پژهشگران دانشگاه صنعتی اصفهان با اصلاح سطح نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید خواص سطحی این نانوذرات را از حالت آبدوست به حالت آبگریز تغییر دادند.
اصلاح سطح نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید با مواد زیستسازگار
پژهشگران دانشگاه صنعتی اصفهان با اصلاح سطح نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید توسط دی‌کربوکسیلیک اسیدهای فعال نوری و زیست‌سازگارحاوی آمینواسیدهای مختلف، خواص سطحی این نانوذرات را از حالت آبدوست به حالت آبگریز تغییر دادند. این نانوذرات برای تهیه نانوکامپوزیت‌های زمینه غیرقطبی می‌تواند کاربرد داشته باشد.
اخیرا نانوذرات به عنوان یک پرکننده قوی در ساخت انواع مختلفی از نانوکامپوزیت‌ها پیشنهاد شده‌اند. اما تجمع نانوذرات در بستر پلیمر مهمترین چالش در تولید این نانوکامپوزیت‌هاست. نسبت سطح به حجم بالا در نانوذرات نیرو محرکه شدیدی برای برقراری پیوند و تشکیل تجمع ایجاد می‌کند. واضح است که این عیب موجب پخش غیر یکنواخت نانوذرات در بستر پلیمر وکاهش خواص مکانیکی می‌شود، در نتیجه گستره کاربرد آنها را محدود می‌کند. بنابراین جستجو برای یافتن راهی برای اصلاح سطح نانوذرات موضوع بسیاری از کارهای تحقیقاتی شده است. هدف از اصلاح سطح نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید با کربوکسیلیک اسیدها جلوگیری از تجمع شدید نانوذرات و در نهایت تهیه نانوکامپوزیت‌هایی با خواص بهتر است.
در این کار تحقیقاتی سطح نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید توسط دی‌کربوکسیلیک اسیدهای فعال نوری و زیست‌سازگارحاوی آمینواسیدهای مختلف اصلاح گردید. نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید اصلاح شده با روش‌های مختلف آنالیز شناسایی شدند. نتایج آنالیزها نشان دادند که سطح نانوذرات به خوبی اصلاح شده است.
پروفسور شادپور ملک پور (عضو هیئت علمی ،استاد، دانشکده شیمی دانشگاه صنعتی اصفهان)، در مورد نحوه انجام این تحقیقات گفت: «سطح نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید با دی‌اسید های N،´N-(پیروملیتوئیل)-بیس-L-والین ، N،´N-(پیروملیتوئیل)-بیس-L-متیونین، N،´N-(پیروملیتوئیل)-بیس-L-ایزولوسین و N،´N-(پیروملیتوئیل)-بیس-L-لوسین اصلاح شد. اصلاح سطح نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید در حلال متانول در حضور دی‌اسیدها به مقدار ۱۵ درصد وزنی نسبت به نانوذره تحت امواج فراصوت انجام شد. گروهO-H در اصلاح کننده با گروه هیدروکسیل روی سطح نانوذره واکنش می‌دهد و به این ترتیب دی اسید روی سطح نانوذره قرار می گیرد. ساختار نانوذرات اصلاح شده با استفاده از روش‌های طیف‌سنجی FT-IR، XRD، TGA، FE-SEM و TEM تایید شد. FT-IR وTGA نشان دادند که سطح نانوذرات به خوبی اصلاح شده است. نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید با اصلاح سطحشان از حالت آبدوست به آبگریز تغییر می‌کنند. دی‌اسید آلی روی سطح نانوذرات با کاهش انرژی سطح آنها و ایجاد ازدحام فضایی بین نانوذرات، تجمع آنها راکم می‌کند. در نتیجه نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید پوشیده شده با دی‌اسیدهای آلی پخش بهتری در پلیمرها خواهند داشت.»
ملک پور در ادامه این تحقیقات گفت: «اصلاح سطح نانوذرات مختلف با معرف‌های اصلاح‌کننده دیگر مثل دی‌اسید از پیشنهادهایی است که در راستای این پروژه تحقیقاتی ارائه می‌شود و می‌تواند در دستورکار قرار گیرد. همچنین تهیه نانوکامپوزیت‌های جدید با استفاده از سایر نانوذرات اصلاح شده مانند Al2O3، ZrO2، SiO2، CuO به منظور تولید نانوکامپوزیت‌های پلیمری با خواص مکانیکی و حرارتی بهتر.»
استفاده از دی‌کربوکسیلیک اسیدهای فعال نوری و زیست‌سازگارحاوی آمینواسیدهای مختلف. به دلیل حضور دی‌اسیدهای زیستسازگار نانوذرات TiO2 اصلاح شده می‌توانند دوستدار محیط زیست باشند. نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید اصلاح شده به صورت مستقیم در تهیه نانوکامپوزیت‌های پلیمری استفاده می‌شوند. نانوکامپوزیت‌های پلیمری به عنوان مواد پوششی، ساختمانی و بسته بندی در حوزه وسیع از کاربردهای مهندسی الکتریکی، هوایی، ساختمانی و خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نتایج این کار تحقیقاتی که به دست پروفسور شادپور ملک پور (عضو هیئت علمی ،استاد، دانشکده شیمی دانشگاه صنعتی اصفهان) و رقیه عالی زاده (فارغ التحصیل کارشناسی ارشد شیمی آلی از دانشگاه صنعتی اصفهان) صورت گرفته است، در مجله Progress in Organic Coatings (جلد ۷۶، سال۲۰۱۳، صفحات ۶۴۸–۶۵۳) منتشرشده است.
