اختصاصی بسپار/ نانوچندسازهها دامنهی کاربرد خود را گسترش میدهند
بسپار/ ایران پلیمر گرافن و نانولولههای کربنی در آمیزههای گرمانرم در بخشهایی مانند خودرو، هوافضا و کالاهای مصرفی کاربردهای تجاریِ روزافزونی مییابند.
تقویتکنندهها در مقیاس نانو، مانند گرافن و نانولولههای کربنی، کارکرد بسیار زیادی را حتی در مقادیر کم ارائه میدهند. با این حال، از گذشته تا امروز، پوسته پوسته کردن (exfoliate) و پخش این مواد دشوار بوده است، اما فناوریهای نوین به کاهش این مانع فنی کمک کرده و در عین حال، هزینههای رو به کاهشی را برای این فرایند ایجاد کردهاند.
مدیر نوآوری در شرکت Insight Polymers & Compounding مستقر در تنسی، میگوید: «من پیشرفتهای زیادی را در علم مواد و در مقیاس نانولولههای کربنی و گرافن مشاهده میکنم، بهگونهای که دیگر آنقدر پرهزینه نباشند. شرکتهایی که گرافن و نانولولههای کربنی تولید میکنند، در تلاش برای رشد هستند و ورود به صنعت پلاستیک بخشی از راهبردهای آنها میباشد».
این شرکت برنامه دارد محصولات جدیدی را بر پایهی نانولولههای کربنی به بازار عرضه کند. مدیر شرکت همچنین توضیح میدهد: «این محصولات میتوانند نیاز به استفاده از افزودنیهای دیگر مانند الیاف کربن (carbon fiber) یا دوده ( carbon black) را بکاهند و در نتیجه ترکیبی با خواص کارکردی بهتر یا مشابه ایجاد کنند، که فراورش آن آسانتر بوده و یا عملیات پسفراورش (post-processing) را به شکل موثرتری مدیریت کند». همانطور که همبنیانگذار و مدیر Insight Polymers توضیح میدهد: «در تولید نانوچندسازهها، شکل و ویژگیهای سطحی افزودنیها در مقیاس نانو بسیار حیاتی هستند و باید بهگونهای تنظیم شوند که ترکیب بهینه شود و مزایای نظری و پیشبینیشده به دست آیند».
رئیس و صاحب شرکت Kenrich Petrochemicals، به تیتاناتها (titanates) و زیرکوناتهای (zirconates) شرکتش اشاره میکند که: «در میانا (interface) برای رفع مشکلات مربوط به ویژگیهای سطحی (surface property) به کار میروند». وی توضیح میدهد: «یکی از چالشهای گرافن این است که باید در محصول نهایی پوسته پوسته شود تا کارکرد مطلوبی داشته باشد. همچنین گرافن پس از پوسته پوسته شدن تمایل به تجمع مجدد دارد. عوامل جفتکننده (coupling agents) اغلب برای حل مشکلات تجمع و پخش استفاده میشوند. اما چالش دیگر این است که سطح گرافن با سیلانها (silane) واکنشپذیر نیست، به این معنا که سطح آن باید قبل از آنکه بتواند با عوامل جفتکنندهی سیلاندار واکنش دهد، اصلاح شود. برخلاف سیلانها، تیتاناتها و زیرکوناتهای ۱٫۵ نانومتری شرکت Kenrich که لایههای اتمی تکلایهای را روی سطح کربن از طریق هماهنگی پروتونی (proton coordination) به صورت درجا (in situ) تشکیل میدهند، با این فرایند به پوسته شدن کمک کرده و از تجمع مجدد جلوگیری میکند. علاوه بر این، تیتانات یا زیرکونات با فاز بسپار واکنش داده و پیوندهای اشتراکی بین گرافن و بسپار تشکیل میدهد. این پیوند امکان انتقال تنش را در سطح مشترک گرافن-بسپار فراهم میسازد و به این ترتیب استحکام ضربه و انعطافپذیری را بهبود میدهد».
وی همچنین خاطرنشان کرد که این پیوند در آزمونهای پیرشدگی (aging tests) استحکام بلندمدت خود را نشان داده است. او افزود: «استفادهی درست از این فناوری نیازمند دانش و تجربهی زیادی است. روشهای مختلفی برای اتصال درجا وجود دارد که بسته به فرمولبندی ترکیب، نوع بسپار، تجهیزات مورد استفاده و سایر متغیرها متفاوت است. زمانی که سطح و شرایط فرایندی مناسب برای یک موقعیت خاص شناسایی شود، افزودنی کارکرد مطلوبی خواهد داشت. پیشبینی میکنم که تیتاناتها و زیرکوناتها برای چندسازههای گرافنی همان نقشی را ایفا کنند که سیلانها برای چندسازههای الیافشیشه ایفا میکنند». شرکت Black Swan Graphene مستقر در کانادا خانوادهی محصولات GraphCore 01 شامل نانوصفحههای گرافنی برای کاربرد در پلاستیکها را معرفی کرده است.
این افزودنیها میتوانند خواص مکانیکی، مقاومت سدگری (barrier resistance)، خواص شیمیایی، خواص گرمایی و فرایندپذیری را بهبود دهند. این محصولات در اشکال مختلفی عرضه میشوند، از جمله بهصورت پودر و مستربچ، که بهطور مستقیم از خود شرکت و نیز بهصورت جهانی از طریق توزیعکنندگان آن، شامل Thomas Swan & Co، Gerdau Graphene و Hubron International، در دسترس هستند.
(ادامه دارد …)
مهندس صادق معمر/ Sadeghmoamer76@gmail.com
متن کامل این مقاله را در شماره 279 دوماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در دی ماه 1404 منتشر شده است، می خوانید.
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.
