تصنيع وتوصيف أغشية المتراكبات النانوية (خليط بوليمري/جسيمات نانوية) وتطبيقاتها

الباحث

رحاب شذر عبدالحمزة عمران

المشرف

مجيد علي حبيب

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

كلية التربية للعلوم الصرفة / الفيزياء

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Nanocomposite Films ; Polymer Blend ; Nanoparticles ; Applications

في هذه العمل ، تم انتاج اغشية متراكبات نانوية باستخدام بولي فينيل الكحول PVA ،كاربوكسي ميثيل السليلوزCMC، ثاني أكسيد السيليكون SiO2، ثالث أكسيد الكروم Cr2O3 و ثاني أكسيد القصدير SnO2 وتم تصنيعها بطريقة صب المحلول باستخدام جسيمات نانوية بنسب وزنية مختلفة (8 ,2,4,6,0) wt % . اظهرت نتائج المجهر الضوئي والمجهر الالكتروني الماسح الى التوزيع المتجانس للجسيمات النانوية (ثاني أكسيد السيليكون، ثالث أكسيد الكروم و ثاني أكسيد القصدير) في الخليط البوليمري. تشير تحولات فوريه للأشعة تحت الحمراء الى عدم وجود تغير في التراكيب الكيميائية بين الخليط والمواد النانوية المضافة . اظهرت النتائج الخواص البصرية للمتراكبات النانوية زيادة في الامتصاصية بنسبة 126% (لـ Cr2O3) وبنسبة 110% (لـ SnO2) ، معامل الامتصاص بنسبة 122% (لـ Cr2O3) وبنسبة 101% (لـ SnO2) ، معامل الانكسار بنسبة 15% (لـ Cr2O3) وبنسبة 15% (لـ SnO2) عند طول موجة 500 نانومتر. كما زاد الجزء الحقيقي والخيالي من ثابت العزل الكهربائي والتوصيلة الضوئية لخليط البوليمر PVA-CMC بزيادة تراكيز الجسيمات النانوية (SiO2-Cr2O3) و (SiO2-SnO2) ، بينما انخفضت النفاذية وفجوة الطاقة (الممنوعة والمسموحة). تمت دراسة الخواص الكهربائية المتناوبة لهذه المتراكبات النانوية في مدى من الترددات (100 Hz- 5MHz) وبدرجه حرارة الغرفة. اظهرت النتائج نقصان ثابت العزل وعامل الفقد للمتراكبات النانوية (PVA-CMC/SiO2-Cr2O3) و(PVA-CMC/SiO2-SnO2) مع زيادة تردد المجال الكهربائي المسلط بينما يزدادان بزيادة تراكيز الجسيمات النانوية بينما التوصيلية الكهربائية المتناوبة تزداد بزيادة تراكيز الجسيمات النانوية والتردد. تم اختبار الخصائص المضادة للبكتريا للمتراكبات النانوية (PVA-CMC/SiO2-Cr2O3) و(PVA-CMC/SiO2-SnO2) ضد البكتريا الموجبة الغرام(S. aureus) والبكتريا سالبة الغرام(E. coli) اظهرت النتائج ان منطقة التثبيط تزداد بزيادة الجسيمات النانوية. اظهرت نتائج تطبيق متحسس الضغط للمتراكبات النانوية (PVA-CMC/SiO2-Cr2O3) و(PVA-CMC/SiO2-SnO2) ان السعة الكهربائية (Cp) تزداد بزياده الضغط المسلط. نتيجة لذلك ، فإن أجهزة استشعار الضغط لديها حساسية عالية. تظهر نتائج تطبيق التدريع بأشعة جاما أن معامل التوهين لـمتراكبات النانوية (PVA-CMC/SiO2-Cr2O3) و(PVA-CMC/ SiO2-SnO2) يزداد بزيادة تركيز الجسيمات النانوية (SiO2-Cr2O3) و (SiO2-SnO2) .

In this study, nanocomposite films were produced , utilizing polyvinyl alcohol (PVA), carboxymethyl cellulose (CMC), silicon dioxide (SiO2), chromium trioxide (Cr2O3), and tin dioxide (SnO2) nanoparticles were synthesized via solution casting method using nanoparticles in weight ratios of (0, 2, 4, 6, and 8) wt%. The optical microscopy and scanning electron microscopy results demonstrate that the silicon dioxide, chromium trioxide, and tin dioxide nanoparticles were uniformly distributed throughout the polymeric blend. FTIR indicates that there is no change in the chemical compositions between the mixture and the additives. Results of optical properties of nanocomposites showed an increase in absorbance by 126 % (for Cr2O3) and by 110% (for SnO2), absorption coefficient by 122% (for Cr2O3) and by 101% (for SnO2), refractive index by 15% (for Cr2O3) and by 15% (for SnO2) at 500 nm. The real and imaginary part of dielectric constant and optical conductivity of PVA-CMC mixture increased with increasing the concentrations of (SiO2-Cr2O3) and (SiO2-SnO2) nanoparticles (NPs), while the transmittance and energy gap (allowed and forbidden) decreased. The A.C electrical properties of these nanocomposites were studied in the frequency range (100 Hz-5 MHz) at room temperature. The results showd dielectric constant and dielectric loss of (PVA-CMC/SiO2-Cr2O3) and (PVA-CMC/SiO2-SnO2) nanocomposites decreased with increasing the frequency of the applied electric field, while increased with the increasing of the concentrations of the silicon dioxide, chromium trioxide, and tin dioxide NPs, while A.C electrical conductivity increases with increasing the concentrations of nanoparticles and frequency. The antibacterial activity of (PVA-CMC/SiO2-Cr2O3) and (PVA-CMC/SiO2-SnO2) were tested against Gram-positive bacteria (S. aureus) and Gram-negative bacteria (E. coli). The results showed that the inhibition zone increases with increasing concentrations of the silicon dioxide, chromium trioxide, and tin dioxide NPs .The results of pressure sensor of (PVA-CMC/SiO2-Cr2O3) and (PVA-CMC/SiO2-SnO2) nanocomposites showed that, the electrical capacitance (Cp) increase as applied pressure rises. As a result, pressure sensors have a higher sensitivity. Gamma ray shielding application results show that the attenuation coefficient of (PVA-CMC/SiO2-Cr2O3) and (PVA-CMC/SiO2-SnO2) Nanocomposites (NCs) is increase by increasing the concentration of (SiO2-Cr2O3) and (SiO2-SnO2) nanoparticles.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب