
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,607,052 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,199,464 |
چاپ پلاریزان با استفاده از جوهرپلیوینیلالکل/نانوکریستالسلولز: تعیین اثرات غلظت جوهر و سرعت تبخیرحلال | ||
پژوهشهای علوم و فناوری چوب و جنگل | ||
دوره 28، شماره 1، خرداد 1400، صفحه 83-97 اصل مقاله (1.53 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2021.18627.1901 | ||
نویسندگان | ||
محبوبه مهماندوست1؛ مهدی مشکور* 2؛ حسین یوسفی3؛ مهدی تجویدی4 | ||
1دانشجوی دکتری، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران، | ||
2دانشیار، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران، | ||
3دانشیار ، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران، | ||
4دانشیار ، آزمایشگاه نانومواد تجدیدپذیر، دانشگاه مین، ایالات متحده آمریکا | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: امروزه، مطالعه پیرامون مهندسی خودآرایی نانوکریستالهای سلولزی درون بسترهای پلیمری، با هدف گسترش دامنه کاربردی این نانوساختارهای زیستی، به یکی از موضوعات داغ تحقیقاتی بدل شده است. مشکور و همکاران (2014 و 2019) روشی مبتنی بر بهره-گیری از گشتاور کشش سطح (STT) را به منظور کنترل خودآرایی نانوکریستالهای سلولزی (CNC) درون محلولهای پلیمری معرفی نمودند که امکان چاپ دوشکستی نانوکامپوزیتی را فراهم مینمود. در این مقاله، تأثیر سرعت تبخیر حلال و غلظت محلول پلیوینیل-الکل (PVA) / نانوکریستال سلولز به عنوان جوهر چاپ پلاریزان، بر کیفیت چاپ سهبعدی نانوکامپوزیتی حاصل بررسی شده است. مواد و روشها: محلولهای آبی پلیوینیلالکل (PVA) در 3 سطح غلظت 5/2 ، 5 و 10 درصد، حاوی 5 درصد وزنی نانوکریستال سلولزی استخراج شده از الیاف پنبه، به عنوان جوهر چاپ تهیه شدند. جهت چاپ فیلمهای نانوکامپوزیتی نهایی، قالبریزی محلول جوهر بر روی بستر مسی دارای نقوش برجسته انجام شد. با هدف کنترل سرعت خروج حلال، از دو نوع آون متداول و آون خلاء استفاده شد. کیفیت جهتیافتگی اجزای جوهر و چاپ پلاریزان، با میکروسکوپ نوری پلاریزان و نرم افزار تحلیلگر تصویر ارزیابی و کمّیسازی شد. یافتهها: تحلیل تصاویر میکروسکوپی نشان داد که با افزایش نسبت فاز حامل PVA در ترکیب جوهر، گرانروی جوهر بهمیزان قابل توجهی افزایش یافت و با افزودن نانوذرات CNC به ترکیب بهصورت معناداری از شدت افزایش گرانروی کاسته شد. در ارزیابی کیفیت چاپ از مقایسه مقادیر سه شاخص استفاده شد: شاخص تباین رنگهای تداخلی (ICC)، شاخص پیروی از الگو ((PMI، شاخص تقارن نقش (PSI). افزایش غلظت جوهر در نتیجه افزایش سهم فاز حامل PVA موجب افزایش شاخص ICC گردید و تأثیر این عامل بر دو شاخص PMI و PSI الگوی مشابهی را نشان داد؛ بهطوریکه بیشترین و کمترین مقادیر بدست آمده برای جوهر سهجزئی، بهترتیب، در غلظت 10 و 5 درصد PVA بهدست آمد. افزایش سرعت خروج فاز حلال، تأثیر معناداری را بر تغییرات شاخص ICC نشان نداد در حالیکه مقادیر دو شاخص PMI و PSI را بهصورت معنادار متأثر نمود و موجب کاهش کیفیت چاپ گردید. نتیجهگیری: بهطور خلاصه، بر اساس یافتههای تحقیق حاضر، میتوان چنین بیان نمود که در فرایند چاپ پلاریزان، استفاده از جوهر چاپ سهجزئی نسبت به نوع دوجزئی در اولویت قرار دارد. همچنین کاهش سرعت خروج حلال میتواند تأثیر قابل ملاحظهای بر کیفیت چاپ داشته باشد. متناسب با ترکیب جوهر استفاده شده در این مطالعه، جهت دستیابی به کیفیت چاپ مطلوب، سطح غلظت 5 درصد برای فاز حامل قابل توصیه میباشد. متناسب با ترکیب جوهر استفاده شده در این مطالعه، جهت دستیابی به کیفیت چاپ مطلوب، سطح غلظت 5 درصد برای فاز حامل قابل توصیه میباشد. | ||
کلیدواژهها | ||
گشتاور کشش سطح؛ نانوکریستال سلولز؛ پلیوینیلالکل؛ جوهر نانوکریستال سلولز؛ چاپ پلاریزان | ||
مراجع | ||
1.Abargues, R., Rodriguez-Canto, P.J., Albert, S., Suarez, I., and Martínez-Pastor, J.P. 2014. Plasmonic optical sensors printed from Ag–PVA nanoinks. Materials Chemistry C. J. 2: 5. 908-915.
2.Ghasemi, S., Rahimzadeh-Bajgiran, P., Tajvidi, M., and Shaler, S.M. 2020. Birefringence-based orientation mapping of cellulose nanofibrils in thin films. Cellulose J. 27: 2. 677-692.
3.Gladman, A.S., Matsumoto, E.A., Nuzzo, R.G., Mahadevan, L., and Lewis, J.A. 2016. Biomimetic 4D printing. Nature Materials J. 15: 4. 413-418.
4.Gray, D.G., and Mu, X. 2015. Chiral nematic structure of cellulose nanocrystal suspensions and films; polarized light and atomic force microscopy. Materials J.8: 11. 7873-7888.
5.Habibi, Y., Heim, T., and Douillard, R. 2008. AC electric field‐assisted assembly and alignment of cellulose nanocrystals. Polymer Science Part B: Polymer Physics J. 46: 14. 1430-1436.
6.Habibi, Y., Lucia, L.A., and Rojas, O.J. 2010. Cellulose nanocrystals: chemistry, self-assembly, and applications. Chemical Reviews J. 110: 6. 3479-3500.
7.Kim, J., Chen, Y., Kang, K.S., Park,Y.B., and Schwartz, M. 2008. Magnetic field effect for cellulose nanofiber alignment. American Institute of Physics J. Pp: 96-104.
8.Kimura, F., and Kimura, T.2008. Magnetic alignment and patterning of cellulose fibers. Science and Technology of Advanced Materials J.9: 2. 12242-12244.
9.Krzywinski, M. 2018. Image Color Summarizer: RBG, HSV, LCH & Lab image color statistics and clustering-simple and easy. accessed May 2019 <http://mkweb.bcgsc.ca/ color-summarizer/ ?>
10.Kvien, I., and Oksman, K. 2007. Orientation of cellulose nanowhiskers in polyvinyl alcohol. Applied Physics A. J. 87: 4. 641-643. 11.Li, D., Liu, Z., Al-Haik, M., Tehrani, M., Murray, F., Tannenbaum, R., and Garmestani, H. 2010. Magnetic alignment of cellulose nanowhiskers in an all-cellulose composite. Polymer Bulletin J. 65: 6. 635-642.
12.Mashkour, M., Kimura, T., Kimura, F., Mashkour, M., and Tajvidi, M. 2014. One-dimensional core–shell cellulose-akaganeite hybrid nanocrystals: synthesis, characterization, and magnetic field induced self-assembly. RSC Advances J. 4: 94. 52542-52549.
13.Mashkour, M., Kimura, T., Kimura, F., Mashkour, M., and Tajvidi, M.2014. Tunable self-assembly of cellulose nanowhiskers and polyvinyl alcohol chains induced by surface tension torque. Biomacromolecules J. 15: 1. 60-65.
14.Mashkour, M., Kimura, T., Mashkour, M., Kimura, F., and Tajvidi, M.2018. Printing birefringent figures by surface tension-directed self-assembly of a cellulose nanocrystal/polymer ink components. ACS Applied Materials & Interfaces J. 11: 1. 1538-1545.
15.Mashkour, M., Tajvidi, M., Kimura, F., Yousefi, H., and Kimura, T. 2014. Strong highly anisotropic magnetocellulose nanocomposite films made by chemical peeling and in situ welding at the interface using an ionic liquid. ACS Applied Materials & Interfaces J.6: 11. 8165-8172.
16.Mashkour, M., Tajvidi, M., Kimura, T., Kimura, F., and Ebrahimi, G. 2011. Fabricating unidirectional magnetic papers using permanent magnets to align magnetic nanoparticle covered natural cellulose fibers. Bioresources J. 6: 4. 4731-4738.
17.Moon, R.J., Martini, A., Nairn, J., Simonsen, J., and Youngblood, J. 2011. Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chemical Society Reviews J. 40: 7. 3941-3994.
18.Mu, X., and Gray, D.G. 2014. Formation of chiral nematic films from cellulose nanocrystal suspensions is a two-stage process. Langmuir J. 30: 31. 9256-9260.
19.Pullawan, T. and Wilkinson, A.N., and Eichhorn, S.J. 2012. Influence of magnetic field alignment of cellulose whiskers on the mechanics of all-cellulose nanocomposites. Biomacromolecules J. 13: 8. 2528-2536.
20.Revol, J.F., Godbout, L., Dong, X.M., Gray, D.G., Chanzy, H., and Maret, G. 1994. Chiral nematic suspensions of cellulose crystallites; phase separation and magnetic field orientation. Liquid Crystals J. 16: 1. 127-134.
21.Shin, H.J., Lim, M.C., Park, K., Kim, S.H., Choi, S.W., and Ok, G. 2017. Invisible security printing on photoresist polymer readable by terahertz spectroscopy. Sensors J. 17: 12. 2825.
22.Ul-Islam, M., Khan, S., Khattak, W.A., Ullah, M.W., and Park, J.K., 2015. Synthesis, chemistry, and medical application of bacterial cellulose nanocomposites. In Eco-friendly Polymer Nanocomposites J. Springer, New Delhi. Pp: 399-437.
23.Ye, S., Fu, Q., and Ge, J. 2014. Invisible photonic prints shown by deformation. Advanced Functional Materials J. 24: 41. 6430-6438. 24.Yousefi, H., Mashkour, M., and Yousefi, R. 2015. Direct solvent nanowelding of cellulose fibers to make all-cellulose nanocomposite. Cellulose J. 22: 2. 1189-1200.
25.Zhou, L., He, H., Li, M.C., Song, K., Cheng, H.N., and Wu, Q. 2016. Morphological influence of cellulose nanoparticles (CNs) from cottonseed hulls on rheological properties of polyvinyl alcohol/CN suspensions. Carbohydrate Polymers J. 153: 445-454. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 450 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 267 |