تحولی در اندازه‌گیری قطر نانوالیاف پلیمری در دانشگاه گیلان

پژوهشگران دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه گیلان، توانستند به کمک پردازش تصویر، روشی برای خودکارسازی فرآیند اندازه‌گیری قطر نانوالیاف ارائه دهند. نانوالیاف تولید شده با روش الکتروریسی، کاربردهای متنوعی در صنایع الکتریکی، رهایش دارو، مهندسی بافت، پوشش زخم، فیلتراسیون، استحکام‌دهنده مواد مرکب و... دارند.پژوهشگران دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه گیلان، توانستند به کمک پردازش تصویر، روشی برای خودکارسازی فرآیند اندازه‌گیری قطر نانوالیاف ارائه دهند. نانوالیاف تولید شده با روش الکتروریسی، کاربردهای متنوعی در صنایع الکتریکی، رهایش دارو، مهندسی بافت، پوشش زخم، فیلتراسیون، استحکام‌دهنده مواد مرکب و... دارند. مهندس ضیابری سیدین "خودکارسازی فرآیند اندازه‌گیری قطر الیاف با استفاده از ابزار پردازش تصویر و در نتیجه حذف نیروی انسانی و افزایش سرعت و دقت اندازه‌گیری را با استفاده از روش پویش مستقیم" از اهداف این پژوهش برشمرد. ضیابری در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری‌نانو گفت: "روشی که هم اکنون برای اندازه‌گیری قطر نانوالیاف استفاده می‌شود، روش دستی است که بسیار طولانی و خسته کننده بوده و به یک نیروی انسانی برای انجام اندازه‌گیری‌ها نیاز دارد. همچنین تعداد اندازه‌گیری‌ها در این روش محدود است. از این‌رو سعی کردیم با بهره‌گیری از ابزار پردازش تصویر، روشی برای اندازه‌گیری قطر نانوالیاف ارائه دهیم که در عین خودکار بودن از سرعت و دقت بالایی برخوردار باشد". ضیابری ادامه داد: "در این پژوهش، روش پویش مستقیم را بررسی نمودیم. در این روش، گام اول، تهیه یک تصویر دوتایی (سیاه یا سفید) به کمک SEM (یا AFM) از لایه نانوالیاف است. سپس قطر الیاف از روی دو پویش (افقی و عمودی) بدست می‌آید. در هر پویش پس از رسیدن به لیف، شمارش شروع و با رسیدن به زمینه خاتمه می‌یابد. با داشتن تعداد پیکسل‌ها در هر پویش، می‌توان قطر لیف را با استفاده از محاسبات ساده هندسی بدست آورد. اما در نقاط تلاقی نانوالیاف، اندازه‌گیری قطر با مشکل مواجه می‌شود. برای حل این مسئله، یک فرآیند شناسایی الیاف مورد استفاده قرار می‌گیرد، به‌گونه‌ای که ابتدا نواحی بین الیاف شماره‌گذاری و سپس در هر مرحله دو ناحیه انتخاب می‌گردند و با استفاده از عملیات شکل‌شناسی، لیف در صورت وجود تشخیص داده می‌شود. قطر نانوالیاف با تکرار فرآیند شناسایی و پویش مستقیم بدست خواهد آمد". پژوهشگر این طرح با بیان محدودیت‌های این روش، اظهار کرد: "این محدودیت‌ها سبب گردید که روش تبدیل فاصله را با جدیت بیشتری پی‌گیری نماییم و سعی کنیم به گونه‌ای از نقاط تلاقی رهایی پیدا کنیم. این امر با بررسی روش‌های مختلف، به نتیجه مطلوب رسید. از طرفی با توجه به فقدان یک روش صحیح برای اندازه‌گیری قطر نانوالیاف و عدم امکان تهیه نانوالیاف با توزیع قطر مشخص به روش الکتروریسی، برای ارزیابی روش خود ناگزیر به استفاده از یک روش شبیه‌سازی لایه نانوالیاف شده که پس از مدتی طولانی و درگیری با مشکلات فراوان، موفق به شبیه‌سازی لایه‌های مختلف نانوالیاف با توزیع قطر مشخص گردیدیم. در نتیجه از آن برای ارزیابی روش خود استفاده نمودیم. در روش تبدیل فاصله پس از تهیه تصویر دوتایی از ریزنگار لایه نانوالیاف، اسکلت تصویر با استفاده از فرآیند استخوان‌سازی و نقشه فاصله با اعمال روش تبدیل فاصله بدست ‌آمد. سپس با توجه به این‌که در نقاط تلاقی الیاف با یکدیگر اسکلت تصویر و نقشه فاصله معیوب هستند، باید به طریقی این نقاط را از اندازه‌گیری‌ها حذف نمود. به همین دلیل با استفاده از یک عملیات همسایگی، نقاط تلاقی را یافته و از تصویر اسکلت حذف کردیم. در نهایت از مقدار نقاط متناظر با اسکلت در نقشه فاصله برای اندازه‌گیری قطر نانوالیاف استفاده شد و بدین ترتیب توزیع قطر در یک لایه نانوالیاف بدست ‌آمد". این طرح با همکاری دکتر وحید متقی‌طلب و دکتر اکبر خداپرست حقی به عنوان بخشی از پروژه کارشناسی‌ارشد سید محمد ضیابری سیدین انجام شده و جزئیات آن در مجله Nanoscale Research Letters (جلد2، صفحات600-597، سال2007) و مجله Korean Journal of Chemical Engineering (جلد25، صفحات918-905، سال2008) و (جلد 25، صفحات922-919، سال2008) منتشر شده است.