14000

14000

پراكنده كردن نانولوله هاي كربني با استفاده از روش غيركووالانسي

دكتري

فيزيك

آبان ماه 1393

آبان ماه 1393

دكتر بهشته سهرابي نظري

شيمي

چكيده جذب فيزيكي مواد فعال سطحي روي نانولوله¬هاي كربني، شيوه¬اي موثر جهت پراكنده و جدا كردن دسته¬هاي نانولوله¬هاي كربني است. دركي عميق از مكانيسم برهم¬كنش نانولوله – ماده فعال سطحي و ساختار تجمعات مواد فعال سطحي تشكيل شده روي نانولوله كربني مي¬تواند منجر به بهبود فرايند پراكنده¬سازي نانولوله¬هاي كربني گردد. به اين منظور در اين رساله، از شبيه¬سازي¬هاي ديناميك مولكولي تمام اتمي و بزرگ مقياس براي بررسي ساختار تجمعات مواد فعال سطحي روي نانولوله كربني در سه سيستم مختلف كه شامل مواد فعال سطحي كاتيوني حاوي گروه سر تري¬متيل¬آمونيوم (C16TAB و (C12TAB، مخلوط مواد فعال سطحي كاتيوني و آنيوني و مواد فعال سطحي دوقلو به همراه يك نانولوله كربني تك¬ديواره و مولكول¬هاي آب است، استفاده شده است. نتايج حاصل شده در سيستم¬هاي محتوي مواد فعال سطحي كاتيوني تك¬زنجيري (C16TAB و(C12TAB نشان مي¬دهد كه مورفولوژي تجمعات مواد فعال سطحي روي نانولوله كربني به تعداد مولكول¬هاي مواد فعال سطحي موجود در جعبه¬ي شبيه¬سازي وابسته است، به طوري كه با افزايش تعداد مولكول¬هاي مواد فعال سطحي، جذب سطحي تصادفي تك¬لايه¬اي به تدريج به مدل جذب تك¬لايه¬اي استوانه¬اي تغيير مي¬يابد. همچنين نتايج اين بخش نشان¬دهنده¬ي تاثير طول زنجيره¬ي دُم هيدروكربني ماده فعال سطحي روي فشردگي تجمعات تشكيل شده روي سطح نانولوله كربني و پايداري سوسپانسيون¬هاي آبي نانولوله¬ها است. داده¬هاي حاصل از شبيه¬سازي در سيستم-هاي مخلوط و در پوشيدگي سطح پايين مواد فعال سطحي نيز بيانگر تطابق كيفي نتايج با مُدل جذب سطحي تصادفي است، ضمن اين كه مخلوط كردن مواد فعال سطحي كاتيوني و آنيوني به نسبت¬هاي90:10 و 10:90 تاثيري روي ساختار تجمعات مواد فعال سطحي تشكيل شده روي نانولوله كربني نداشته است. يافته¬هاي حاصل از شبيه¬¬سازي در سيستم-هاي محتوي مواد فعال سطحي كاتيوني دوقلو نيز نشان مي¬دهد كه ساختار ماده فعال سطحي روي مورفولوژي تجمعات مواد فعال سطحي اثرگذار است و مواد فعال سطحي دوقلو به دليل نوع ساختارهاي تجمعي¬شان، كارايي بالاتري براي پايدار كردن سوسپانسيون¬هاي آبي نانولوله-هاي كربني دارند كه با نتايج حاصل از آزمايشات تجربي نيز هماهنگي دارد. نتايج شبيه-سازي همچنين نشان مي¬دهد كه با افزايش طول زنجيره¬ي آلكيلي فضاساز ماده فعال سطحي دوقلو، تجمعات نامنظم¬تري روي سطح نانولوله كربني تشكيل مي¬شود كه با مُدل جذب سطحي تصادفي سازگاري بيشتري دارد. واژه‌هاي كليدي:نانولوله كربني، ماده فعال سطحي خالص، مخلوط مواد فعال سطحي، ماده فعال سطحي دوقلو و جذب سطحي.