20259

۲۰۲۵۹

تهيه كامپوزيت پليمر يوني- فلزي و بررسي كاربرد آن در حسگر رطوبتي و تراشه دارورساني

دكتري

شيمي معدني

۱۳۹۳ تا ۱۳۹۷

۱۳۹۷/۱۰/۳۰

دكتر فرانك منطقي

شيمي

كامپوزيت پليمر يوني فلزي متشكل از يك پليمر الكتروفعال و دو لايه الكترود فلزي مي باشد كه پليمر را در بر گرفته اند. پليمرهاي الكتروفعال كه از جمله پركاربردترين آن ها نافيون مي باشد به شكل ذاتي داراي نانوكانال هايي مي باشند كه محل عبور كاتيون هاي مبادله شده است. با اعمال جريان الكتريكي، اين كاتيون ها در راستاي كانال ها به سمت كاتد حركت كرده و در نتيجه آن پليمر خم مي شود كه اساس كاربرد عملگري كامپوزيت مي باشد. از اين خم شدن، در اين رساله، به جهت باز كردن درب يك تراشه دارورساني استفاده شد. بدين معني كه با اعمال جريان الكتريكي به كامپوزيت و خم شدن آن، پوشش مخزن حاوي دارو در يك تراشه دارورساني از بين رفته و دارو آزاد مي گردد. اين نوع استفاده از كامپوزيت پليمر يوني فلزي در يك تراشه دارورساني تا به حال صورت نگرفته و براي نخستين بار در اين پروژه مورد بررسي قرار گرفت. از مزيت هاي اين طرح، امكان آزادسازي تمام دارو در يك مرحله مي باشد. از طرفي، آزاد سازي دارو در اين اين تراشه به قابليت كنترل از راه دور مجهز شد و مدارهاي گيرنده و فرستنده جهت انجام اين فرآيند طراحي گرديد. از ديگر كاربردهاي كامپوزيت پليمر يوني فلزي، استفاده از آن به عنوان يك حسگر رطوبتي مي باشد. در واقع، با تغيير در رطوبت محيط، كاتيون ها درون نانوكانال ها، آبپوشي شده و در راستاي كانال شروع به حركت مي كنند. بدين ترتيب بارهاي مثبت و منفي از يكديگر جدا شده و كامپوزيت توليد جريان الكتريكي قابل اندازه گيري مي نمايد كه اساس عملكرد حسگر رطوبتي مي باشد. در اين رساله، براي نخستين بار نانوذرات هيدروكسيد لايه اي دوگانه، در زمينه پليمري نافيون دوپ شده و كاربرد حسگري آن بررسي گرديد. مشخص شد كه با دوپ كردن نافيون به مقدار بهينه 1 % وزني، ميزان جذب مولكول هاي آب داخل كامپوزيت و در نتيجه حركت كاتيون ها در راستاي نانوكانال ها و كاربرد حسگري آن افزايش پيدا كرد.

1397/11/28

Fabrication of Ionic Polymer Metal Composite and study its application in humidity sensor and drug delivery chip

1/20/2020 12:00:00 AM

Ionic Polymer Metal Composite (IPMC) is a material consists of an electroactive polymer and two metal layers as electrodes on both sides. Nafion as a famous electroactive polymer has been used in this project. There are several nanochannels in Nafion which cations can move through. So when an electrical field is applied to an IPMC, they move toward cathode through the nano channels and cause the polymer to bend. This is the basis of actuating application of IPMC. We used the bending property to uncover a drug reservoir in a drug delivery chip. In other words, by applying voltage to IPMC it bent upward and let the drug in the drug reservoir get released. This design is so novel and has never been used before by IPMC. Our design also has the potential to get coupled with transmitter and receiver circuits and get controlled wirelessly. Another application of IPMC is humidity sensor. When the cations in the polymer are surrounded by water molecules, they can move through the channels easier, hence the positive and negative charges get separated and a measurable electrical current is produced. We, for the first time, used Layered Double Hydroxide (LDH) nano particles as dopant in the nafion matrix. It was found out that using 1% LDH nano particles could increase the water absorption of nafion and hence its humidity sensing application.