دانلود پایان نامه فوق لیسانس

پایان نامه تحلیل سیستم ها – پایان نامه مهندسی نفت – زیست شناسی – گیاه شناسی – زمین شناسی

دانلود پایان نامه فوق لیسانس

پایان نامه تحلیل سیستم ها – پایان نامه مهندسی نفت – زیست شناسی – گیاه شناسی – زمین شناسی


2 style=”text-align: center;”>  پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد مهندسی تکنولوژی نساجی   بررسی تأثیر قطبیت میدان مغناطیسی خارجی و جهت اختلاف پتانسیل الکتریکی بر فرآیند الکتروریسی   استادان راهنما: دکتر پدرام پیوندی- دکتر محسن هادیزاده استاد مشاور: دکتر رویا دستجردی برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود (در فایل … ادامه خواندن دانلود رایگان متن کامل پایان نامه ارشد : بررسی تأثیر قطبیت میدان مغناطیسی خارجی و جهت اختلاف پتانسیل الکتریکی


  

 

 

 

چکیده

فهرست مطالب

عنوان                                                                صفحه

-1-مقدمه

در سال 1934 Formals فرایندی را ثبت کرد که یک دستگاه آزمایشگاهی برای تولید نانو الیاف پلیمری با استفاده از نیروی الکترواستاتیک طراحی شده بود. وقتی از این روش برای ریسیدن الیاف استفاده شود، به آن اصطلاحاً الکتروریسی گفته می‌شود. به عبارت دیگر الکتروریسی عملیاتی است که نانو الیاف را به واسطه بار الکتریکی روی جریان شتابدار از محلول پلیمر یا مذاب تولید می‌کنند. با این روش الیاف پلیمری با قطر نانومتر یا زیر میکرون (معمولاً بین 5 تا 100 نانومتر) تولید می‌شود [1].

الکتروریسی موفقیت­های زیادی در تکنولوژی شکل­گیری نانوالیاف از محلول­های پلیمری با گرانروی زیاد، داشته است. روش­های مختلفی برای تولید نانوالیاف وجود دارد. اما هنگامی­که به امکانات تجاری، تنوع پلیمرها و کاربردهای تجاری آن­ها، سادگی فرآیند تولید و کاربرد آن در تکنولوژی­های مختلف تولید توجه شود، الکتروریسی به عنوان کارآمدترین روش برای تولید نانوالیاف شناخته می­شود [2]. از عوامل دیگری که این روش را مورد توجه قرار می­دهد کنترل قطر، تولید نانوالیاف با مورفولوژی‌های مختلف، داشتن تنوع در مواد اولیه (پلیمرهای طبیعی، مصنوعی، پلیمرهایی که در روش‌های معمولی نمی­توان برای تولید الیاف استفاده کرد) می­باشد [3].

1-2-الکتروریسی

الکتروریسی در منابع مختلف به عنوان روشی که در آن نانوالیاف از مایعات پلیمری با استفاده از میدان الکتریکی تهیه می­شوند، تعریف شده است. شایان ذکر است که هم محلول­های پلیمری و هم پلیمرهای مذاب می­توانند الکتروریسی شوند. نانو الیاف به علت ظرافت و سطح ویژه زیاد کاربردهای متعددی دارند که به عنوان مثال می‌توان به استفاده از این الیاف در کامپوزیت‌ها [4]، ساخت صافی‌ها [5]، الیاف رسانا [7،6]، حسگرها [9،8]، الیاف سرامیکی [10]، داربست بافت [11]، حمل دارو [12]، زخم پوشش‌ها [13] اشاره کرد [14]. یکی از معایب این روش ناپایداری خمشی جریان شتاب­دار مایع در آن است، بنابراین لازم است که حرکت جت (جریان شتاب­دار مایع) در الکتروریسی به نحوی کنترل گردد [15].

در فرایند الکتروریسی معمولی، میدان الکترواستاتیکی قوی بین نازل ظرف حاوی محلول پلیمری متصل به یک پمپ تزریق دقیق و صفحه‌ی جمع کننده اعمال می‌شود. هنگامی‌که نیروی الکتریکی بر کشش سطحی قطره پلیمری در نوک نازل غلبه کند، جت الکتروریسی تشکیل می‌شود. جت ایجاد شده یک سری ناپایداری‌های خمشی را در حین گذر تا صفحه‌ی جمع کننده (فاصله الکتروریسی) تحمل می‌کند که این عامل باعث کشش فوق‌العاده‌ی لیف تشکیل شده در جت می‌شود. این کشش به همراه تبخیر سریع مولکول‌های حلال در فاصله‌ی الکتروریسی منجر به کاهش قطر الیاف شده و الیاف مداوم نسبتاً خشک بر روی صفحه جمع کننده به طور تصادفی تشکیل می‌شوند. جت پلیمری در میدان الکتریکی به موجب اینکه نیروهای متضاد روی آن اثر می‌کند، ناپایدار است. کشش سطحی متمایل است که سطح جت را کوچک نماید و دافعه‌ی بارهای الکتریکی همنام موجود در سطح جت آن را نامتعادل می‌کند و سطح آن را افزایش می‌دهد. بنابراین یکی از ناپایداری‌هایی که در طول الکتروریسی اتفاق می‌افتد ناپایداری‌های خمشی است که با چگالی شار الکتریکی سطحی بالا افزایش می‌یابد [16].       

شکل 1-1-نمای شماتیکی از دستگاه الکتروریسی [17]

1-3- فرآیند شکل گیری جت پلیمر در عملیات الکتروریسی

در فرآیند الکتروریسی یک میدان الکترواستاتیکی بین یک نازل و یک جمع کننده ایجاد می­گردد، در حقیقت ولتاژ بالایی به یک پلیمر سیال اعمال می­شود تا توسط آن سیال باردار گردد. در اثر نیروی الکتریکی، محلول پلیمری از نازل به سمت جمع کننده خارج می­شود بدین ترتیب که وقتی بارهای الکتریکی در سیال به مقداری بحرانی برسد، یک جریان شتاب­دار محلول که «جت» نامیده می­شود از قطره نوک سوزن در اثر شکل­گیری مخروط تیلور با شتاب خارج می­شود. جت الکتروریسی به سمت منطقه با پتانسیل کمتر، که در بیشتر موارد صفحه جمع کننده‌ای است که به زمین متصل شده، حرکت می­کند سپس حلّال از میان جت پلیمر تبخیر می­شود، علاوه بر این جت، ناپایداری­هایی را تحمل می­کند که عمدتاً به وجود آورنده اندازه نانویی قطر لیف هستند و بر مورفولوژی الیاف تولید شده نیز اثر می­گذارد [19،18]. با توجه به شکل 1-2 پلیمر در مسیر خود به منظور ریسیده شدن سه مرحله را طی می‌کند که عبارتند از :

  1. تشکیل مخروط تیلور و خارج شدن جت از آن
  2. نازک شدن جت خارج شده از مخروط و حرکت آن به سمت جمع کننده (مسیر مستقیم)

3.ایجاد ناپایداری‌های خمشی در جت پلیمر

به این ترتیب قطره پلیمری نوک سوزن باردار شده و با افزایش چگالی بار الکتریکی، شکل کروی قطره را به مخروط تبدیل می‌کند (مخروط تیلور) و نهایتاً به صورت جت شتابدار در می‌آید.

کروی بودن شکل قطره به دلیل نیروهای کشش سطحی است که محلول را به سمت شکلی با کمترین نسبت سطح به حجم متمایل می‌کند [19].

به طور کلی نیروهای وارد بر محلول پلیمری عبارتند از :

نیروی کشش سطحی: در ابتدای کار از ایجاد جت جلوگیری نموده و باعث کاهش سطح و جمع شدن محلول می‌شود.

نیروی ویسکوزیته: از کشیده شدن محلول بین نوک سوزن و جمع کننده جلوگیری می‌کند.

نیروی کلمبیک: نیروی دافعه بین بارهای همنام روی سطح پلیمر می‌باشد که سبب کشیده شدن محلول پلیمری می‌شود.

مخروطی شدن قطره به دلیل نیروهای دافعه کولمبیک و نیروهای الکترواستاتیک است که وقتی که این نیروها بر نیروی کشش سطحی غلبه کرد جت تشکیل می‌گردد [19].

1-3-1-مخروط تیلور

تیلور با استفاده از یک مخروط نامحدود که توسط یک سیال پیوسته شکل گرفته است به محاسبه نیم زاویه رأس مخروط پرداخت.

در سال‌های اخیر رنکر و همکارانش [20] تحقیقات قابل توجهی را به صورت تجربی و تئوری در زمینه رفتار قطره بار دار در میدان الکتریکی و فرایند الکتروریسی انجام داده‌اند. آنها با بررسی داده‌های آزمایشگاهی نشان دادند که قطره مورد بحث مستقل از شکل اولیه‌اش شکل ثابتی به خود خواهد گرفت و این شکل تا زمانی که شدت میدان الکتریکی از مقدار بحرانی فراتر نرود پایدار خواهد ماند. با فراتر رفتن شدت میدان الکتریکی از مقدار بحرانی شکل قطره به شکل مخروطی با نوک گرد شبیه می‌شود. شعاع انحنای نوک مخروط می‌تواند آنقدر کوچک باشد که با سیستم‌های معمولی تصویر برداری قابل تشخیص نباشد ولی باید توجه داشت که حتماً گرد است زیرا در غیر این صورت اندازه شدت میدان الکتریکی در نوک آن بینهایت خواهد شد [20].

جزییات مربوط به شکل حقیقی نوک مخروط، یک مسئله انتگرال و دیفرانسیل گیری غیر خطی است. همچنین رنکر نشان داد که شکل قطره در نوک سوزن قبل از آن که جت از آن خارج شود هذلولی گون بسیار شبیه به مخروطی با نوک گرد می‌باشد [20].

 رنکر و همکارانش با نوشتن معادلات و حل آنها مقدار نیم زاویه مخلوط تیلور را 33.5 درجه به دست آوردند. آنها برای مقایسه نتایج تئوری و عملی، دو نوع آزمایش طراحی و در هر یک از حالات، از مخروط تیلور تصاویری تهیه نمودند. در حالت اول قطره چسبیده است و در حالت دوم یک قطره آویزان می‌باشد. در واقع هدف از طرح این دو آزمایش، مشخص نمودن اثر جاذبه بر نیم زاویه مخروط می‌باشد. شکل 1-3 حالت قطره آویزان و شکل1-4 حالت قطره چسبیده را نشان می‌دهد.

 

شکل 1-3- حالت قطره آویزان [20]

شکل 1-4-حالت قطره چسبیده [20]

با توجه به شکل1-5 (الف) بدست آمده برای قطره چسبیده می‌باشد و خط سفید، محور تقارن قطره است. در این تصویر نیم زاویه رأس پیش بینی شده توسط رنکر با خط پر و نیم زاویه رأس پیش بینی شده توسط تیلور با خط چین نشان داده شده است. آنها تاکید نمودند که این تصویر بهبود داده شده یا بریده شده نیست و کاملاً واقعی می‌باشد. شکل1-5 (ب) توسط نرم افزار Find Edges از  aبدست آمده و لبه‌های تصویر توسط این نرم افزار مشخص شده است، و اندازه نیم زاویه را در سه ناحیه مشخص نموده‌اند، در ناحیه A داده مناسبی از نرم افزار استخراج نشده است. برای ناحیه B خطوط مماس نیم زاویه 37.5 درجه ایجاد می‌کند و خطوط مماس در ناحیه C نیم زاویه 30.5 درجه ایجاد می‌کنند. شکل1-5 (ج) و (و) به طور مشابه برای حالت قطره آویخته بدست آمده است. در ناحیه A نیم زاویه 31.5 درجه و در ناحیه B نیم زاویه 26 درجه بدست آمده است. همه این زوایا به نیم زاویه هذلولی گون 33.5درجه که توسط رنکر به دست آمده است نزدیکتر می‌باشد تا به نیم زاویه مخروط تیلور که 49.3درجه بدست آورده بود.

شکل1-5 تصاویر قطره‌ها در حالت (الف) و (ب) تصویر بدست آمده برای قطره چسبیده و تصویر (ج) و (و) برای حالت قطره آویخته می‌باشد [20]

 1-3-2-مسیر مستقیم جت

در مرحله دوم از الکتروریسی وقتی که محلول جت از مخروط تیلور به سمت صفحه جمع کننده حرکت می‌کند جت شتاب می‌گیرد و از سوزن دور می‌شود در یک مسیر مستقیم حرکت می‌کند که نمای جت نسبت به زمان تغییری نمی‌کند این مرحله از الکتروریسی را مرحله با ثبات می‌نامند [21].

 

 

 

تعداد صفحه : 102

 

 

  • tehranpars123 tehranpars123

نظرات  (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است
ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی