نانوالیاف؛ معرفی و فرصت ها
اصطلاح نانوالیاف به رشته های نسبتاً کوتاهی با قطر کمتر از 500 نانومتر اطلاق می شود و مانند نانوسیم ها از انواع ساختارهای تک بعدی می باشند. این مواد در زمینه های گوناگون از جمله: تولید لباس های محافظ، تولید آینه های قابل استفاده در فضا، فیلتراسیون هوا و از همه مهم تر به عنوان تقویت کننده در نانوکامپوزیت ها کاربرد دارند. نانوالیاف به سه گروه طبقه بندی می شوند که عبارت اند از:
1. نانوالیاف پلیمری
2. نانوالیاف کربنی
3. نانوالیاف معدنی
در ادامه به بررسی برخی از روش های تولید، خواص و کاربردهای مهم نانوالیاف پرداخته می شود.
1. نانوالیاف پلیمری
ریسندگی الکتریکی (الکتروریسی) electro spinning روشی برای تولید الیاف پلیمری با قطر زیر نانومتری است. این روش به جهت سادگی و همچنین تولید در مقیاس نانو بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ایده را اولین بار زلنی(zeleny ) مطرح، سپس در سال 1934 فرماهالز آن را ثبت و در سال 1990 دکتر رنکر (Reneker) آن را بازسازی کرد.
در روش الکتروریسی هم از مذاب و هم از محلول پلیمری می توان استفاده کرد. در این روش پلیمرهای مختلفی از جمله پلی استیرن ریسیده شده اند که فطر آن ها در حدود چند نانومتر بوده است.
در این روش محلول پلیمری توسط یک سرنگ که سر آن به یک نازل با قطر نانومتری وصل است، به طرف سطح جمع کننده مواد تزریق می گردد. بین نازل و سطحی که الیاف روی آن تولید می شود؛ اختلاف پتانسیلی در حدود هزار ولت ایجاد می شود. این امر علاوه بر باردار کردن محلول پلیمری و پلیمریزه کردن الیاف، سبب خارج شدن سریع پلیمر از نازل و تولید نانوالیاف پلیمری می گردد.
در این روش می توان مواد دیگر مانند نانوذرات یا نانولوله ها را جهت بهبود خواص نانوالیاف، درون نانوالیاف جاسازی کرد.
2. نانوالیاف کربنی
نانوالیاف کربنی عمدتاً بر اساس روش های تولید نانولوله های کربنی تولید می شوند. با این توضیح که در برخی روش ها نانولوله ها و در برخی روش های دیگر نانوالیاف کربنی درصد بیشتری از محصول را شامل می شوند.
به عنوان مثال در روش های تخلیه قوس الکتریکی و سایش لیزری، عمدتاً نانولوله های کربنی تولید می شوند، این در حالی است که در روش CVD این درصد خیلی کمتر خواهد بود.
3. نانوالیاف معدنی
این الیاف با فرایند سل- ژل و حرارت دهی تولید می شوند. هنگامی که سل در یک قالب ریخته شود، ژلی مرطوب شکل می گیرد که این ژل پس از خشک کردن به صورت ذرات سرامیکی متراکم می شود. در این راستا با تنظیم کردن ویسکوزیته سل در یک محدوده مطلوب می توان الیاف سرامیکی نانومتری به دست آورد. بدین ترتیب فیلتری به دست می آید که دارای خلل و فرج نانومتری است.
شرکت Argonide Nanomaterial نانوالیاف آلومینا را با قطر 2 نانومتر و طول دهها و صدها نانومتری ساخته است. این الیاف به دلیل داشتن نیروهای الکترواستاتیک، ویروس ها و دیگر ذرات را به خود می چسبانند و لذا برای دفع آلودگی به کار می روند. مزیت فیلترهای ساخته شده با این روش این است که چون فیلتراسیون آنها فقط بر راهکار غربالگری مبتنی نیست، ذرات در بین فیلتر و نه روی سطح آن جمع شده و بنابراین کمتر با انسداد مواجه می شوند (این قسم فیلتر، فیلتر عمقی خوانده می شود).
فرصت ها در نانوالیاف
نانوالیاف به سبب استحکام بیشتر نسبت به همتاهای بزرگ مقیاس خود و همچنین نسبت سطح به حجم بالاتر (خصوصیتی که نانوذرات را برای کاتالیز ارزشمند می سازد) قابلیت استفاده به صورت بستر واکنش را دارند. به بافتن نانوالیاف دست یافته ایم، اما مثلاً سر و صورت دادن این ساختارهای ظریف به صورت کتان کاملاً چالش برانگیز است. البسه ساخته شده از نانوالیاف به عبور هر چیزی غیر از مولکولهای بسیار کوچک مقاوم اند و لذا مصارف گسترده ای در پوشاک مقاوم به مواد شیمیایی دارند. همچنین توانایی آنها در اجتناب از آب، روغن و .. می تواند به لباس های ضد لک تجاری منتهی شود. کما اینکه شرکت Nano-Tex هم اکنون تولید کننده تجاری موادی است؛ که از روکش دهی الیاف بافتنی معمولی با نانوالیاف تولید شده و به همین علت نسبت به لک مقاوم می باشند. یکی از مهمترین کاربردهای نانوالیاف پلیمری استفاده ی آنها در فیلتراسیون هوا است که در صنایع هوایی کاربرد فراوان دارند. به عنوان مثال می توان نانوالیاف پلی استیرن را با الیاف شیشه ای مخلوط و نانو وب هایی ساخت که بتوانند عمل فیلتراسیون را در فیلترهای هوا انجام دهند.
مصارف ادعا شده ی دیگر نانوالیاف پلیمری عبارتست از استفاده به عنوان محیط دارورسانی و استفاده در مصارف سنسور و نانوالکترونیک.
همان طور که ذکر شد، اولین کاربرد نانوالیاف آلومینا در فیلتراسیون ویروس ها و باکتری ها از منابع آبی یا هوایی یا سیالات زیستی می باشد. واضح است فیلتراسیون منابع آبی بازار بزرگی دارد، اما این الیاف ابتدا باید برتری خود را بر فناوری های موجود نشان دهند
مرام بذارید و نظر بدین.ممنون
تاریخچه:
تلاش برای از بین بردن درد قدمتی به اندازه زندگی انسان دارد. مردم عهد باستان راههای مختلفی را برای دستیابی به این این حالت به کار برده اند: طب سوزنی، یخ زدن، کمپرس عصبی، مواد گیاهی و حتی نیروهای روانی. بومیان پرو و بولیوی قرنها برگهای کوکا را می‌جویدند و این عمل تا زمانی که ادامه داشت به آنها احساس خوشی اعطا می‌کرد. در سال 1860، الکالوئید کوکائین توسط نیه‌من "Niemann" از بوته اریتروکسیلون کوکا "Erythroxybn coca" جدا شد. اثر فارماکولوژیک آن در سال 1880 توسط فون آنرپ "Von Anrep" مطالعه شد و آن را به عنوان بیحس کننده موضعی تجویز نمود.کاربرد روش تفکیک یا ساده سازی در طراحی دارو روی مولکول کوکائین منجر به تولید داروهای بیحس کننده مصنوعی متعددی شد. بدین ترتیب، فرنیو در 1905 آمیلوکوکائین را ساخت که تحت نام استووائین به فروش رسید. در سال 1905 آنیهورن و همکارانش محصول ساده‌تری به نام پروکائین را معرفی کردند که هنوز به میزان زیادی به کار می‌رود. و از آن بعد داروهای بیحس کننده متعددی ساخته شد. ولی در کل می‌توان گفت تقریبا این ترکیبات روابط ساختمانی نسبت به کوکائین نشان می‌دهند و می‌توان آنها را به عنوان اشکال ساده‌تر این مولکول در نظر گرفت.
روشهای مختلف ایجاد بیحسی موضعی :
روشهای مختلفی برای ایجاد بیحسی موضعی توسط داروها به کار میروند که متداولترین آنها عبارتند از:
· بیحسی سطحی (موضعی:( این نوع بیحسی،با به کار بردن داروها به صورت موضعی بر روی پوست یا غشاهای مخاطی به صورت کرم، پماد، افشانه (آئروسل)، محلول، ژل یا شیاف انجام می‌گیرد. برای ایجاد این بیحسی چندین دارو به کار میروند مانند بنوکسینات، بنزوکائین، بی‌فنامین، بوتاکائین، کوکائین، سیکلومتی کائین، دی متیزوکین، دی پرودون، اتیل کلراید، لیدوکائین، پروپراکائین و زولامین.
· بیحسی نخاعی (زیر پرده عنکبوتیه: (در بیحسی نخاعی، داروهای بیحس کننده موضعی به داخل فضای نخاعی زیر پرده عنکبوتیه تزریق می‌گردد. داروهای انتخابی در این مورد تتراکائین است. سایر داروهای بکار رفته عبارتند از: دیبوکائین، لیدوکائین، هپی واکائین، پیپروکائین و پروکائین.
· بیحسی با مهار اعصاب محیطی: این نوع بیحسی، از طریق تزریق محلولی از یک بیحس کننده موضعی به داخل ناحیه مورد نظر ایجاد میشود. داروهای متعددی به این منظور به کار میروند مانند بوپیوکائین، بوتانیلی کائین، کلروپروکائین، دیبوکائین، اتیدوکائین، لیدوکائین، اکتاکائین، پریلوکائین، پروکائین، پروپوکسی کائین، پیروکائین و تتراکائین.
· بیحسی خارج سخت شامه‌ای: این نوع بیحسی، با تزریق داروی مناسب به فضای خارج سخت شامه ایجاد میشود. داروهای انتخابی بوپیواکائین ، اتیدوکائین ، لیدوکائین ، مپیواکائین و پریلوکائین می‌باشند.
بیحسی انتهائی، شکلی از بیحسی خارج سخت شامه‌ای است که در آن محلولی از بیحس کننده موضعی از طریق شیار استخوان خاجی به داخل کانال انتهایی تزریق می‌گردد.
· بیحس تراوشی:این نوع بیحسی، میتواند به صورت خارج رگی (هنگامی که محلولی از بیحس کننده به ناحیه نزدیک به محل جراحی تزریق میشوند مانند دندانپزشکی) و یا داخل رگی که به آن بیحسی ناحیه‌ای داخل وریدی نیز گفته میشود (هنگامی که کل بخش پایینی یکی از نقاط انتهائی بیحس میشود)، باشد. داروهایی که مصرف آنها متداولتر است عبارتند از: بوپیوکائین، بوتانیلی کائین ، کلروپروکائین ، ایتدوکائین ، مپیواکائین ، مپریل کائین ، متابوتتامین ، پریلوکائین ، پروپارکائین و پیروکائین.
افزایش مدت اثر دارو:
برای افزایش مدت و شدت اثر ایجاد شده توسط بیحس کننده‌های موضعی، داروهای منقبض کننده عروق، و بیشتر از همه اپی‌نفرین، معمولا به محلولهای این داروها افزوده میشود، سایر تنگ کننده‌های عروقی توصیه شده عبارتند از: فلی سین، نوردفرین ، نوراپی‌نفرین ، اکتودرین و فنیل افرین.
طول اثر به سرعت هیدرولیز توسط آنزیمهای غیر اختصاصی و آب گریزی ترکیبات بستگی دارد.
داروهای بیحس کننده موضعی بر اساس مدت اثر چنین طبقه بندی می گردند:
o کوتاه اثر: کلروپروکائین و پروکائین
o اثر متوسط: کوکائین ، لیدوکائین ، مپیواکائین و پریلوکائین
o اثر طولانی: بوپیوکائین ، ریبوکائین ، اتیدوکائین و تتراکائین
اثر PH و PKa بر بیحس کننده‌های مو ضعی:
اثر PKa در اغلب بیحس کننده‌های مو ضعی که مصرف بالینی دارند 8 تا 5/9 است. داروهائی که دارای PKa بیشتری هستند. اغلب در PH فیزیولوژیک کاملا یونیزه هستند و در نتیجه در رسیدن به مکانهای گیرنده دچار مشکل میشوند. به همین دلیل ، بیحس کننده های موضعی ممکن است در نواحی ملتهب بی اثر باشند زیرا در این نواحی، PH پایین تر است و یونیزه شدن این مولکولها را تسهیل میکند و متعاقبا از نفوذ آنها به داخل رشته‌های عصبی جلوگیری می‌نماید، از طرف دیگر، ترکیباتی که دارای PKa کمتری هستند به اندازه کافی یونیزه نمی‌باشند و اگر چه هدف می‌رسند اما قوی نیستند.
طبقه‌بندی :
بیحس کننده‌های موضعی را که امروزه در درمان به کار می‌برند می توان به سه گروه تقسیم نمود: مشتقات استری، مشتقات آمیدی و داروهای متفرقه.
کلیه این ترکیبات در صورت بازار آزاد عملا مایعند. به این دلیل، اغلب این داروها به صورت نمک به کار میروند (هیدروکلراید، سولفات، پیکرات، نیترات و بورات) که عموما جامدهای بلوری محلول در آب و بدون بو می‌باشند.
مشتقات استری:
این مواد ، استری از اسیدهای زیر می‌باشند: اسید بنزوئیک ، پارآمینوبنزوئیک ، متاآمینوبنزوئیک ، متاآمینوبنزوئیک یا پارآلکوکسی بنزوئیک. این داروها به صورت استری هم در داخل بدن و هم در آزمایشگاه به سادگی هیدرولیز شده و فعالیت خود را از دست می‌دهند.
آن دسته از بیحس کننده‌های موضعی که بیش از همه مصرف میشوند به ترکیبات زیر تقسیم می‌گردند:
·مشتقات اسیدبنزوئیک: کوکائین ، بی فنامین، سیکلومتی‌کائین سولفات (سورفاکائین) ، الوکائین ، ایزوبوکائین ، مپریل‌کائین‌هیدروکلراید ، پارتوکسی کائین ، پیپروکائین هیدروکلراید (متی کائین) ، پریکبائین و پروپانوکائین.
· مشتقات اسیدآمینوبنزوئیک: آمبوکائین ، آموکسه کائین ، بنزوکائین ، بتوکسی کائین ، بوته تامنی ، کلروپرکائین ، هدروکسی تتراکائین ، ایزوبوتامین ، لوسینوکائین ، پاریدوکائین ، پروپاراکائین ، ریزوکائین و تتراکائین هیدروکلراید و...
مشتقات آمیدی:
این دسته از داروها شامل سه گروه است:
· آمیدهای قلیایی مانند دیبوکائین
· آنیلیدها مثل تولوئیدیدها و 2و6_ گزیلیدیدها که پیش تاز از آنها لیدوکائین است.
· آمیدهای نوع سوم نظیر اکستازائین
دو گروه اول را می‌توان ترکیبات حاصل از جایگزینی گروه _COO_ مشتقات استری با گروه ایزوستر آن _NHCO_ در نظر گرفت. این عمل سبب افزایش پایداری و مقاومت بیشتر آنها نسبت به هیدرولیز میشود.
بعلاوه این داروها قوی‌تر بوده، وقوع عوارض ناخواسته کمتری را نشان می‌دهند و تحریکات موضعی کمتری نسبت به مشتقات استری ایجاد می‌کنند. ظاهرا ، حساسیت متقاطعی بین آنها و مشتقات اسید بنزوئیک وجود ندارد.
داروهایی از این دسته که بیش از سایرین مصرف میشوند عبارتند از: آپتوکائین ، بوسه کائین ، بوپیواکائین هیدروکلراید (مارکائین ، سنسورکائین) ، بوتانیلی کائین، کاربیزوکائین ، کلوواکائین، بنتاکائین ، دیبوکائین ، کواتاکائین تراپن کائین و غیره.
داروهای متفرقه:
این داروها از نظر ساختمانی به هم مربوط نیستند، برخی از آنها دارای آثار دیگری علاوه بر فعالیت بیحس کنندگی موضعی می‌باشند.
داروهای زیر به این دسته متعلقند: آمولانون ، بنزیل الکل ، دیاموکائین ، دیکلونین ، اتیل کلراید ، کتوکائین ، پنیول کائین ، اوپروسین ، پروپیپوکائین ، سالیسیل الکل ، زولامین ، فالی‌کائین ، فوموکائین ، دی متیزوکین هیدروکلراید (کینیندوکائین ، کوئوتان) و غیره.
عوارض ناخواسته:
مصرف بیش از حد و جذب عمومی سریع بیحس کننده ها، سبب عوارض ناخواسته عمومی میشود که عمدتا شامل موارد زیر است:
· در سیستم مرکزی با علائم زیر: استفراغ ، تهوع ، سرخوشی ، گیجی و سرانجام تشنج، و اغما ، نارسائی تنفسی و قلبی و مرگ.
· در سیستم قلبی عروقی کاهش ضربان قلب ، کاهش فشار خون و حالت شبه شوک.
این حالات با تجویز باربیتوات‌های فوق العاده کوتاه اثر یا کوتاه اثر و یا شل کننده‌های عضلات اسکلتی برطرف می‌گردند.
برخی از واکنشهای موضعی که در اول طبیعت حساسیتی یا مسموم کننده سلولی دارند نظیر درد، ورم، بیرنگ شدن پوست، التهاب اعصاب و التهاب اگزماگونه پوست نیز ممکن است رخ دهد.
کامپوزیت
کامپوزیتها عبارتند از ترکیبی از الیاف تقویت کننده ویک ماتریس پلیمری که می توان تصور کرد ماتریس پلیمری)مواد زمینه مانند چسبی است که تقویت کننده ها را به یکدیگر چسبانده و آنها را از آثار محیطی حفظ می کند بنابراین مواد کامپوزیتی را در دو دسته مواد زمینه و تقویت کننده ها بررسی می کنیم:
مواد زمینه کامپوزیت ها:دو وظیفه اساسی مواد زمینه انتقال بارها به تقویت کننده و حفظ تقویت کننده از آثار محیطی ناسازگار است مواد زمینه را می توان تقریبا در سه دسته پلیمرها، سرامیکها وفلزات طبقه بندی کرد
الف)پلیمرها:
موسوم به رزین متداول ترین مواد زمینه هستند و معمولا به دو گروه کلی ترموست و ترموپلاستیک تقسیم می شوند. در گذشته ترموستها مواد اصلی زمینه کامپزیت ها بودند اگرچه امروزه کاربرد ترموپلاستیک ها رو به افزایش است ولی ترموست ها صلبیت خوبی دارند و در دماهای بالاتر کارآیی بهتری دارند از طرفی ذوب مجدد ترموست ها به دلیل شبکه ای شدن امکان پذیر نیست در حالی که ترموپلاستیک ها شبکه ای نمی شوند و جامداتی هستند که ذوب ،شکل دهی وسپس سرد می شوند.
رزین پلی استر: یکی از معروف ترین و ارزان ترین رزین هاست به طوری که گاهی واژه فایبرگلاس به کامپوزیت ساخته شده از رزین پلی استر با تقویت کننده شیشه به کار می رود.
کاربرد اصلی این رزین ها در بدنه کشتیها، کانالها، لوله ها، پانل سقف، واگنهای راه آهن و …. است.
از جمله معایب این رزین ها کارآیی کم در دمای بالا و مقاومت کم در برابر هوازدگی است.
رزین اپوکسی: متداول ترین زمینه برای چندسازه های پیشرفته است، چسبندگی عالی و محافظت در برابر خوردگی از ویژگیهای این رزین است بالاترین دمای کاربرد آن 350 تا400 درجه فارنهایت است از این رزین برای تولید لوله ها سیلندرها، مخازن و ظروف تحت فشار استفاده می شود.
رزین فنولی و کربنی: رزینهای ترموست فنولی کاربرد محدود ولی مهمی دارند به طوری که سالهاست در مصارفی نظیر کلیدهای برقی، جعبه تقسیم ها، قطعات قالب گیری شده خودرو، دستگیره و توپ بیلیارد استفاده می شود برخی دیگر از کاربردهای این رزین تقویت شده با الیاف بلند در دماغه راکت و درزگیری اگزوز و در بعضی پره ها و باله های راکتها است.
قیمت نازل های زمینه کربنی پنج برابر قیمت نازل های فنولی است و هم اکنون برای استفاده در جداره خارجی فضا پیما ها مورد توجه است این مواد دارای پایداری گرمایی در دمای بالا همچنین مقاومت در برابر شوک های گرمایی هستند.
زمینه های ترموپلاستیک: انتخاب آنها براساس قیمت، مقاومت در برابر عوامل محیطی، مقاومت در برابر خزش و …. تعیین می شود برخی از پلاستیکهای رایج تقویت شده عبارتند از: نایلون، پلی تترافلوئور واتیلن (PTFE) ،پلی وینیل کلرید (PVC) ،پلی استیرن و ....
که به علت کارآیی در دمای بالا به عنوان ترموپلاستیک های مهندسی نامیده می شوند.
تقویت کننده های کامپوزیت ها: تقویت کننده ها را تقریبا می توان به سه دسته الیاف، ذرات و ویسکرها تقسیم کرده که هر یک کاربرد منحصر به فرد دارند.
الف) الیاف: موادی هستند که در مقایسه با سایر مواد یک محور بسیار بلند دارند و استحکام آنها در جهت طول نسبت به سایر جهات به مراتب بیشتر است.
الیاف شیشه: از قرنها پیش مورد استفاده قرار می گرفته اند در دوره رنسانس برای استحکام به اجسام ظریف و نازک رشته های شیشه ای به شکل متقاطع یا بافته متصل می شد.
شیشه یک ماده بی شکل است که استخوان بندی آن سیلیس و ترکیبات و خواص ویژه آن ناشی از وجود اجزای اکسیدیمختلف است چهار نوع شیشه که بیشتر در کامپوزیت ها مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: شیشه E شیشه S شیشه C و کوارتز .
الیاف کربن _ گرافیت: تقاضا برای الیاف تقویت کننده با استحکام و مدول بالا منجربه توسعه الیاف کربن یا گرافیت شده است.
الیاف گرافیت الیافی کربنی هستند که تحت عملیات حرارتی بالاتر از 1650 درجه فارنهایت قرار گرفته اند. رسانایی نسبتا خوب الکتریسیته، سبکی، استحکام، مقاومت در برابر خزش و میرایی عالی از جمله مزایا آن است. ازجمله معایب آن نیز ترد بودن، مقاومت ضربه ای کم و گران بودن است. آلات موسیقی، صنایع هسته ای و بلندگو دست وپای مصنوعی از جمله کار برد های این تقویت کننده هاست.
الیاف آلی: متداول ترین آنها آرامیدها هستند و کولار یکی از متداول ترین آرامیدها است. شکنندگی آنها کمتر از شیشه یا کربن است نسوزند و در برابر اغلب حلالها مقاومند به طوری که در متداولترین حلالها به جز اسیدها و بازهای خیلی قوی بیش از 90% استحکام کششی خود را حفظ می کنند.
از کاربردهای آنها در زره پوش تانکها و نفربرها، تقویت کننده تایرها، جلیقه ضد گلوله است
تقویت کننده های ذره ای: اغلب از ذرات برای کاهش قیمت رزین های تقویت شده ترموست یا ترموپلاستیک استفاده می شود مانند: تالک، کربنات، کلسیم، خاک اره و پنبه نسوز برخی از این مواد هستند.
تقویت کننده های ویسکر: تک بلورهایی که نسبت معیین طول به عرض آنها بیش از یک است طول آنها معمولا mm2 تا mm50 است استحکام آنها بسیار زیاد است در کاربدهایی از رزین مورد استفاده قرار می گیرند که نمی توان از الیاف استفاده کرد.
این مواد ظرفیت حرارتی زیادی دارند به همین علت در زمینه های فلزی و سرامیکی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.قیمت بالا و لزوم جمع آوری مرتب کردن وتوزیع آنها به شکل مطلوب کاربرد آنها را محدود کرده است.
پوشش های نانوکامپوزیتی: یکی از نمونه های کاربرد عملی نانوتکنولوژی نشاندن لایه های نانوکامپوزیتی برروی مته های حفاری است. اخیرا شرکت ابزار سازی وگا نوع جدیدی از پوشش نانوکامپوزیتی موسوم به پوشش TH ارائه کرده است که استفاده از آن در ابزارهای حفاری موجب افزایش طول عمر وهمچنین بهبود کیفیت کار این ادوات می شود.
راندمان ابزارهای حفاری با استفاده از این ابزارها دو برابر مته های معمولی است. تولید حرارت کمتر در هنگام استفاده از مته هایی که با پوشش جدید بهبود یافته اند موجب می شود که بتوان از این مته ها در سوراخکاری خشک استفاده نمود.
نظر یادتون نره.ممنون
رنگ در دنیای امروز نقش بسیار مهمی در پرورش ذوق و قرایح بشری و ارضای نیازهای زیبا شناختی وی ایفا می کند. بدین جهت است که احساس رنگ را به تعبیری حس هفتم می گویند. انسان در پهنه تولید تزئین خانه ها ، پوشاک و حتی نوشابه ها در هنر ، نقاشی ، صنایع کشتیرانی و امور ارتباطات محصولات مصرفی در صنایع فضایی و خلاصه در همه شئونات با رنگ سر و کار دارد . بطور کلی از رنگ علاوه بر ایجاد زیبایی محیط جهت حفاظت اشیا در مقابل عوامل طبیعی و غیره استفاده می شود .
تاریخچه
سابقه استفاده از مواد رنگی توسط انسان به دوران غارنشینی می رسد. اولین کاربرد واقعی و عملی مواد رنگی را می توان در ساختن کشتی نوح مربوط دانست که برای جلوگیری از نفوذ آب و پوسیدگی آن از مواد رنگی استفاده شده بود. بعدها از مواد رنگی برای حفاظت چوب از پوسیدگی در بناهای چوبی و زمانی که استفاده از وسایل آهنی متداول شد. برای جلوگیری از زنگ زدن آنها استفاده می شد . اجزای تشکیل دهنده رنگ ها هر رنگ اصولا از دو قسمت اصلی تشکیل شده است که عبارتند از:
رنگ دانه :
که ماده رنگی نامحلول در آن است ( خاک رس ناخالص رنگی و پودر برف از سنگهای رنگی به عنوان اولین رنگ دانه ها مورد استفاده انسان قرار می گرفتند ).
محمل رنگها:مایعی است که با رنگ دانه مخلوط شده کاربرد آنرا آسان می کند و در چسبیدن آن کمک می کند ( از سفیده تخم مرغ چسب عسل محلول قند به عنوان محمل های رنگ استفاده می شد. امروزه متداول ترین محمل های رنگ دانه ها را آب یا روغن تشکیل می دهد. از اینرو رنگ ها را به دو دسته رنگ‌های روغنی و رنگ‌های آلی تقسیم می کنند.
انواع رنگ دانه ها
اکسید ها :
لیمونیت ( Fe2O3.2H2O ) برای تهیه رنگ قرمز مصرف می شود و یکی از قدیمی ترین رنگ دانه هاست.
هماتیت ( Fe2O3 ) برای تهیه رنگ قرمز روشن بکار می رود. دی اکسید تیتان ( TiO2 ) برای تهیه رنگ سفید روشن و بسیار مرغوب که در هوا تیره نمی شود به کار می رود. معمولا آن را با سولفات باریم مخلوط می کنند. ZnO که از مهم ترین رنگ دانه های سفید است و از تجزیه کربنات روی و یا سوزاندن فلز روی در هوا حاصل می شود. سرنج ( Pb2O3 ) که رنگ سرخ یا قرمز تیره دارد و بیشتر برای پوشانیدن سطح قطعات فو لادی به منظور حفاظت آن ها از زنگ زدن ، کاربرد دارد.
سولفید روی و لیتوپن :
سولفید روی برای تهیه رنگ سفید مات مصرف می شود و از مزایای آن این است که بر خلاف سفید اب سرب در هوا سیاه نمی شود. این رنگ دانه معمولا در تجارت بصورت مخلوطی از سولفید روی و سولفات باریم به نام لیتوپن مصرف دارد که رنگ سفید بسیار مرغوب است.
سفید اب سرب :
این رنگ دانه عمدتا شامل Pb(OH)2 , pbCO3 که از قرن ها پیش شناخته شده بود . قدرت پوشش آن ها زیاد است ولی در هوا به علت وجود H2O به مرور سیاه می شود . برای تبدیل مجدد آن به رنگ سفید می توان از تاثیر پر اکسید هیدروژن بر آن استفاده کرد.
دوده چراغ و زغال استخوان :یکی از اجزایی رنگ سیاه و مرکب است و برای تغییر رنگ سفید به میزان دلخواه نیز مصرف می شود.
رنگ دانه های فلزی :
مانند پودر آلومینیم در روغن جلا که که از آن برای حفاظت وسایل آهنی و فولادی استفاده می شود.
برنز آلومینیم ( آلیاژ AL,CU) در روغن جلا که از آن برای ایجاد رنگ بسیار زیبای طلایی برای دور قاب ها و ... استفاده می شود.
رنگ دانه های آبی :
مهم ترین این این رنگ دانه ها آبی پروس و آبی نیلی یا لاجورد است. آبی پتروس که یکی از مهم ترین رنگ های آبی است . لاجورد نیز یکی از رنگ های آبی مرغوب است که از حرارت دادن مخلوط کائولین ، کربنات سدیم ، گوگرد و زغال سنگ در غیاب هوا حاصل می شود.
رنگ دانه های زرد :
مهم ترین این رنگ دانه ها کرومات روی و کرومات سرب است . از قطران زغال سنگ نیز رنگ دانه های الوانی بصورت نمک های نامحلول فلزات به دست می آید که در هیدروکسید آلومینین بصورت ژله می بندد. این ژله را پس از خشک کردن به صورت پودر با رنگ دانه های نظیر کربنات کلسیم و سیلسس مخلوط می کنند و در انواع رنگ های مورد نیاز به کار می برند.
رنگ‌های روغنی :
در این نوع رنگها ، رنگ دانه را در یک روغن خشک شونده که استر گلیسیرین با اسیدهای چرب نظیر اسیدهای اولیک و یا لینولنیک می باشد حل می کنند. این روغن‌‌ها در هوا اکسیده شده و به ترکیبات سیر شده تبدیل می شوند و لایه‌ای سخت مقاوم و محافظ تشکیل می دهند که از نفوذ آب در رنگ دانه جلوگیری می کنند.
رقیق کننده :
برای رقیق کردن و سهولت کاربرد رنگ به کار می رود و معمولا یک حلال هیدرو کربنی نظیر ترپنتین است که به روغن تربانتین شهرت دارد.
خشک کننده :
یکی از اجزای رنگ‌های روغنی است که در حقیقت نقش کاتالیزور در تسریع اکسیداسیون و خشک شدن رنگ ها را دارد و معمولا مخلوطی از اکسید های سرب ، منگنز و کبالت در ( روغن بزرک )بصورت استر مصرف می شود.
رنگ‌های پلاستیکی
با اضافه کردن رزین های سنتزی نظیر رزین حاصل از فنل و فرمالدئید که خاصیت پلاستیکی دارد در روغن جلا رنگ های پلاستیکی حاصل می شود. این نوع رنگ ها به خاطر دوام و قابل شستشو بودن اهمیت و کاربردهای زیادی دارد.
رنگ‌های لعابی یا مات با اضافه کردن رنگ هایی نظیر TiO2 به روغن جلا آن را به صورت مات درآورده و بعد برای مات کردن هر نوع رنگی به کار می رود .
رنگ اتومبیل
این نوع رنگ ها باید این ویژگی را داشته باشند که به سرعت در هوا خشک شوند. برای این منظور رنگ دانه را در حلال های آلی بسیار فرار نظیر استات آمیل ، استات اتیل یا استات بوتیل حل می کنند . برای رنگ‌های متالیک ( فلزی ) از رنگ دانه های فلزی استفاده می شود .
نظر یادتون نره.ممنون
هدف آزمایش
تهیه پلی متیل متاکریلات بروش نوری
تئوری آزمایش
بطور کلی ، پلیمریزاسیون زنجیری به واکنش ترکیب مولکولهای منومر با یکدیگر و تشکیل مولکولهای بزرگ پلیمری گفته میشود. در این روش ، تغییری در ترکیب عنصری بوجود نمی‌آید و در روند پلیمریزاسیون به هیچ وجه ، محصول جانبی بدست نمی‌آید. واکنش پلیمریزاسیون زنجیری برای ترکیباتی که دارای یک یا چند بند سیر نشده می‌باشند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
پلیمریزاسیون ، تنها مختص ترکیباتی که در آنها ، بند دوگانه بین دو اتم کربن واقع است، نمی‌باشد، بلکه در مورد بندهای دوگانه مابین کربن و عنصر دیگر نیز بوقوع می‌پیوندد. این مورد ، حالتی استثنایی میباشد و در این مقوله ، تنها بذکر پلیمریزاسیون ترکیباتی که بند دوگانه مابین دو اتم کربن قرار دارد توجه داریم. در این روش ، بعلت بالا بودن سرعت واکنش نسبت به روشهای دیگر ، می‌توان به اجرام بسیار بالایی دست یافت.
وسایل مورد نیاز
روش آزمایش
داخل چهار لوله آزمایش ، 5 گرم ( 5,3 میلی لیتر ) ، متیل متاکریلات می‌ریزیم. بکمک شعله ، دهانه لوله‌های آزمایش را بادقت می‌کشیم و می‌بندیم و به پایه فلزی متصل می‌کنیم. بوسیله لامپ جیوه‌ای ، لوله آزمایش شماره 1 ( لوله‌های آزمایش را شماره‌گذاری کرده‌ایم ) را بمدت دو ساعت ، لوله آزمایش شماره 2 را بمدت چهار ساعت ، لوله آزمایش شماره 3 را بمدت شش ساعت و لوله آزمایش شماره 4 را بمدت هشت ساعت ، تحت تشعشع قرار می‌دهیم.
بعد از پایان موعد مقرر ، دهانه لوله‌های آزمایش را بدقت باز می‌کنیم. بر روی هر کدام از لوله‌های آزمایش ، 20 میلی لیتر بنزن ریخته و پلی متیل متاکریلات حاصل شده را در آن حل می‌کنیم. بعد از انحلال ، پلیمر را بداخل بشرهای 100 میلی لیتری منتقل می‌کنیم و بکمک 50 الی 60 میلی لیتر اتر نفت ، هپتان و یا هگزان ، پلیمر را رسوب می‌دهیم. رسوب پلی متیل متاکریلات را بدقت جدا می کنیم.
نتیجه آزمایش
پلیمر پلی متیل متاکریلات از طریق پلیمریزاسیون زنجیری حاصل شد که در اینجا ، بطریق پلیمریزاسیون نوری بود. پلیمر حاصل در سرویسهای حمام و همینطور در لنزها مورد استفاده قرار می‌گیرد
نظر یادتون نره.ممنون
هدف آزمایش
تهیه پلی استایرن به روش پلیمریزاسیون زنجیری
تئوری آزمایش
بطور کلی ، پلیمریزاسیون زنجیری به واکنش ترکیب مولکولهای منومر با یکدیگر و تشکیل مولکولهای بزرگ پلیمری گفته میشود. در این روش ، تغییر در ترکیب عنصری بوجود نمی‌آید و در روند پلیمریزاسیون ، به هیچ وجه ، محصول جانبی بدست نمی‌آید. واکنش پلیمریزاسیون زنجیری ، برای ترکیباتی که دارای یک و یا چند بند سیر نشده می‌باشند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
پلی استایرن‌ها ، پلاستیکهایی هستند که در ساخت آنها ، از منومر استایرن استفاده شده باشد. معروفترین پلاستیکها از این خانواده پلی استایرن ، پلی استایرن اصلاح شده ( ایمپکت پلی استایرن )، استایرن آکریلونیتریل (SAN ) و آکریلونیتریل بوتادین استایرن ( ABS ) است.
وسایل مورد نیاز
روش آزمایش
داخل هر یک از 4 لوله آزمایش ، 2 گرم (2,2 میلی لیتر) استایرن می‌ریزیم. لوله‌های آزمایش بکمک شعله بدقت کشیده شده و مسدود میشوند. لوله‌های آزمایش 1 تا 4 بترتیب در دماهای ثابت 100 ، 120 ، 140 و 160 درجه سانتیگراد بمدت 3 ساعت داخل حمام‌های گلیسیرین قرار داده میشوند. پس از پایان زمان فوق ، لوله‌های آزمایش به آرامی سرد شده و بدقت باز میشوند و بر روی هر کدام از لوله های آزمایش ، 10 الی 15 میلی‌لیتر بنزن و یا تولوئن جهت انحلال پلی‌استایرن اضافه میشود.
باید به این نکته توجه داشت که در دماهای آزمایش بالاتر از 100 درجه سانتی گراد ، حلال بتدریج به پلیمر اضافه شود. پلیمرهای حل شده به بشرهای حاوی 40 الی 50 میلی لیتر الکل اتیلیک و یا اتر نفت ، ریخته شده ، پلیمر رسوب میکند. سپس رسوب به دقت جدا شده و دوباره با 10 الی 15 میلی لیتر رسوب دهنده شسته میشود. پلی استایرن جامد بدست آمده ، ابتدا در هوا (محیط) و سپس در اتوخلاء در دمای 60 الی 70 درجه سانتی گراد خشک شده و توزین می‌گردد.
نتیجه آزمایش
در قدیم ، پلی استایرن بعنوان عایق در صنایع الکتریکی مصرف می‌شد و همینطور زمانی بعنوان لاستیک مصنوعی بکار می‌رفت. ارزانی ، قالب پذیری خوب و سایر خواص پلی استایرن سبب شده که این پلیمر در اغلب صنایع مانند صنایع تولید وسایل خانگی ، صنایع غذایی ، صنایع بسته بندی ، صنایع تولید اسباب بازی و صنایع تولید عایق الکتریسته و عایق حرارت کاربرد داشته باشد.
مصارف کشپاری پلی استایرن شامل تایر ، شیلنگ ، تسمه ، کفش ، الیاف پوشش دار و عایق الکتریکی میشود. کاربردهای پلاستیکی شامل فیلم بسته بندی ، قطعات خودرو ، ظروف ، چمدان ، اسباب بازی ، لوله های آب گذر و فاضلاب ، لایه‌های یخچال ، محصولات اسفنجی (کولر و فنجان قهوه) و جعبه تلویزیون است. اسامی تجارتی پلی استایرن ( PS ) ، لوسترکس ، هوستیرن ، استیروسل و استیروفرم است
نظر یادتون نره.ممنون
استفاده از نخ بخیه smp در جراحی ها
نخی ساخته شده از پلاستیک های جدید زیست تخریب پذیر دارای حافظه که میتواند برای گره زدن یک بخیه هوشمند بکار رود. بعد از یک گره شل، دو طرف بخیه ثابت میشود. گره زمانی که به 40 درجه سانتیگراد می‌رسد در مدت20ثانیه محکم میشود.جراحان از بخیه‌های جراحی به منظور بستن زخم ها یا کنار هم قرار دادن بافت هایی که بوسیله جراحت یا عمل جراحی بریده شدهاند، استفاده می‌کنند. بخیه‌ها از لحاظ پایداری زیستی عموماً به بخیه‌های جذبی و غیر جذبی و از منظر طراحی به بخیه‌های جراحی تک‌رشته‌ای و چند‌رشته‌ای (بافته) تقسیم میشوند. بخیه‌های مورد استفاده معمولاً معایب قابل توجهی دارند؛ آنها نمی توانند بافت های بریده را کاملاً کنار هم بچسبانند، نخ‌های چند رشته‌ای بدلیل ساختار بافت خود خطر بیشتری برای انتقال و مهاجرت باکتری ها فراهم می‌کنند. همچنین پزشکان در مورد امنیت گره‌های ضعیفشان نگرانند، که احتیاج به چند گره دارد و زمان بر و مخصوصاً در فرایند اندوسکوپی مشکل است.
با استفاده از بخیه‌های جراحی جذبی بر اساس SMP این امکان وجود دارد که نواقص و معایب فوق برطرف شود و در نتیجه نخ های بخیه ای با کاربرد آسانتر و امنیت بیشتر فراهم میشود. بعلاوه، ممکن است بتوان این بخیه‌ها را به گونه ای طراحی نمود که در طول مدت زمان معینی محکم شوند تا نزدیک شدن بافت ها به یکدیگر به شکلی بهینه انجام شود. محققین با گرم کردن لیف ماده‌ی تغییر شکل پذیر خود تا 50oC بخیه‌هایی از SMPها تهیه نمودند. سپس آنها را تا سه برابر طولشان کشیدند و تا دمای اتاق سرد نمودند. این الیاف کشیده شده برای بستن زخم یک موش بصورت شل بکار برده شد. زمانی که بخیه تا41oC بالاتراز دمای بدن حرارت داده می شود، نخ سفت شده و زخم را می‌بندد، و تنها مقدار مناسبی فشار وارد میکند (0.1 (N= پس از ترمیم جراحت، نخ بخیه حل شده و بدون آنکه ضرری داشته باشد، جذب بدن میشود
نظر یادتون نره.ممنون
رقابت نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر با کامپوزیتهای الیافی
با پیدا شدن سروکله تکنولوژی نانوکامپوزیت، جهشی در زمینه تقویت پلیمرها بوجود آمده، و معقول به نظر می‌رسد که فکر کنیم نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر، بتوانند جای کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف مرسوم را بگیرند.
از نظر تئوری، تقویت پلیمرها در مقیاس نانویی، امتیازات برتری نسبت به کامپوزیتهای تقویتشده با الیاف دارند. ضعف کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف، در واقع یک شکست در راه استفاده مفید از خواص ذاتی و طبیعی مواد است. مثلاً سعی می‌کنیم که با بکارگیری پیوندهای قوی کووالانسی و استفاده از صفحه‌های آروماتیک ساختار گرافیتی، مواد کربنی را مستحکم‌تر کنیم. در حالیکه الیاف کربنی که امروزه استفاده میشود، تنها 3 تا 4 درصد استحکام نظری صفحات آروماتیک را به دست می‌دهند. عدم اتصال داخلی بین صفحات آروماتیک در ساختار الیاف کربنی، مانع دستیابی به استحکام مطلوب مواد میشود، در حالیکه این مشکل در مورد نانوکامپوزیتهای تقویتشده با پرکننده‌های لایه‌ای وجود ندارد. هنگامیکه از پرکننده‌های لایه‌ای و ورقه‌ای در زمینه پلیمری استفاده میشود، اتصالات و پیوندهای داخلی بوجود آید و بنابراین حداکثر استفاده از خواص ذاتی و طبیعی لایه‌های منفرد میشود.
در حقیقت خواص مکانیکی بدست آمده، در بهترین نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر بسیار کمتر از کامپوزیتهایی است که از درصد بالایی الیاف، برای تقویت استفاده می‌کنند. در حال حاضر بیشترین پیشرفتها و بهبودها در خواص مکانیکی نانوکامپوزیتهای خاکرس / نایلون6 بدست آمده که در آنها 4 درصد وزنی از خاکرس بارگذاری شده است. شکل 2 ضریب و قدرت کشسانی این نانوکامپوزیت را با نایلون 60 و نایلون 60 تقویت شده با 48 درصد وزنی، الیاف خرده شیشه‌ای نشان میدهد. مشاهده میشود که بهترین نانوکامپوزیت خاکرس / پلیمری، هنگامیکه حجم بالایی از جز را تقویت‌کننده الیافی مطرح باشد، نمی‌تواند با کامپوزیتهای الیافی همسانی و رقابت کند. به منظور دستیابی به خواص مکانیکی بهتر عناصر تقویت‌کننده بیشتری در نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر مورد نیاز است، در حالیکه چنین کاری غیرممکن است. زیرا هنگامیکه عمل لایه لایه شدن اتفاق می‌افتد، سطح تماس لایه‌های رسی صدها و بلکه هزاران برابر میشود و این باعث میشود که مولکولهای پلیمر کانی، برای خیس کردن تمام سطح تقویت‌کننده‌های رسی نداشته باشیم.
در هر حال، هنگامیکه بحث استفاده از درصد پایین پرکننده مطرح باشد، در این حالت نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر را با کامپوزیتهای تقویت شده بوسیله الیاف، مقایسه کنیم، می‌بینیم که نانوکامپوزیتها تقویت بهتری را نسبت به کامپوزیتهای الیافی مرسوم، نشان می‌دهند. اطلاعات بدست آمده بوسیله تحقیقات Fornes و Panl در مورد ضریب یانگ نانوکامپوزیتهای خاکرس / نایلون6 و کامپوزیتهای نایلون6 تقویت شده با الیاف شیشه‌ای در محدوده استفاده از 10 درصد وزنی پرکننده، در شکل 3 رسم شده است. می‌توان مشاهده نمود که نانوکامپوزیتها کارآیی بیشتری را در بهبود ضریب یانگ نسبت به کامپوزیتهای الیافی نشان می‌دهند.
از مقایسه بالا مشهود می‌گردد نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر در محدوده بارگذاری درصد پایین از الیاف، امتیازاتی نسبت به کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف دارند و مطمئناً بازار کامپوزیتهای الیافی مرسوم با حجم پایین از جزء الیافی، با پیشرفت نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمری تحت تاثیر قرار خواهد گرفت، ولی فعلاً تابحال، پیشرفت در نانوکامپوزیتها تاثیر کمی روی بازار کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف گذاشته است.
مشکلات توسعه نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر
علاوه بر پرکننده‌ها، عمده مشکلات پیشروی پیشرفت نانوتکنولوژی خاکرس / پلیمر عبارتنداز: عدم شناخت مکانیزمهای موثر در افزایش کارایی، به کاربردی پلیمرهای ترموستینگ و عدم پایداری ارگانوکلی‌ها در برابر حرارت.
اگرچه مدل‌سازی‌های زیادی در جهت پیشبرد درک از مکانیزم افزایش کارایی عمده خواص فیزیکی و مهندسی در استفاده از نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر انجام شده، ولی هنوز مسافت زیادی را پیشرو داریم. بهعنوان مثال، هنوز خواص فیزیکی مهندسی لایه‌های منفرد سیلیکات، دقیقا شناخته نشده‌اند. از این رو مشکل است که یک مکانیزم تقویت‌کننده ایجاد کنیم، و از طرفی، ساختار ذغال باقیمانده ناشی از احتراق نانوکامپوزیت خاکرس / پلیمر هنوز روشن نیست. بدون آن ممکن نیست مکانیزمی برای ایجاد مقاومت در برابر آتش، برای آن طراحی کنیم. مدل‌سازیها و تحقیقات تجربی اساسی، باید در جهتی هدایت شود که در آینده این موانع برطرف شوند.
به کاربردن پلیمرهای ترموستینگ، مشکل عمده دیگری در توسعه نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر میباشد. ترکیب خاکرس با یک پیش ماده پلیمر ترموستینگ میتواند عاملیت یک پلیمر را تغییر دهد. تغییر در عاملیت بر میزان اتصالات عرضی تاثیر می‌گذارد و بخوبی مشخص است که عمده خواص مهندسی پلیمرهای ترموستینگ، تابعی از میزان تعداد اتصالات عرضی است. با این وجود گزارش‌هایی هم وجود داشته مبنی بر بهبود خواص مکانیکی سیستمهای پلیمری تروستینگی که میزان اتصالات عرضی آن پایین بوده است، از جمله اپوکسی رزین با T g پایین و پلی اوراتان‌ها.
آخرین مسئله مستقیماً بر می‌گردد به نگرانی در مورد تجاری‌سازی نانوتکنولوژی خاکرس / پلیمر، کمبود ارگانوکلی‌های پایدار در برابر گرما و نیز از نظر تجاری در دسترس، از موانع ثبت شده در این مسیر هستند. بیشتر ارگانوکلی‌های در دسترس، از جایگزینی کاتیون فلزی درون ساختار رس، با نمکهای آمونیاک آلی تهیه میشوند. این نمکهای آمونیم در مقابل گرما ناپایدارند و حتی در دماهای کمتر از 170 درجه سانتیگراد از بین میروند. مسلماً چنین مواد فعال سطعی (سورفکتنت) برای بیشتر پلاستیکهای مهندسی هنگامیکه از تکنولوژی فرآیند ذوب شدن برای ساختن نانوکامپوزیتها استفاده شود، صاحب نیستند و ساخت نانوکامپوزیتهایی که در آن از ارگانوکلی‌های اصلاح شده بوسیله نمکهای آمونیم بکار رفته، با استفاده از تکنیک‌های دیگر، به یک معضل تبدیل شده است. اگرچه تعداد زیادی سورفکتنت پایدار در برابر گرما، مثل فسفونیم شناخته شدهاند، ولی این سورفکتنت‌ها برای کاربرد تجاری، مقرون به صرفه نیستند. نوآوری‌هایی در جهت اصلاح رس‌های آبدوست با استفاده از پلیمرها و الیکومرهای چند عاملی انجام شده تا ارگانوکلی‌های پایدار در برابر گرما برای تولید نانوکامپوزیتهای رس / پلیمر بسازند.
خلاصه و نتیجه‌گیری:
پیشرفت‌های عمده در توسعه نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر به پانزده ساله اخیر بر می‌گردد و مزیتها و محدودیتهای این تکنولوژی روشن شده است. با این حال، تا شناخت مکانیزمهای افزایش کارایی و بهبود خواص مهندسی آنها و اینکه بتوانیم ریزساختارهای آنها را سازماندهی و چینش کنیم تا به خواص مهندسی ویژه دست پیدای کنیم، راه طولانی در پیش رو داریم.
در مواقعی که از درصد پایین پرکننده استفاده شود، نانوکامپوزیتهای خاکرس / پلیمر این پتانسیل را دارند تا جایگزین کامپوزیتهای مرسوم تقویت شده با الیاف شوند.
نظر یادتون نره.ممنون
آشنایی با کامپوزیتها
در کاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز است. به عنوان مثال در صنایع هوافضا، کاربردهای زیر آبی، حمل و نقل و امثال آنها، امکان استفاده از یک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سایشی و UV خوبی داشته باشند و ....
از آنجا که نمی توان ماده‌ای یافت که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، باید به دنبال چاره‌ای دیگر بود. کلید این مشکل، استفاده از کامپوزیتهاست.
کامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند. اگرچه کامپوزیتهای طبیعی، فلزی و سرامیکی نیز در این بحث می‌گنجند، ولی در اینجا ما تنها به کامپوزیتهای پلیمری می‌پردازیم.
در کامپوزیتهای پلیمری حداقل دو جزء مشاهده میشود:
تقسیم بندی‌های مختلفی در مورد کامپوزیتها انجام گرفته است که در اینجا یکی از آنها را آورده‌ایم:
خواص کامپوزیتها به عوامل مختلفی از قبیل نوع مواد تشکیل دهنده و ترکیب درصد آنها، شکل و آرایش تقویت کننده و اتصال دو جزء به یکدیگر بستگی دارد.
از نظر فنی، کامپوزیتهای لیفی، مهمترین نوع کامپوزیتها می باشند که خود به دو دستة الیاف کوتاه و بلند تقسیم میشوند. الیاف می‌بایست استحکام کششی بسیار بالایی داشته، خواص لیف آن (در قطر کم) از خواص توده ماده بالاتر باشد. در واقع قسمت اعظم نیرو توسط الیاف تحمل میشود و ماتریس پلیمری در واقع ضمن حفاظت الیاف از صدمات فیزیکی و شیمیایی، کار انتقال نیرو به الیاف را انجام میدهد. ضمناَ ماتریس الیاف را به مانند یک چسب کنار هم نگه میدارد و البته گسترش ترک را محدود میکند. مدول ماتریس پلیمری باید از الیاف پایینتر باشد و اتصال قوی بین الیاف و ماتریس بوجود بیاورد. خواص کامپوزیت بستگی زیادی به خواص الیاف و پلیمر و نیز جهت و طول الیاف و کیفیت اتصال رزین و الیاف دارد. اگر الیاف از یک حدی که طول بحرانی نامیده میشود، کوتاهتر باشند، نمی‌توانند حداکثر نقش تقویت کنندگی خود را ایفا نمایند.
الیافی که در صنعت کامپوزیت استفاده میشوند به دو دسته تقسیم میشوند:
الف)الیاف مصنوعی ب)الیاف طبیعی
کارایی کامپوزیتهای پلیمری مهندسی توسط خواص اجزاء آنها تعیین میشود. اغلب آنها دارای الیاف با مدول بالا هستند که در ماتریسهای پلیمری قرار داده شدهاند و فصل مشترک خوبی نیز بین این دو جزء وجود دارد.
ماتریس پلیمری دومین جزء عمده کامپوزیتهای پلیمری است. این بخش عملکردهای بسیار مهمی در کامپوزیت دارد. اول اینکه به عنوان یک بایندر یا چسب الیاف تقویت کننده را نگه میدارد. دوم، ماتریس تحت بار اعمالی تغییر شکل میدهد و تنش را به الیاف محکم و سفت منتقل میکند.
سوم، رفتار پلاستیک ماتریس پلیمری، انرژی را جذب کرده، موجب کاهش تمرکز تنش میشود که در نتیجه، رفتار چقرمگی در شکست را بهبود میبخشد.
تقویت کنندهها معمولا شکننده هستند و رفتار پلاستیک ماتریس میتواند موجب تغییر مسیر ترکهای موازی با الیاف شود و موجب جلوگیری از شکست الیاف واقع در یک صفحه شود.
بحث در مورد مصادیق ماتریسهای پلیمری مورد استفاده درکامپوزیتها به معنای بحث در مورد تمام پلاستیکهای تجاری موجود میباشد. در تئوری تمام گرماسختها و گرمانرمها میتوانند به عنوان ماتریس پلیمری استفاده شوند. در عمل، گروههای مشخصی از پلیمرها به لحاظ فنی و اقتصادی دارای اهمیت هستند.
در میان پلیمرهای گرماسخت پلیاستر غیر اشباع، وینیل استر، فنل فرمآلدهید(فنولیک) اپوکسی و رزینهای پلی ایمید بیشترین کاربرد را دارند. در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهای متعددی استفاده میشوند، PEEK ، پلی پروپیلن و نایلون بیشترین زمینه و اهمیت را دارا هستند. همچنین به دلیل اهمیت زیست محیطی، دراین بخش به رزینهای دارای منشا طبیعی و تجدیدپذیر نیز، پرداخته شده است.
از الیاف متداول در کامپوزیتها می‌توان به شیشه، کربن و آرامید اشاره نمود. در میان رزینها نیز، پلی استر، وینیل استر، اپوکسی و فنولیک از اهمیت بیشتری برخوردار هستند.
