ساخت نانوکامپوزیتهای زیست‌سازگار و مقاوم برای صنایع خودروسازی

محققان کشورمان موفق به تولید آزمایشگاهی پوشش‌های زیست سازگار بر پایه‌ سلولز شده‌اند که مقاومت مکانیکی این پوشش‌های کامپوزیتی در دمای بالا با استفاده از نانوذرات بهبود یافته است.

کد خبر: ۱۲۰۶۵۴۵

تاریخ: ۱۷ فروردين ۱۳۹۵ - ۰۹:۵۲

به گزارش خبرگزاری دانا، زهرا سادات امامی، دانشجوی دکتری پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران و از محققان طرح با بیان این‌که این نانوکامپوزیت‌ها به‌ عنوان پوشش‌های زیست سازگار و مقاوم در صنایع هوافضا و خودروسازی کاربرد دارد و هزینه‌ تولید آن‌ها نسبت به نمونه‌های مشابه کمتر است، اظهار کرد: امروزه استفاده از مواد زیست سازگار و تجدیدپذیر همچون سلولز به دلیل گستردگی منابع تولید (چوب، پنبه، جلبک دریایی و غیره) و قیمت مناسب رو به افزایش است. اما یکی از بزرگ‌ترین موانع در تجاری‌سازی این پلیمر طبیعی، خواص مکانیکی ضعیف آن‌هاست که کاربرد این مواد را بویژه در دماهای بالا تحت تأثیر قرار می‌دهد. این محدودیت در کاربردهایی همچون تهیه‌ چسب و پوشش از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

به گفته‌ امامی، هدف این طرح، تلاش برای بهبود خواص مکانیکی و رئولوژیکی اپوکسی/ سلولز با بهره‌گیری از ساختار نانوکریستال‌های سلولز به‌منظور استفاده به‌عنوان پوشش‌های مقاوم در دمای بالا بوده است.

وی در خصوص اهمیت بهبود کیفیت این پوشش‌ها اظهار کرد: خواص ضعیف پلیمرهای طبیعی، کاربرد آن‌ها را در دماهای کاربری بالا محدود کرده است. در این طرح، پوشش‌های تولید شده با بهره‌گیری از نانوکریستال‌های سلولز، علاوه بر دستیابی به خواص مکانیکی بهینه، قابلیت کارکرد در دماهای بالا را یافته‌اند.

امامی در رابطه با مزایای حضور نانوذرات در تولید پوشش‌های مذکور عنوان کرد: استفاده از نانوکریستال‌های سلولز در مقایسه با میکرو فایبرهای آن، به دلیل افزایش سطح تماس با ماتریس پلیمری و نسبت سطح مؤثر بالا، خواص مکانیکی و رئولوژیکی پوشش‌های زیست سازگار را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشیده است.

محقق طرح در ادامه به روند ساخت و بررسی عملکرد پوشش‌های مذکور پرداخت و افزود: ابتدا بخش‌های کریستالی سلولز به روش اکسیداسیون انتخابی TEMPO استخراج شده و در ابعاد نانومتری تهیه شد. سپس با استفاده از عوامل فعال سطحی مناسب، پراکنش ایده‌آل نانوذرات در کامپوزیت‌های اپوکسی/سلولز صورت گرفت. در نهایت خواص رئولوژیکی و مکانیکی نمونه‌های حاصله با آزمون‌های کششی و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت.

امامی تاکید کرد: در طرح حاضر، استخراج بخش کریستالی سلولز به روش اکسیداسیون انتخابی صورت گرفته است. این روش در مقایسه با روش‌های رایج دیگر همچون هیدرولیز اسیدی به علت حذف احتمال باقی ماندن اسید در نمونه‌ها، از آلودگی کمتری برخوردار است.

نتایج این پژوهش که حاصل همکاری مشترک زهرا سادات امامی میبدی دانشجوی دکتری پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، دکتر غلامرضا پیرچراغی عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شریف و همکاران ایشان از دانشگاه کیس وسترن آمریکا است، در مجله‌ Cellulose منتشر شده است.