شکل ‏۳‑۱۳- نمودار ولتامتری چرخه­ای پلی­استر پوشش­دهی شده با نانوذرات نیکل پس از لایه­نشانی با پلی­پیرول……………….۶۹
شکل ‏۳‑۱۴- پلی­استر پوشش­دهی شده با نانوذرات نیکل پس از لایه­نشانی با پلی­پیرول…………………………………………………………۷۰
شکل ‏۳‑۱۵- تصویر میکروسکوپ نوری پارچه­ی لایه­نشانی شده با نانولوله­های کربنی به روش فیلتراسیون……………………………۷۲
شکل ‏۳‑۱۶- تصویر میکروسکوپ نوری پارچه­ی لایه­نشانی شده با نانولوله­های کربنی به روش الکتروریسی……………………………۷۲
شکل ‏۳‑۱۷- تصویر میکروسکوپ نوری پارچه­ی لایه­نشانی شده با نانولوله­های کربنی به روش الکترواسپری………………………….۷۳
شکل ‏۳‑۱۸- تصویرمیکروسکوپ نوری منسوج لایه­نشانی شده با نانولوله­های کربنی به روش چاپ جوهرافشان……………………..۷۴
شکل ‏۳‑۱۹- تصویر میکروسکوپ الکترونی پویشی زیرلایه­ی پوشش­دهی شده با پلی­پیرول قبل از لایه­نشانی با نانولوله­های کربنی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….۷۵
شکل ‏۳‑۲۰- تصویر میکروسکوپ الکترونی پویشی نمونه­های لایه­نشانی شده با نانولوله­های کربنی…………………………………………۷۶
شکل ‏۳‑۲۱- تصویر میکروسکوپ الکترونی پویشی پارچه­ی پلی­استری لایه­نشانی شده با پلی­انیلین و نانولوله­های کربنی……..۷۶
شکل ‏۳‑۲۲- طیف انعکاسی نمونه­های لایه­نشانی شده با نانولوله­های کربنی…………………………………………………………………………….۸۰
شکل ‏۳‑۲۳- نمودار ولتامتری چرخه­ای نمونه­های لایه­نشانی شده با نانولوله­ی کربنی چند دیواره………………………………………….۸۳
شکل ‏۳‑۲۴- نمودار ولتامتری چرخه­ای نمونه­های لایه­نشانی شده پلی­انیلین و نانولوله­ی کربنی……………………………………………..۸۴
شکل ‏۳‑۲۵- طیف مادون قرمز پارچه پلی­استری خام، لایه­نشانی شده با پلی­انیلین و لایه­نشانی شده با نانولوله­های کربنی…..۸۶
شکل ‏۳‑۲۶- طیف مادون قرمز پارچه پلی­استری خام، لایه­نشانی شده با پلی­پیرول و لایه­نشانی شده با نانولوله­های کربنی…..۸۷
چکیده

در این پژوهش، هدف اصلی تکمیل منسوج با چندلایه­ی مرکب نانولوله­های کربنی و پلیمر رسانا و استفاده از آن به عنوان الکترود مقابل در سلول­های خورشیدی می­باشد. جهت دستیابی به این هدف آزمایشات در چند مرحله انجام شد.
در مرحله­ اول آماده ­سازی به دو روش هیدرولیز قلیایی و پلاسمای اکسیژن به منظور افزایش مکان­های جاذب بر روی سطح انجام شد. سپس برخی از نمونه­ها به روش لایه­نشانی احیایی با نانوذرات مس یا نیکل پوشش­دهی شدند. در مراحل بعدی از این نمونه­ها (خام، پوشش­دهی شده با نانوذرات مس و پوشش­دهی شده با نانوذرات نیکل) به عنوان زیرلایه استفاده گردید.
لایه­نشانی پارچه­های پلی­استری پوشش­دهی شده با نانوذرات مس یا نیکل به دلیل حضور اسید و ماده­ اکسیدکننده در شرایط پلیمریزاسیون پلی­انیلین، با موفقیت انجام نشد. لایه­نشانی با پلی­پیرول به روش پلیمریزاسیون شیمیایی انجام شد. الکتریکی سطحی و درصد افزایش وزن نمونه­های لایه­نشانی شده با پلی­پیرول برای پارچه­ی پلی­استری خام، پوشش­دهی شده با نانوذرات مس و پوشش­دهی شده با نانوذرات نیکل (آماده ­سازی شده به روش پلاسمای اکسیژن) به ترتیب ۴۱، ۵۲ و Ω/Sq 22 و ۸۰/۲۲، ۳۱/۷ و ۷۱/۱۸ درصد و برای نمونه­های آماده ­سازی شده به روش هیدرولیز قلیایی ۴۲، ۶۱ و Ω/Sq 27 و ۶۵/۲۱، ۹۲/۵ و ۹۰/۱۵ درصد بدست آمد. پس از لایه­نشانی با پلی­پیرول، انعکاس کاهش یافت. نمودارهای ولتامتری چرخه­ای هم نشان­دهنده رسانایی مناسب و فعالیت الکتروشیمیایی خوب نمونه­ها می­باشد.

در مرحله­ آخر لایه­ای از نانولوله­های کربنی بر روی سطح لایه­نشانی شد. پس از لایه­نشانی زیرلایه­ها با نانولوله­های کربنی مقاومت الکتریکی سطحی افزایش یافت. مقاومت الکتریکی سطحی و درصد افزایش وزن نمونه­های لایه­نشانی شده با نانولوله­های کربنی برای پارچه­ی پلی­استری خام، پوشش­دهی شده با نانوذرات مس و پوشش­دهی شده با نانوذرات نیکل (آماده ­سازی شده به روش پلاسمای اکسیژن) به ترتیب ۱۲۷، ۱۱۲ و Ω/Sq 70 و ۳۹۹/۰، ۹۶۷/۰ و ۵۲۰/۰ درصد و برای نمونه­های آماده ­سازی شده به روش هیدرولیز قلیایی ۱۲۸، ۱۱۲ و Ω/Sq 88 و ۶۳۳/۰، ۸۱۰/۰ و ۵۴۵/۰ درصد بدست آمد. پس از لایه­نشانی با نانولوله­های کربنی، انعکاس کاهش یافت.
کلمات کلیدی: پلیمر رسانا، نانولوله­های کربنی، پارچه­ی پلی­استر
Abstract

In this project, the main objective is fabric finishing using composite multi layer of CNT/CEP and its use as a counter electrode in solar cells. To achieve this purpose the experiments was performed in several stages.In the first stage, pretreatment were carried out using alkaline hydrolysis and oxygen plasma in order to increase absorbent sites on the surface of the fabric. Some of sample was coated with copper or nickel nanoparticles by reduction deposition process. These samples (raw, coated with copper nanoparticles and nickel nanoparticles) were used as substrates in the later stages.
Precipitation of polyester fabric covered with nickel or copper nanoparticle under polyaniline polymerization condition was failed due to the presence of acid and oxidizer. Polypyrrole deposition was carried out through chemical polymerization. The surface electrical resistivity and the percentage of increase in the weight of the deposited samples with polypyrrole for polyester fabric covered with copper and nickel nanoparticles (prepared through oxygen plasma method) were 41, 52, 22 Ω/Sq and 22.8%, 7.31%, 18.71% respectively. The values obtained for the samples prepared through alkali hydrolysis were reported to be 42, 61, 27 Ω/Sq and 21.65%, 5.92%, 15.9 % respectively. Corresponding to the increase in the weight of samples, surface electrical resistivity and the percentage of reflection decreased. In addition, cyclic voltammeter diagrams indicates the suitable conductivity and good electrochemical activity of samples.
In the second stage, a layer of carbon nanotube was depositeted on the substrate surface. surface electrical resistivity was increased after precipitation of substrate with carbon nanotube. The surface electrical resistivity and the percentage of increase in the weight of precipitated samples by carbon nanotube, for raw polyester fabric covered with copper and nickel Nano particles (prepared by means of oxygen plasma method) were 127, 112, 70 Ω/Sq and 0.399%, 0.967%, 0.520 % respectively. For the samples prepared through alkaline hydrolysis, the surface resistivity and the weight of precipitated samples were 128, 112, 88 Ω/Sq and 0.633%, 0.810%, 0.545 %. The increase in the weight of sample increase the surface electrical resistivity and decreases the percentage of reflection.
Key words: Conductive polymer, carbon nanotubes, Pet fabric
پیشگفتار
فرایند تکمیل به مجموعه عملیاتی که بر روی یک سطح (بستر) جهت رسیدن به یک ویژگی و کاربرد خاص انجام می­گیرد، گفته­ می­ شود. این فرایند در صنایع مختلف از جمله صنعت نساجی بسیار مورد استفاده قرار می­گیرد. فرایند تکمیل می ­تواند در کاربردهایی از جمله بهبود ظاهر، چسبندگی یا ترشوندگی، مقاومت در برابر خوردگی مقاومت در برابر مواد شیمیایی، تغییر هدایت الکتریکی به کار گرفته ­­شود[۱].
امروزه انرژی یک نیاز مهم برای زندگی روزمره و صنعت به شمار می ­آید. نیاز به انرژی هر روز در حال افزایش اما منابع انرژی محدود و رو به پایان هستند. به همین دلیل محققان درصدد گسترش منابع جدید انرژی هستند که فراوان، ارزان و دوست­دار محیط زیست هستند. انرژی خورشیدی نامحدود، تمیز و تجدیدپذیر است که می ­تواند گزینه­ی مناسبی جهت رفع این نیازهای بشر باشد. سلول­های خورشیدی که مستقیما نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می­ کنند ساختار جالبی برای تولید انرژی هستند که یکی از انواع آن سلول­های خورشیدی رنگ حساس می­باشند. در ساخت این سلول­ها از شیشه­های رسانا به عنوان زیرلایه استفاده می­ شود[۲]. نیروی الکتریکی تولیدی از نور خورشید، می ­تواند برای کاربردهای مختلفی چون خنک سازی، حرارت دهی، روشنایی، شارژ باطری­ها و تولید نیروی الکتریکی برای وسایل الکتریکی متنوع، مورد استفاده قرار بگیرد .[۳]سلول­های خورشیدی رنگ حساس در مقایسه با دیگر انواع سلول­های خورشیدی مزایایی همچون عدم نیاز به تجهیزات پیچیده جهت تولید انبوه، سازگار با محیط زیست، عدم وابستگی به زاویه تابش، امکان کار در روزهای ابری و بارانی، ارزان بودن و تنوع زیاد دارند که توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده ­اند [۴, ۵].
از جمله مشکلات سلول­های خورشیدی رنگ حساس، سنگین وزن بودن، عدم انعطاف­پذیری شیشه­های رسانا به عنوان زیرلایه و الکترود مقابل پلاتین می­باشد. پلاتین ماده­ای گران قیمت می­باشد که آماده ­سازی سلول­ها در مقیاس وسیع را با هزینه­ زیادی همراه می­ کند به همین جهت محققان به دنبال یافتن موادی جهت جایگزینی پلاتین در سلول­های خورشیدی هستند. تاکنون مواد زیادی از جمله مواد کربنی، پلیمرهای رسانا و یا کامپوزیتی از آن­ها که رسانایی، فعالیت الکتروشیمیایی و قیمت مناسبی دارند به کار گرفته شده اند[۶].
در این پروژه، تکمیل منسوج با پلیمر رسانا و نانولوله­های کربنی به منظور ایجاد هدایت الکتریکی با هدف استفاده در سلول­های خورشیدی به عنوان الکترود مقابل انجام شده است.
با توجه به اهداف یاد شده و به منظور آشنایی مقدماتی با موضوع باید بیان گردد که این پژوهش در قالب چهار فصل تهیه شده که به شرح ذیل می باشند:

• • در فصل نخست با عنوان )) مقدمه و مروری بر مقالات (( به بررسی تحقیقات انجام گرفته در زمینه ساخت الکترود مقابل با پلیمر رسانا و نانولوله­های کربنی و روش­های تولید منسوجات پوشش­دهی شده با پلیمر رسانا و نانولوله­های کربنی پرداخته شده است.

• • در فصل دوم این پژوهش، با عنوان )) تجربیات (( به بیان شرح مواد و دستگاه های مورد استفاده جهت تولید منسوجات رسانا با پلیمر رسانا و نانو لوله­های کربنی پرداخته است.

• • فصل سوم تحت عنوان )) نتایج و بحث (( به بیان دقیق نتایج آزمایش ها و نیز بررسی منسوجات رسانا با پلیمر رسانا و نانو لوله­های کربنی، تحلیل خواص فیزیکی، مورفولوژی، نوری، رفتار الکتروشیمیایی و همچنین بررسی روش های مختلف استفاده شده جهت تولید منسوجات رسانا با پلیمر رسانا و نانولوله­های کربنی پرداخته شده است.

• • فصل چهارم با عنوان )) نتیجه گیری نهایی و پیشنهادات (( به نتیجه ­گیری پایانی پرداخته و پیشنهادات مربوطه جهت مطالعات آینده را ارائه نموده است.

فصل اول
مقدمه و مروری بر مقالات
مقدمه
در این فصل به پیشینه و کاربرد کامپوزیت ها، کامپوزیت نانولوله­های کربنی و پلیمر هادی و استفاده از آن­ها در سلول­های خورشیدی به عنوان الکترود مقابل، نقش، اهمیت و مشکلات الکترود مقابل پرداخته شده است.