پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر طی مطالعاتی به بررسی اثر حضور نانوذرات بر خواص رئولوژیکی نانوکامپوزیت‌های پلیمری پرداختند. نتایج این مطالعات می‌تواند راهگشای طراحی و تولید بهینه‌ی نانوکامپوزیت‌های پلیمری شود و هزینه‌ی تولید را کاهش دهد.
دانشگاه صنعتی امیرکبیر: بررسی اثر حضور نانوذرات بر رفتار آمیزه‌های پلیمری
حضور نانوذرات در سیستم‌های پلیمری تغییرات قابل توجهی بر رفتار دینامیکی آن‌ها دارد. به عنوان مثال بسته به اندازه‌ی نانوذره و یا برهمکنش بین نانوذره و پلیمر، وجود این نانوذرات می‌تواند منجر به کاهش یا افزایش گرانروی و یا تغییر دمای انتقال شیشه‌ای پلیمر شود. در این تحقیق نانوکامپوزیت پلی استایرن/نانوذرات پلی اتیلن ساخته شده و رفتار رئولوژیکی آن‌ها مورد بررسی قرار گرفته است.
به گفته‌ی وحید کریم خانی، نانوذرات پلی‌اتیلن پرشاخه(دندریمر)، کاملاً آب‌گریز بوده و بر خلاف نمونه‌های خطی در حلال‌های معمول آلی مانند تتراهیدروفوران و کلروفرم محلول هستند. این نانوذرات فقط در یک مرحله سنتز می‌شوند و ابعاد آن‌ها در حدود ۳۰ نانومتر است. همچنین گرانروی توده‌ی آن‌ها در مقایسه با پلیمرهای خطی بسیار کم است. نانوذرات پلی اتیلن می‌توانند کاربردهای متنوعی در زمینه‌های گوناگون داشته باشند اما تا کنون بیشتر به عنوان حامل دارو استفاده شده و مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
وی در ادامه افزود: «این کار به تأثیر حضور این نانوذرات بسیار نرم بر رفتار رئولوژیکی آمیزه‌ی پلی استایرنی می‌پردازد. طبق آزمایش‌های انجام شده مشاهده گردید که در همه‌ی نانوکامپوزیت‌ها، گرانروی سامانه نسبت به پلی استایرن خالص کمتر شده است. این افت گرانروی نانوکامپوزیت با هیچ یک از تئوری‌های موجود قابل تفسیر نبود. به همین دلیل سعی شده تا این عدم تطابق مورد بررسی قرار گرفته و مکانیزم‌های محتمل پیشنهاد گردد.»
به گفته‌ی این محقق، از آنجا که دیدگاه این مطالعه معطوف به بحث کاهش گرانروی است، نتایج آن می‌تواند به طراحی سامانه‌های نانوکامپوزیتی با گرانروی کم کمک کند. این امر در نهایت به افزایش سرعت تولید، کاهش انرژی مصرفی، تسهیل ساخت قطعات پیچیده و کاهش قیمت محصول نهایی کمک خواهد کرد.
این تحقیقات با همکاری دکتر فاطمه گوهرپی، دکتر فرامرز افشار طارمی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- وحید کریم خانی- دانش آموخته‌ی دکترای این دانشگاه- و مهندس سید هادی گلدانساز و نیز محققانی از کشورهای کره‌ی جنوبی، چین و بلژیک انجام شده است. نتایج این کار در مجله‌ی Macromolecules (جلد ۴۸، شماره ۱۰، سال ۲۰۱۵، صفحات ۳۳۶۸ تا ۳۳۷۵) منتشر شده است.
به گفته‌ی وحید کریم خانی، نانوذرات پلی‌اتیلن پرشاخه(دندریمر)، کاملاً آب‌گریز بوده و بر خلاف نمونه‌های خطی در حلال‌های معمول آلی مانند تتراهیدروفوران و کلروفرم محلول هستند. این نانوذرات فقط در یک مرحله سنتز می‌شوند و ابعاد آن‌ها در حدود ۳۰ نانومتر است. همچنین گرانروی توده‌ی آن‌ها در مقایسه با پلیمرهای خطی بسیار کم است. نانوذرات پلی اتیلن می‌توانند کاربردهای متنوعی در زمینه‌های گوناگون داشته باشند اما تا کنون بیشتر به عنوان حامل دارو استفاده شده و مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
وی در ادامه افزود: «این کار به تأثیر حضور این نانوذرات بسیار نرم بر رفتار رئولوژیکی آمیزه‌ی پلی استایرنی می‌پردازد. طبق آزمایش‌های انجام شده مشاهده گردید که در همه‌ی نانوکامپوزیت‌ها، گرانروی سامانه نسبت به پلی استایرن خالص کمتر شده است. این افت گرانروی نانوکامپوزیت با هیچ یک از تئوری‌های موجود قابل تفسیر نبود. به همین دلیل سعی شده تا این عدم تطابق مورد بررسی قرار گرفته و مکانیزم‌های محتمل پیشنهاد گردد.»
به گفته‌ی این محقق، از آنجا که دیدگاه این مطالعه معطوف به بحث کاهش گرانروی است، نتایج آن می‌تواند به طراحی سامانه‌های نانوکامپوزیتی با گرانروی کم کمک کند. این امر در نهایت به افزایش سرعت تولید، کاهش انرژی مصرفی، تسهیل ساخت قطعات پیچیده و کاهش قیمت محصول نهایی کمک خواهد کرد.
این تحقیقات با همکاری دکتر فاطمه گوهرپی، دکتر فرامرز افشار طارمی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- وحید کریم خانی- دانش آموخته‌ی دکترای این دانشگاه- و مهندس سید هادی گلدانساز و نیز محققانی از کشورهای کره‌ی جنوبی، چین و بلژیک انجام شده است. نتایج این کار در مجله‌ی Macromolecules (جلد ۴۸، شماره ۱۰، سال ۲۰۱۵، صفحات ۳۳۶۸ تا ۳۳۷۵) منتشر شده است.
