منصة الرسائل والاطاريح: تصنيع متراكبات نانوية حيوية جديدة وتطبيقاتها الحديثة في المجالات البيئية

الخلاصة

في هذه الدراسة ، تم تصنيع نوعين جديدين من المتراكبات النانوية الحيوية (PC-PS/SiC-MnO2) و (PC-PS/SiC-Co2O3) بتوضيف تقنية صب المحلول . صنع المتراكب الأساس المتمثل بالخليط البوليمري (PC/PS) بتركيز (50 wt.%) من البولي كربونيت مع (50 wt.%) من البولي ستايرين وكذلك تم إضافة جسيمات كاربيد السيليكون النانوية (SiC) للخليط البوليمري (PC/PS) بعد ذلك تم إضافة جسيمات ثنائي أوكسيد المنغنيز النانوية (MnO2) وجسيمات ثلاثي أوكسيد الكوبلت النانوية (Co2O3) الى الخليط البوليمري بنسب وزنية مختلفة وهي ( 1.3 ، 2.6 ، 3.9 ، 5.2 ) %. تمت دراسة تأثير تراكيز جسيمات كاربيد السيليكون النانوية وثنائي أوكسيد المنغنيز وثلاثي أوكسيد الكوبلت النانوية المضافة على الخصائص التركيبية والمورفولوجية والبصرية والكهربائية (التيار المستمر والتيار المتناوب) للخليط البوليمري والمتراكبات النانوية (PC-PS/SiC-MnO2) و(PC-PS/SiC-Co2O3) وتطبيقاتها في الأنشطة المضادة للبكتيريا والتحلل الضوئي ومستشعرات الضغط . أظهرت نتائج التحليل الطيفي لتحويل فوريير (FT-IR) بأنهُ لا توجد تفاعلات كيميائية بين الأساس البوليمري والجسيمات النانوية (SiC/MnO2) و (SiC/Co2O3). وكما تم تحليل المورفولوجية السطحية بوساطة المجهر البصري (OM) والمجال المنبعث للمجهر الإلكتروني الماسح (FE-SEM) والتي أظهرت تجانساً جيداً وقد تم توزيعها بشكل موحد في جميع أنحاء الخليط البوليمري (PC/PS) . تمت دراسة الخصائص البصرية للخليط البوليمري والمتراكبات النانوية في مدى الطول الموجي (860-260) نانومتر . أظهرت النتائج التجريبية زيادة الامتصاصية ومعامل الامتصاص وطاقة أورباخ ومعامل الانكسار ومعامل الخمود وثابت العزل ( الحقيقي والخيالي ) والتوصيلية البصرية للمتراكبات النانوية بزيادة التراكيز النانوية المضافة (SiC/MnO2) و (SiC/Co2O3) ، بينما تناقصت النفاذية وعمق الاختراق وفجوة الطاقة مع زيادة التراكيز للجسيمات النانوية المضافة (SiC/MnO2) و (SiC/Co2O3) . أظهرت النتائج إن الموصلية الكهربائية (التيار المستمر) للمتراكبات النانوية تزداد مع زيادة تراكيز الجسيمات النانوية والمضافة (SiC/MnO2) و (SiC/Co2O3) ودرجة الحرارة . كما تم دراسة الخصائص الكهربائية (التيار المتناوب) عند درجة حرارة الغرفة القياسية في مدى تردد (5×106-100) هيرتز . أظهرت النتائج التجريبية إن ثابت العزل الكهربائي والفقدان العزلي والتوصيلية الكهربائية قد ازدادت مع زيادة التراكيز النانوية (SiC/MnO2) و (SiC/Co2O3) . كما إنخفض ثابت العزل الكهربائي والفقدان العزلي الكهربائي للمتراكبات النانوية مع زيادة تردد المجال الكهربائي المطبق بينما زادت التوصيلية الكهربائية (التيار المتناوب) مع زيادة التردد والتراكيز النانوية المضافة (SiC/MnO2) و (SiC/Co2O3) . تم اختبار الأنشطة المضادة للبكتيريا للخليط البوليمري والمتراكبات النانوية الحيوية ضد مسببات الأمراض (Staphylococcus aureus) كبكتيريا إيجابية الكرام ، و(Salmonella enterica) كبكتيريا سالبة الكرام. أظهرت النتائج أن قطر منطقة التثبيط يزداد مع زيادة نسبة وزن إضافات الجسيمات النانوية (SiC/MnO2) و (SiC/Co2O3) ، كما أن البكتيريا موجبة الكرام لديها مقاومة أكبر لهذه الجسيمات النانوية مقارنة بالبكتيريا سالبة الكرام. أظهرت النتائج أن الفعالية القوية التي تكون منطقة التثبيط تزداد بزيادة تراكيز الجسيمات النانوية (SiC/MnO2) و (SiC/Co2O3) . انخفضت امتصاصية صبغة برتقال الميثيلين مع إضافة تراكيز الجسيمات النانوية (SiC/MnO2) و (SiC/Co2O3) . كما أن امتصاصية صبغة برتقال الميثيلين للخليط البوليمري والمتراكبات النانوية الحيوية تتناقص مع زيادة وقت التشعيع. تزداد نسب التحلل الضوئي للمركبات النانوية مع زيادة وقت التشعيع مما يؤدي إلى زيادة التفاعل التحفيزي الضوئي وتقليل إعادة التركيب إلكترون/فجوة. أظهرت النتائج أن النشاط التحفيزي الضوئي للمتراكبات النانوية قد زاد مع زيادة تراكيز الجسيمات النانوية . وجد أن أفضل نشاط تحفيزي ضوئي للمركبات النانوية (PC-PS/SiC-Co2O3) كان 27.94% خلال 30 دقيقة و 73.26% خلال 90 دقيقة عند التركيز (5.2 wt.%) من الجزيئات النانوية (SiC/Co2O3). نتيجة لذلك ، فإن المتراكبات النانوية لها تحلل ضوئي جيد للملوثات العضوية. تمت دراسة قياسات مستشعرات الضغط للمتراكبات الحيوية في نطاق الضغط المطبق (160-80) بار باستخدام نظام محلي الصنع عالي الحساسية. أظهرت النتائج أن السعة الكهربائية للمتراكبات النانوية تزداد مع زيادة تراكيز المواد المضافة والضغط المطبق. من خلال قياسات خصائص الاستشعار للمتراكبات النانوية لـ 160 بار ، يتضح أن المتراكبات النانوية هي مستشعر جيد لهذا الضغط. وجد أن أفضل حساسية للمتراكبات النانوية (PC-PS/SiC-MnO2) هي 69.85% عند التركيز (5.2 wt.%) ونتيجة لذلك فإن المتراكبات النانوية (PC-PS/SiC-Co2O3) لديها حساسية أعلى للضغط .