره nm 200 هم می رسند و در بعضی از فیبرها پیچ خوردگی‌های که به طور طبیعی در فیبرهای پنبه وجود دارد نیز، دیده می‌شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fabrication of SiO2 hollow fibers

نویسندگان [English]

  • Reza Sabetdaryani
  • Fatemeh Najafi
چکیده [English]

In this paper, we have used cotton template for fabrication of SiO2 hollow fibers. At first a suspension of SiO2 powder with DI water is prepared and some pieces of cotton inserted to the suspension to get wet and then are dried. At final step, samples are calcinated in high temperatures to burn cotton. For morphology study of hollow fibers, four different experiments have been designed. In first experiment, three samples are dried at 40 0C for 1 h and finally calcinated at 500, 600 and 700 0C for 6 h. In second experiment, samples are dried at 40, 50 and 60 0C and finally calcinated at 600 0C. In third experiment, the SiO2 powder have grinded in two times, 1 h and 30 min and dried at 50 0C and calcinated at 600 0C. In forth experiment, the weight ratio of SiO2 powder and DI water is changed and dried at 50 0C and calcinated at 600 0C. Study of morphology of fabricated samples showed that a sample which is prepared with weight ratio of 1:100, dried at 50 0C, and calcinated at 600 0C is optimum sample.  Fibers which are prepared by this method keep the structure of cotton and have high porosity and surface area. At optimum conditions; hollow fibers with 30 μm length, 3 μm diameter, and 300 nm tube thickness is obtained. Finally, the suspension is made with alcohol instead of DI water. Our results showed that alcohol helps to separate the cotton fibers and fabricated hollow fibers is obtained even with several centimeters length, 3.5 μm diameter, and 200 nm tube thickness and some fibers are seen twist which exist naturally in the cotton fibers

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hollow fibers
  • Cotton
  • SiO2
  • Suspension
  • Calcination
[1]      C.N.R. Rao and A.K. Cheetham; “Science and technology of nanomaterials: current status and future prospects”; Journal of Materials Chemistry 11 (2001) 2887-2894.

[2]  X. Lou, L. Archer, and Z. Yang; Advanced Materials 20 (2008) 3987.

[4]  Y. Le, D. Guo, B. Cheng, and J. Yu; Applied Surface Science 274 (2013) 110-116.

[5]   H. Gue, R. Mao, X. Yang, and J. Chen; Electrochimica Acta 74 (2012) 271-274.

[9] S. Music, N. Filipovic-Vincekovic, and L. Sekovanic; “Precipitation of Amorphous SiO2 Particles and their Properties”; Brazilian Journal of Chemical Engineering 28 (2011) 89-94.