روشی برای بهبود خواص پلیمرها با دنبال کردن حرکات نانوذرات

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر می نویسد، طبق گزارشی که در www.plasticstoday.com منتشر شده است، محققان در دانشکده ی انرژی موفق به یافتن راه جالبی شده اند که خواص بسپارها را با اختلاط آن ها با نانوذرات بهبود قابل توجهی می بخشد.

گروهی از دانشمندان در آزمایشگاه ملی DoE’s Oak Ridge یا ORNL نقش ساختار بسپاری، واکنش بین نانوذرات و بسپار و ابعاد و شکل نانوذرات را بر پویایی، ساختار و ابعاد محصول در مقیاس ماکرو  که در کاربردهای بی شماری استفاده می شود، مورد بررسی قرار داده اند.

درک این ویژگی ها، به این تیم تخصصی اجازه می دهد تا بسپارهای چندسازه ای جدیدی را با طراحی بهبود یافته با خواص مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی، نوری و گرمایی کنترل شده طراحی کنند. این تیم تحقیقاتی در دانشگاه های Illinois و  Tennessee مشغول فعالیت می باشند.

در ابتدای راه، این دانشمندان به این نتیجه رسیدند که جمع شدگی نانوذرات (Shrinkage) می تواند تاثیر معکوسی را بر خواص نانوچندسازه های بسپاری ایجاد نماید. این در حالی است که در این مسیر به نتیجه گیری حائز اهمیت دیگری نیز رسیدند. این مساله را  Alexei Sokolov یکی از محققین این پروژه چنین بیان می کند :” ما انتظار داشتیم که محدودیتی مبنی بر اینکه چقدر نانوذره می تواند کوچک باشد تا بر خواص نانوچندسازه در ابعاد ماکرو تاثیر بگذارد وجود دارد. در نهایت برای نانوذره در ابعاد نانو نه انتظار بهبود و نه انتظار تخریب خواص داشتیم. در حالی که نتایج مشاهدات ما را کاملا گشفت زده کرد.”

نکته ای که داشنمندان از این تحقیق دریافتند تنها محدود به این نبود که با کوچک شدن ابعاد نانوذره خواص بهبود یافته تا اینکه از نقطه نظر کوچکی به اندازه ی بهینه ای برسد. علاوه بر این این داشنمندان دریافتند که کوچک شدن ذرات تا ابعاد نانومتری آن ها را به خواص کاملا جدیدی می رساند. این مساله تنها بخاطر اندازه نیست که اتفاق می افتد. بلکه ذره در ابعاد بسیار کوچک سریع تر حرکت کرده و با بخش های (Segment) کمتری از یک زنجیر مشابه برهم کنش می دهد. زمانی که ابعاد نانوذره نسبتا بزرگ باشد، تعداد بیشتری از بخش های زنجیر بسپاری به آن متصل شده و جدایش این دو از یکدیگر بسیار دشوار می شود.

در نهایت Sokolov چنین بیان کرد که :”اکنون ما می توانیم حرکت ذرات را تغییر دهیم. اینکه ذرات تا چه اندازه سریع بتوانند حرکت داشته باشند و با چه قدرتی به زنجیر برهم کنش نمایند، به شدت به ابعاد آن ها وابسته خواهد بود. در واقع ابعاد ذرات میزان سطح در تماس آن ها را مشخص خواهد کرد. علاوه بر این، با تغییرات اندازه ما می توانیم زمان جدایش ذره از زنجیر را مشخص نماییم. به این روش که با تعیین اندازه ذرات می تواند میزان استحکام برهم کنش زنجیر و ذره را نیز مشخص کرد. این تغییرات با استفاده از نانوذرات بزرگ تر ممکن نخواهد بود. به همین دلیل است که تا به حال کسی به این مساله دقت نکرده بود.“