دراسة إمكانية تصنيع أسطح نسيجية فائقة الكره للماء باستخدام تقنيات مختلفة

اسم الباحث:

الطالبة مي ابراهيم ابراهيم

عنوان البحث:

دراسة إمكانية تصنيع أسطح نسيجية فائقة الكره للماء باستخدام تقنيات مختلفة

عنوان البحث باللغة الانكليزية :

A Study of the Possibility of Fabricating Superhydrophobic Textile Surfaces Using Various Techniques

اسم المشرف :

الدكتور المهندس زياد سفور

العام:2023

القسم:هندسة الغزل والنسيج

الملخص:

في هذا البحث تم العمل على تصنيع أسطح نسيجية فائقة الكره للماء بطرق وتقنيات بسيطة ومنخفضة التكلفة تعتمد خطوتين أساسيتين:

– إنشاء خشونة سطحية (نانوية- ميكروية) على سطح القماش باستخدام تقنيتين: ترسيب أوكسيد الزنك النانوي على القماش بتقنية التجميع الذاتي للجسيمات النانوية، وطلاء القماش القطني بأوكسيد الزنك النانوي على شكل فيلم باستخدام تقنية السول- جل.

– تعديل سطح القماش بمادة منخفضة الطاقة السطحية (حمض الشمع).

تضمنت تقنية التجميع الذاتي تحضير جسيمات أوكسيد الزنك النانوية بطريقة كيميائية بسيطة عند درجات حرارة مختلفة (90-70-50-30) ̊C باستخدام كلوريد الزنك كبادئ في وسط مائي. تم توصيف جسيمات أوكسيد الزنك النانوي المحضر باستخدام حيود الأشعة السينينة(XRD) ، طيف الأشعة تحت الحمراء (FTIR)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) ، حيث أشارت أنماط الأشعة السينية إلى بنية  سداسية (wurtzite) لجسيمات أوكسيد الزنك  المحضرة. أظهرت صور المجهر الإلكتروني الماسح  أنه مع زيادة درجة الحرارة، تغير شكل جسيمات أوكسيد الزنك النانوي  من الأسلاك النانوية إلى الشكل الكروي. لتصنيع القماش القطني الفائق الكره للماء، تم غمر القماش في محلول غرواني لأوكسيد الزنك، ثم تعديله لاحقاً بحمض الشمع.  تمت دراسة تأثير تركيز أوكسيد الزنك، وتأثير تركيز حمض الشمع في خاصية الكره الفائق للماء باستخدام اختبار زاوية التماس (WCA). كما تم توصيف القماش القطني المعالج باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). أظهرت نتائج المجهر الإلكتروني الماسح أن جسيمات أوكسيد الزنك النانوي المحضر عند(90 ̊C) كانت الأفضل في إنشاء الخشونة  على سطح القطن. أظهرت نتائج  زاوية التماس (WCA) أن القماش القطني المعالج بأوكسيد الزنك النانوي المحضر عند الدرجة (90 ̊C)، والمعدل بـ 1٪ وزناً من حمض الشمع اكتسب سطحاً فائق الكره للماء بزاوية تماس (CA=154̊ ).

تضمنت تقنية السول –جل  طلاء القماش بفيلم رقيق من أوكسيد  الزنك النانوي لإنشاء خشونة على السطح. تمت دراسة تأثير pH الوسط ودرجة الحرارة أثناء تحضير أوكسيد الزنك. كما تم دراسة تأثير عدد مرات غمر القماش القطني بأوكسيد الزنك النانوي في قياس زاوية التماس. تم توصيف القماش القطني المعالج باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء(FTIR). تم تعديل العينات التي حققت أعلى القيم لزاوية التماس، بمحلول لحمض الشمع تركيزه (1%)، وتمت دراسة تأثير مدة غمر القماش في محلول حمض الشمع في زاوية التماس (WCA). أظهرت النتائج أن زاوية التماس تتناقص بزيادة مدة غمر القماش.

بعد اجراء الاختبارات الوظيفية (اختبار زاوية التماس واختبار زاوية السقوط ). تم إجراء الاختبارات المكانيكية على العينات التي حققت خاصية الكره الفائق للماء. أظهرت النتائج ثباتية جيدة للعينات تجاه الغسيل والاحتكاك.

تم توظيف القماش الفائق الكره للماء في تطبيقات فصل الزيت عن الماء والتنظيف الذاتي. أظهرت النتائج  أن القماش الفائق الكره للماء حقق كفاءة فصل عالية (96%)  لفصل التولوين عن الماء، كما أظهر القماش مقاومة للتبقع لأنواع مختلفة من السوائل.

الكلمات المفتاحية: قماش قطني، سول-جل ، حمض الشمع ، فائق الكره للماء ، أوكسيد الزنك النانوي.

التحميل