ساخت نانوکامپوزیتی مستحکم و زیست تخریب پذیر از الیاف طبیعی کنف - مجله اندیشه

به گزارش خبرنگار گروه علمی و دانشگاهی خبرنگاران، امروزه با توسعه و پیشرفت در صنایع مختلف، تمایل به استفاده از الیاف طبیعی به دلیل طبیعت زیست تخریب پذیری، زیست سازگاری و همچنین وزن و قیمت پایین تر نسبت به الیاف مصنوعی، افزایش یافته است. یکی از کاربردهای معمول استفاده از الیاف، ایجاد ساختار دو یا چندجزیی است که می توان به فایبرگلاس به عنوان یکی از رایج ترین آن ها اشاره نمود. حال محققان دانشگاه سمنان از الیاف کنف به منظور ساخت یک نانوکامپوزیت مستحکم به عنوان یک جایگزین مناسب برای فایبرگلاس استفاده نموده اند.

حسام الدین یعقوبی کوپائی، دانش آموخته مقطع دکتری مهندسی مکانیک دانشگاه سمنان، با اشاره به اهمیت بالای برخورداری هم زمان از مقاومت مکانیکی، فیزیکی و حرارتی برای کامپوزیت های زمینه پلیمری، اهداف دنبال شده در این طرح را تبیین نمود: علی رغم مزایای متعدد استفاده از الیاف طبیعی در ساختار کامپوزیت ها، در اغلب موارد استحکام مکانیکی و حرارتی آن ها نمی توانند جوابگوی بسیاری از کاربردها باشد، ازاین رو ما در طرح حاضر کوشش کردیم ضمن استفاده از الیاف طبیعی و زیست تخریب پذیر کنف، نانوکامپوزیتی با خواص مکانیکی، فیزیکی و حرارتی مطلوب فراوری کنیم.

وی در مورد کاربردهای احتمالی نانوکامپوزیت فراوریشده در این طرح گفت: با توسعه روزافزون خودروهای الکتریکی و اهمیت بالای مسئله وزن در این نوع خودروها، یکی از کاربردهای اصلی این نانوکامپوزیت می تواند به ساخت بدنه و اجزای خودروهای الکتریکی مربوط گردد.

به گفته این محقق استفاده از نانولوله های کربنی، حتی به میزان بسیار اندک، موجب شده تا این نانوکامپوزیت از استحکام کششی، خمشی و ضربه بالایی برخوردار باشد. از سوی دیگر، نانولوله های کربنی از مقاومت حرارتی بالایی برخوردارند و حضور آن ها در ساختار نانوکامپوزیت، پایداری حرارتی قابل قبولی را به آن القا نموده است.

در این پژوهش یک نانو-بایوکامپوزیت با زمینه پلی پروپیلن، 30 درصد وزنی الیاف کوتاه کنف، سازگارنماینده پلی پروپیلن جفت شده با مالئیک آنیدرید به میزان 5% وزنی و مقادیر مختلفی از نانولوله های کربنی ساخته شده و پس از انجام آزمون های مشخصه یابی، مورد ارزیابی های مکانیکی از قبیل کشش، خمش و ضربه و همچنین آنالیز های حرارتی قرار گرفته است.

تصاویر میکروسکوپی پراکنده شدن یکنواخت نانولوله های کربنی در ماتریس پلیمری را تا 1 درصد وزنی تأیید می نمایند. همچنین نتایج آزمون های مکانیکی بیانگر افزایش استحکام کششی، خمشی و ضربه به ترتیب به میزان 13.8 درصد، 15.6 درصد و 11.4 درصد در حضور 1 درصد وزنی نانولوله کربنی هستند. ضمن اینکه افزایش درصد وزنی حضور نانولوله های کربنی در ساختار نانو-بیوکامپوزیت پایداری حرارتی آن را بهبود می دهد.

این تحقیقات حاصل کوشش های حسام الدین یعقوبی کوپایی و عبدالحسین فریدون به ترتیب دانش آموخته مقطع دکتری و عضو هیات علمی دانشگاه سمنان است. نتایج این کار در مجله Composites Part B: Engineering با ضریب تأثیر 4.920 (جلد 162، سال 2019، صفحات 314 تا 322) منتشر شده است.