اختصاصی بسپار/ نانو فناوری در دنیای رنگ و پوشش
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر در سال 1959 پدر نانو فناوری مدرن، ریچارد فاینمن، مفهوم ایجاد تغییر در مواد در سطح اتمی را در سخنرانی مشهورش تحت عنوان “در پایین فضاهای زیادی وجود دارد”، در موسسه فناوری کالیفرنیا مطرح کرد.
در سال 1974نوری تانیگوچی، تعریفی از نانو فناوری را ارائه داد و آن را پردازش، جداسازی، تثبیت و تغییر شکل مواد توسط یک اتم یا یک مولکول تعریف کرد.
در دهه 1980 اریک دکسلر از موسسه فناوری ماساچوست ایده های فاینمن و تانیگوچی را برای پیشبرد مفهوم نانوفناوری مولکولی با استفاده از ایده مونتاژ کننده در مقیاس نانو، بنا کرد که پیشنهاد او مانند وسیله ای بود که قادر به هدایت واکنش های شیمیایی با قرار دادن مولکول های فعال با دقت اتمی است.
این مفهوم سومیو لیجیما را به کشف و توسعه ساختار اتمی و ویژگی های مارپیچ نانو لوله های کربنی چند جدار و تک جداره در سال 1991 سوق داد.
و اینجا در قرن بیست و یکم ، فناوری نانو به صورت تصاعدی به مرزی هیجان انگیز و به سرعت رو به رشد تبدیل شد.
نانوفناوری چشم انداز صنایع مختلف از جمله حفاظت از انرژی صنعتی، علوم کامپیوتر، زیست پزشکی، الکترونیک، حسگرهای زیستی تشخیصی، سیستم های دارورسانی، کاوشگرهای تصویر برداری، پوشرنگها، پوشش ها و چسب ها را گسترده تر از گذشته کرده است.
نانو ذرات با ابعاد 1 تا 100 نانومتر، در زمینه پوشش ها، ظرفیت اصلاح خواص فیزیکی پوشش های سنتی را فراهم می کنند تا سیستم های پوشش دهی بتوانند به محرک های محیطی، به شیوه ای هوشمند پاسخ دهند یا به عنوان پوشش های مستقل با ویژگی های منحصر به فرد عمل کنند.
نانو مواد به نانولوله ها، باکی بال ها، فولرن ها و نانومیله های با قطر کمتر از 100 نانومتر اطلاق می شود. مواد در این مقیاس در مقایسه با اندازه بزرگتر به شکل متفاوت تری عمل می کنند.
نانوفناوری، شکل و اندازه ذرات را در ابعاد نانو کنترل می کند، سپس از این اشکال کوچک برای بهره گیری از خواصی که بدلیل اندازه شان در دسترس قرار می گیرد، استفاده می کند.
نانو مواد به دلیل مساحت سطح نسبتا بزرگ خود که منجر به نسبت سطح به وزن بسیار بالایی در مقایسه با افزودنی های سنتی پوشرنگ می شوند، خواص منحصر به فردی را از خود نشان می دهند.
نقاط کربنی با ابعاد کمتر از 10 نانومتر که به طور تصادفی کشف شدند، برای استفاده در دستگاه های فتوولتائیک، حسگرهای زیستی هوشمند و دارورسانی، ارزان تر و جالب تر هستند.
گرافن که در سال 2004 کشف شد، برای اغلب رشته های مهندسی که از مواد استفاده می کنند، پایه ای مبتنی بر کربن ایجاد کرد.
شیمی های جدید که به اتم های فلز اجازه محصور شدن را می دهد، ترکیبات آلی جدید و نا شناخته ای را ایجاد می کند.
چشم گیرترین و پیچیده ترین پیشرفت های نانو فناوری در زمینه پزشکی به وقوع پیوسته است. با این حال نوآوری های جالبی نیز در پوشش ها، پوشرنگ ها و چسب ها ایجاد شده است.
افزودن مواد خام نانو ذره بسیار کوچک به پوشرنگ ها، لاک ها و چسب ها موجب افزایش خواصی در آن ها می شود که با روش های شیمیایی ساده نمی توان به آن ها دست یافت. پیشرفت های جدید در این زمینه حتی به نانو ذرات اجازه می دهد تا به عنوان پوشش های مستقل به صورت لایه نازک با چسبندگی و ویژگی های سطحی سختتر، اعمال شوند.
طیف گسترده ای از پیشرفت ها در پوشرنگ ها و پوشش های سنتی با استفاده از نانو ذرات ایجاد شده است. گاهی اوقات نانو ذرات افزوده شده می توانند بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی ذاتی رزین ها و پوشش ها اثر گذار باشند، بنابراین توجه دقیق به غلظت این افزودنی ها برای دستیابی به ویژگی های مطلوب، بدون از بین بردن خواص مورد نظر، اهمیت دارد.
برخي از شرکت ها، مجموعه اي از مواد افزودنی نانو را برای توسعه خواص پوشرنگ ها ارائه کرده اند، اما مهم تر از آن فناوری های مربوط به جای گذاری این نانو مواد در پوشش ها برای بهبود خواصی چون مقاومت در برابر خراش و خود تمیز شوندگی بدون آسیب رسیدن به ویژگی های موجود است که در این زمینه نیز پیشرفت های مطلوبی حاصل شده است.
تیمی ازموسسه پلی تکنیک Rensselaer یک نانو چسب قدرتمند ساخته است که از زنجیره های مولکولی برای اتصال سطوح به یک دیگر استفاده می کند و میتواند در دمای بسیار بالا کار کند. این نانو چسب تنها 1 نانومتر ضخامت دارد که حداقل 1000 برابر نازک تر از چسب های مورد استفاده فعلی است. علاوه بر این با افزایش دما خاصیت چسبدگی نانو چسب ها قوی تر می شود. در این حالت زنجیره مولکولی نانو لایه معمولی سیلیکون، گوگرد، کربن و هیدروژن در یک انتها توسط مس و در انتهای دیگر توسط سیلیس مهار می شود. این امر از زنجیره نانو لایه در برابر افزایش گرما محافظت می کند و با افزایش دما، پیوند را تقویت می کند. کارهای بیشتر در این زمینه نشان می دهد که تک لایه نانو مولکولی در سطح مشترک فلز/ دی الکتریک می تواند 4 برابر افزایش رسانایی حرارتی سطحی را در این سیستم ( مهار شده با سیلیس- مس) به وجود آورد.
این نشان می دهد که ظاهرا رسانایی حرارتی سطحی سایر مواد را نیز می توان تنظیم کرد.
این فناوری ممکن است برای اتصال تراشه ها به یک دیگر ایده آل باشد، زیرا رایانه ها و سایر وسایل الکترونیکی امروزه کوچک و کوچکتر می شوند ( مثل ساعت های fitbit). حتی ماشین آلات بزرگی که در محیط های با دمای بالا کار می کنند نیزممکن است از توانایی یک نانو چسب برای تقویت کارایی خود بهره ببرند و با افزایش دما تا 400 درجه سانتی گراد، به جای کاهش چسبندگی، افزایش چسبندگی را تجربه کنند.
رسوب زیستی جدی ترین مشکل پوشش است که صنایع دریایی با آن مواجه هستند. حل این مشکل دارای اثرات مثبت اقتصادی و زیست محیطی فراوانی است.
فناوری پوشرنگ فعلی مورد استفاده درکشتی، شامل 76-26 درصد وزنی اکسید مس است. در حالی که 5 درصد وزنی نانو ذرات اکسید مس برای رسیدن به نتایج ضد رسوب و ضد خوردگی بهتری کافی خواهد بود؛ به علاوه اینکه کاهش قابل توجه میزان مس در پوشرنگ، آلایندگی کمتری در پی دارد.
استفاده از بروموسفرول نیز بسیار مهم است زیرا این محصول طبیعی سازگار با محیط اقیانوس طبیعی است و ماهیت خود ترمیم شوندگی این سیستم ها باعث دوام بیشتر پوشش می شود.
بدلیل افزایش زاویه تماس آب با سطح اصلاح شده با پوشش نانو، افزایش سرعت کشتی و کاهش مصرف سوخت و کاهش آلودگی هوا را خواهیم داشت.
مترجم: مهندس وحیده یکه فلاح، کارشناس ارشد مهندسی رنگ صنایع چاپ، پژوهشگاه رنگ
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 241 ویژه نامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در پایان آبان ماه 1401 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 طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
