الیاف طبیعی برای کامپوزیت ها (چندسازههای) زیستی بادوام
بسپار/ایران پلیمر درطول دهه‌ی گذشته، مفهوم استفاده از مواد سبز (مواد زیستی) بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. با آگاهی قابل توجه درباره‌ی حفظ محیط زیست، می‌توان به تلاش‌های صادقانه‌ای در سراسر جهان در جست و جوی منابع زیست تخریب‌پذیر و منابع پایه‌ی زیستی اشاره کرد.
کاربردهای مواد پایه زیستی گرفته شده از منابع تجدیدپذیر و زیست‌تخریب‌پذیر برای تهیه‌ی مواد شیمیایی سبز با ارزش‌تر و محصولات پایه‌ی زیستی، بسیاری از دانشمندان را به تحقیق و بررسی درباره‌ی پتانسیل استفاده از الیاف طبیعی به عنوان مواد تقویت‌کننده برای چندسازههای زیستی (bio-composites) سبز، سوق داده است. الیاف سلولزی برای تولید مواد پایه‌ی زیستی، بسیار مورد توجه هستند، چون آن‌ها دارای مزایای خواص مکانیکی، چگالی کم، مزایای زیست محیطی، تجدیدپذیری و امکان‌سنجی اقتصادی هستند. اخیرا، چندسازههای÷بسپار‌الیاف طبیعی، توجه بسیار زیادی برای کاربردهای صنعتی مختلف، به دلیل داشتن چگالی کم و تجدیدپذیری کسب کرده‌اند. این مقاله، پتانسیل استفاده از الیاف طبیعی برای تولید چندسازههای بسپاری سبز را با هدف توضیح امکان استفاده از مواد پایه‌ی زیستی برای کاربردهای متنوع صنعتی را ارایه می‌دهد.
1. مقدمه
مزایای چندسازه‌ها نسبت به مواد پایه، استحکام مخصوص، سختی و مشخصات خستگی بیشتر آن‌ها است. درطول چند دهه‌ی گذشته در کاربردهای متنوع، چندسازههای بسپاری جایگزین بسیاری از فلزات/مواد مرسوم شده‌اند. چندسازه‌ها، کاربرد‌هایی در زمینه‌های مختلف، از لوازم خانگی، لوازم اداری، ابزارهای برقی و تجهیزات تجاری گرفته تا صنایع فضایی پیدا کرده‌اند. چندسازههای تقویت شده با الیاف، یک ماده ساختاردار چندسازه‌ای بوده که شامل سه جزء می‌باشد:
1) بستر به عنوان فاز پیوسته،
2) الیاف به عنوان فاز ناپیوسته یا پراکنده،
3) ناحیه‌ی فصل مشترک بین دو فاز که به عنوان سطح مشترک نیز شناخته شده است.
الیاف مختلف بسیاری برای تقویت چندسازه‌ها با بستر بسپاری، استفاده می‌شوند. رایج‌ترین آن‌ها، الیاف کربن (AS4، IM7 و غیره)، الیاف شیشه ( E-glassو S-glass و غیره)، الیاف آرامید (Kevlar و Twaron) و الیاف بور هستند. اخیرا، با مزایای خواص مکانیکی مناسب، چگالی کم، مزایای زیست محیطی، تجدیدپذیری و امکان‌سنجی اقتصادی، الیاف طبیعی در کاربردهای چندسازه، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. الیاف طبیعی یکی ازمناسب‌ترین الیافی هستند که می‌توانند به جای الیاف مصنوعی و محصولات مربوط به آن‌ها، برای کاربرد‌هایی که نیاز به وزن کمتر و حفظ منابع طبیعی دارد، استفاده شوند.
منسوجات ادوار قدیم از الیاف طبیعی ساخته می‌شدند و ارتباط ویژه‌ای را بین طبیعت و جامعه بشری ایجاد کرده‌اند که پایه و اساس زندگی ما، از منسوجات روزمره تا منسوجات تشریفاتی را می‌سازند. چندسازههای الیاف گیاهی طبیعی به عنوان مواد جذاب و جالب توجه زیست محیطی اثبات شده‌اند و به عنوان جایگزین‌های الیاف شیشه در چندسازههای تقویت شده با الیاف شیشه‌ی مورد استفاده در بسیاری از کاربرد‌ها از دهه‌ی 1990 ظاهر شده‌اند.
در سال‌های اخیر، افزایش آگاهی‌های زیست محیطی نیازی برای توسعه‌ی ماندگار (sustainable) به وجود آورده است که در مورد استفاده از الیاف طبیعی به عنوان تقویت‌کننده‌ها در چندسازههای بسپاری برای جایگزین شدن با الیاف مصنوعی، توجه فراوانی به خود جلب کرده است. به علاوه، با جایگزین شدن چندسازههای الیاف طبیعی به جای چندسازههای تقویت شده با الیاف مصنوعی مرسوم، فرصتی برای کاهش وزن می‌تواند فراهم شود. استفاده از الیاف طبیعی تجدیدپذیر با چگالی کم در چندسازههای گرماسخت و گرمانرم برای کاهش اثرات زیست محیطی و حمایت از توسعه‌ی ماندگار در صنعت حمل و نقل امکان‌پذیر است.
در طول چندسال اخیر، استفاده از چندسازههای الیاف طبیعی در خریداران کالا برای توسعه بخش‌های صنعتی به طور قابل توجهی گسترش یافته است. چندسازههای بسپاری الیاف طبیعی با خواص ویژه‌ی عالی و تجدیدپذیری با هزینه‌ی کم، توجه بسیار زیادی برای توسعه‌ی کاربردهای صنعتی مختلف داشتند. انواع مختلف الیاف طبیعی عمدتا کتان، شاهدانه و سیسال با سامانه‌های بسپارهای زیستی به طور فعال در حال توسعه برای قطعات داخلی مختلف صنعت خودرو و هواپیما هستند. این مقاله به دنبال مروری بر دانش و فناوری مرتبط با پتانسیل استفاده از الیاف طبیعی برای چندسازههای زیستی است.
2. الیاف طبیعی
الیاف طبیعی در معنای ساده، الیافی هستند که مصنوعی یا بشر‌ساخته نباشند و بر اساس منشاء‌شان از منابع حیوانی، معدنی یا گیاهی طبقه‌بندی می‌شوند که در شکل 1 نشان داده شده است. بعضی از الیاف طبیعی مانند الیاف گیاهی، سلولزی (پنبه و کتان) و الیاف معدنی (آزبست) به شکل آماده هستند. این الیاف توسط طبیعت از قسمت‌های مختلف گیاهان، درختان و در مناطق متنوع جعرافیایی به وجود می‌آیند.
مهندس مهسا امیرشاهرخی
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره ۲۱۳ ماهنامه بسپار که در نیمه تیرماه منتشر شده است بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.
