پژوهشگر ایرانی با همکاری محققان کشور مالزی به بررسی تأثیر نانوذرات خاک رس در فرایند تولید الیاف سلولزی پرداخته‌اند. در ساخت این الیاف از روشی سریع و حلال‌های زیست‌سازگار استفاده شده که آلودگی زیست محیطی را کاهش می‌دهد. افزون بر کاربردهای نساجی، از این الی
کاشان: افزایش خواص مکانیکی و حرارتی الیاف سلولزی با نانوذرات
در سال‌های اخیر، فناوری نانو به صورت گسترده‌ای در صنایع نساجی از جمله صنایع تولید الیاف بکار می‌رود. تولید الیاف نانوکامپوزیت با استفاده از تقویت کننده‌های نانومتری موجب بالا رفتن کارایی و بهبود خصوصیات الیاف می‌شود.
دکتر شایا محمودیان، هدف از انجام این طرح را تولید الیاف نانوکامپوزیت سلولز بازیافته/ نانوذرات خاک رس و به منظور بهبود خواص مکانیکی و حرارتی الیاف سلولز بازیافته خواند و افزود: «الیاف سلولز بازیافته به عنوان پیش زمینه در تولید الیاف کربن به کار می‌رود. لذا تولید الیاف نانوکامپوزیت سلولز بازیافته با درصد کربن بالاتر، جهت افزایش کمیت و کیفیت الیاف کربن تولیدی، هدف دیگری بود که در این طرح دنبال شد. الیاف کربن از گروه الیاف مهندسی است و کاربردهای فراوانی از جمله در صنایع کامپوزیت، هوافضا، خودروسازی، ساختمان، لوازم ورزشی و مهندسی پزشکی دارد.»
افزایش استحکام کششی، افزایش مدول یانگ، افزایش مقاومت حرارتی و افزایش میزان کربن باقی مانده در اثر استفاده از نانوذرات خاک رس در ساخت الیاف سلولزی، از مهم‌ترین نتایج این کار است.
همانگونه که اشاره شد یکی از کاربردهای صنعتی الیاف سلولز بازیافته، استفاده ازآن به عنوان پیش ماده در تولید الیاف کربن است. لذا افزایش ذغال تولیدی در این الیاف نانوکامپوزیتی، به معنای افزایش کمیت و کیفیت الیاف کربن تولیدی است که نکته‌ی حائز اهمیتی است.
محمودیان در ادامه به مزایای روش استفاده شده اشاره کرد و گفت: «با توجه به اینکه نانوذرات در حین فرایند تولید به محلول سلولز افزوده می‌شوند، مرحله‌ی جدیدی به فرایند تولید الیاف اضافه نمی‌شود. همچنین نانوذرات خاک رس قیمت نسبتاً پایینی دارند. پس می‌توان گفت زمان و هزینه زیادی به فرایند تولید الیاف افزوده نخواهد شد. لذا با توجه به بالارفتن کارایی الیاف تولیدی به نظر می‌رسد این کار قابلیت تجاری شدن را نیز دارد. علاوه بر این به دلیل رنگ سفید نانوذرات مصرفی، الیاف نانوکامپوزیت تولید شده، تغییر رنگ قابل توجهی نسبت به الیاف سلولز بازیافته ندارند.»
فرایند متداول در تولید الیاف سلولز بازیافته، روش ویسکوز است که فرایندی طولانی و آلوده کننده‌ی محیط زیست است. در این تحقیق، این فرایند با روشی جدید و کوتاه، که در آن از حلال‌های یونی استفاده می‌شود، جایگزین شده است. حلال‌های یونی، دوستدار محیط زیست و به “حلال‌های سبز” معروفند.
این محقق در توضیح روش استفاده شده عنوان کرد: «این الیاف نانوکامپوزیتی بر پایه سلولز بازیافته و نوعی نانوذرات خاک رس اصلاح شده(مونت موریلونیت) به روش ترریسی تولید شده است. حلال مورد استفاده حلال یونی، ۱-اتیل- ۳- متیل ایمیدازولیوم استات بود. همچنین تأثیر نانوذرات خاک رس بر روی خصوصیات مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت‌ها بررسی شد و ساختار و شکل آن‌ها به کمک دستگاه‌های SEM، XRD، TEM و FTIR مورد مطالعه قرار گرفت.»
این تحقیقات از تلاش‌های دکتر شایا محمودیان- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کاشان- و همکارانش در دانشگاه تکنولوژی مالزی حاصل شده و نتایج آن در مجله‌ی Journal of Materials Science (جلد ۵۰، شماره ۳، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۲۲۸ تا ۱۲۳۶) به چاپ رسیده است.
دکتر شایا محمودیان، هدف از انجام این طرح را تولید الیاف نانوکامپوزیت سلولز بازیافته/ نانوذرات خاک رس و به منظور بهبود خواص مکانیکی و حرارتی الیاف سلولز بازیافته خواند و افزود: «الیاف سلولز بازیافته به عنوان پیش زمینه در تولید الیاف کربن به کار می‌رود. لذا تولید الیاف نانوکامپوزیت سلولز بازیافته با درصد کربن بالاتر، جهت افزایش کمیت و کیفیت الیاف کربن تولیدی، هدف دیگری بود که در این طرح دنبال شد. الیاف کربن از گروه الیاف مهندسی است و کاربردهای فراوانی از جمله در صنایع کامپوزیت، هوافضا، خودروسازی، ساختمان، لوازم ورزشی و مهندسی پزشکی دارد.»
افزایش استحکام کششی، افزایش مدول یانگ، افزایش مقاومت حرارتی و افزایش میزان کربن باقی مانده در اثر استفاده از نانوذرات خاک رس در ساخت الیاف سلولزی، از مهم‌ترین نتایج این کار است.
همانگونه که اشاره شد یکی از کاربردهای صنعتی الیاف سلولز بازیافته، استفاده ازآن به عنوان پیش ماده در تولید الیاف کربن است. لذا افزایش ذغال تولیدی در این الیاف نانوکامپوزیتی، به معنای افزایش کمیت و کیفیت الیاف کربن تولیدی است که نکته‌ی حائز اهمیتی است.
محمودیان در ادامه به مزایای روش استفاده شده اشاره کرد و گفت: «با توجه به اینکه نانوذرات در حین فرایند تولید به محلول سلولز افزوده می‌شوند، مرحله‌ی جدیدی به فرایند تولید الیاف اضافه نمی‌شود. همچنین نانوذرات خاک رس قیمت نسبتاً پایینی دارند. پس می‌توان گفت زمان و هزینه زیادی به فرایند تولید الیاف افزوده نخواهد شد. لذا با توجه به بالارفتن کارایی الیاف تولیدی به نظر می‌رسد این کار قابلیت تجاری شدن را نیز دارد. علاوه بر این به دلیل رنگ سفید نانوذرات مصرفی، الیاف نانوکامپوزیت تولید شده، تغییر رنگ قابل توجهی نسبت به الیاف سلولز بازیافته ندارند.»
فرایند متداول در تولید الیاف سلولز بازیافته، روش ویسکوز است که فرایندی طولانی و آلوده کننده‌ی محیط زیست است. در این تحقیق، این فرایند با روشی جدید و کوتاه، که در آن از حلال‌های یونی استفاده می‌شود، جایگزین شده است. حلال‌های یونی، دوستدار محیط زیست و به “حلال‌های سبز” معروفند.
این محقق در توضیح روش استفاده شده عنوان کرد: «این الیاف نانوکامپوزیتی بر پایه سلولز بازیافته و نوعی نانوذرات خاک رس اصلاح شده(مونت موریلونیت) به روش ترریسی تولید شده است. حلال مورد استفاده حلال یونی، ۱-اتیل- ۳- متیل ایمیدازولیوم استات بود. همچنین تأثیر نانوذرات خاک رس بر روی خصوصیات مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت‌ها بررسی شد و ساختار و شکل آن‌ها به کمک دستگاه‌های SEM، XRD، TEM و FTIR مورد مطالعه قرار گرفت.»
این تحقیقات از تلاش‌های دکتر شایا محمودیان- عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کاشان- و همکارانش در دانشگاه تکنولوژی مالزی حاصل شده و نتایج آن در مجله‌ی Journal of Materials Science (جلد ۵۰، شماره ۳، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۲۲۸ تا ۱۲۳۶) به چاپ رسیده است.
