با تلاش محققان؛
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه زنجان در تحقیقات خود به یک ترکیب نانوکامپوزیتی زیست‌تخریب‌پذیر متشکل از نشاسته و نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم دست یافتند که می‌توان ازآن‌جهت بسته‌بندی مواد غذایی استفاده کرد. قابلیت اصلاحات مشخصات آن با استفاده از پرتوفرابنفش و تخریب آن توسط نور از جمله خصوصیت بارز آن است.
بخش اعظمی از آلودگی محیط‌زیست از قبیل: دریا‌ها را بسته‌بندی‌های پلیمری مواد غذایی و نوشیدنی‌ها تشکیل می‌دهند. بسته‌بندی‌های تخریب‌پذیر می‌تواند جایگزین‌های مناسبی برای مواد آلاینده محسوب شوند. اما از سوی دیگر تولید مواد تخریب‌پذیر گران تمام شده و موجب افزایش قیمت نهایی مواد غذایی می‌گردد.
ایمان شهابی قهفرخی، عضو هیأت علمی دانشگاه زنجان قیمت بالای مواد زیست‌تخریب‌پذیر و قابلیت‌های پایین‌تر آن‌ها نسبت به بسته‌بندی‌های پلیمری را عامل اصلی عدم توسعه این نوع بسته‌بندی‌ها خواند و افزود: «در طرح حاضر ما به‌منظور کاهش قابل‌توجه هزینه تولید مواد زیست‌تخریب‌پذیر، یک نانوکامپوزیت متشکل از نشاسته و نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم تولید کردیم که نسبت به سایر مواد زیست‌تخریب‌پذیر ارزان‌تر و کاراتر است.»
وی ادامه داد: «در صورت تجاری‌سازی، قیمت هر کیلوگرم از این ماده بسته‌بندی تنها حدود ۱۵ درصد نسبت به قیمت هر کیلوگرم نشاسته بیشتر خواهد بود. همچنین این بسته‌بندی در محیط و در معرض آفتاب به‌سرعت تخریب می‌شود.»
حضور نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم با خاصیت فتوکاتالیستی موجب می‌شود تا بسته‌بندی در ازای جذب نور خورشید تخریب شود. همچنین حضور این نانوذرات در ساختار نانوکامپوزیت خاصیت اصلاح‌پذیری و ضدعفونی پذیری همزمان توسط نور فرابنفش را به ماده القا می‌کند.
به گفته شهابی قهفرخی در این طرح جهت بررسی خصوصیات فیلم بسته‌بندی تولیدشده از آزمون‌های فیزیکوشیمیایی متعددی نظیر آزمون محتوای رطوبت، جذب آب، انحلال‌پذیری در آب، زاویه تماس با آب و نفوذپذیری نسبت به بخارآب برای ارزیابی ماده بسته بندی استفاده شده است. آزمون مکانیکی به‌منظور بررسی استحکام کششی و مقاومت در برابر پاره شدن فیلم‌ها انجام شده است. ریزساختار نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شده است. از آزمون‌های طیف‌سنجی مادون‌قرمز (FTIR) برای بررسی تغییرات ساختار شیمیایی نشاسته و از آزمون کالریمتری روبشی تفاضلی (DSC) برای ارزیابی خصوصیات حرارتی بیونانوکامپوزیت مذکور استفاده شده است. در نهایت روند زیست‌تخریب‌پذیری نوری فیلم‌ها تحت شرایط طبیعی در محیط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج حاکی از آن است که حضور نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم در ساختار نشاسته موجب بهبود ۱۵ درصدی خواص مکانیکی، افزایش ۲۰ درصدی سرعت تخریب پذیری و کاهش ۲۵ درصدی نفوذپذیری فیلم نسبت به بخارآب در مقایسه با نشاسته خالص شده است.
وحید گودرزی – دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد و دکتر ایمان شهابی قهفرخی- عضو هیأت علمی دانشگاه زنجان در انجام این تحقیقات همکاری داشته‌اند. نتایج این کار، در مجله International journal of biological macromolecules با ضریب تأثیر ۳.۹۰۹ (جلد ۱۰۶، سال ۲۰۱۸، صفحات ۶۶۱ تا ۶۶۹) به چاپ رسیده است.
بخش اعظمی از آلودگی محیط‌زیست از قبیل: دریا‌ها را بسته‌بندی‌های پلیمری مواد غذایی و نوشیدنی‌ها تشکیل می‌دهند. بسته‌بندی‌های تخریب‌پذیر می‌تواند جایگزین‌های مناسبی برای مواد آلاینده محسوب شوند. اما از سوی دیگر تولید مواد تخریب‌پذیر گران تمام شده و موجب افزایش قیمت نهایی مواد غذایی می‌گردد.
ایمان شهابی قهفرخی، عضو هیأت علمی دانشگاه زنجان قیمت بالای مواد زیست‌تخریب‌پذیر و قابلیت‌های پایین‌تر آن‌ها نسبت به بسته‌بندی‌های پلیمری را عامل اصلی عدم توسعه این نوع بسته‌بندی‌ها خواند و افزود: «در طرح حاضر ما به‌منظور کاهش قابل‌توجه هزینه تولید مواد زیست‌تخریب‌پذیر، یک نانوکامپوزیت متشکل از نشاسته و نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم تولید کردیم که نسبت به سایر مواد زیست‌تخریب‌پذیر ارزان‌تر و کاراتر است.»
وی ادامه داد: «در صورت تجاری‌سازی، قیمت هر کیلوگرم از این ماده بسته‌بندی تنها حدود ۱۵ درصد نسبت به قیمت هر کیلوگرم نشاسته بیشتر خواهد بود. همچنین این بسته‌بندی در محیط و در معرض آفتاب به‌سرعت تخریب می‌شود.»
حضور نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم با خاصیت فتوکاتالیستی موجب می‌شود تا بسته‌بندی در ازای جذب نور خورشید تخریب شود. همچنین حضور این نانوذرات در ساختار نانوکامپوزیت خاصیت اصلاح‌پذیری و ضدعفونی پذیری همزمان توسط نور فرابنفش را به ماده القا می‌کند.
به گفته شهابی قهفرخی در این طرح جهت بررسی خصوصیات فیلم بسته‌بندی تولیدشده از آزمون‌های فیزیکوشیمیایی متعددی نظیر آزمون محتوای رطوبت، جذب آب، انحلال‌پذیری در آب، زاویه تماس با آب و نفوذپذیری نسبت به بخارآب برای ارزیابی ماده بسته بندی استفاده شده است. آزمون مکانیکی به‌منظور بررسی استحکام کششی و مقاومت در برابر پاره شدن فیلم‌ها انجام شده است. ریزساختار نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شده است. از آزمون‌های طیف‌سنجی مادون‌قرمز (FTIR) برای بررسی تغییرات ساختار شیمیایی نشاسته و از آزمون کالریمتری روبشی تفاضلی (DSC) برای ارزیابی خصوصیات حرارتی بیونانوکامپوزیت مذکور استفاده شده است. در نهایت روند زیست‌تخریب‌پذیری نوری فیلم‌ها تحت شرایط طبیعی در محیط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج حاکی از آن است که حضور نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم در ساختار نشاسته موجب بهبود ۱۵ درصدی خواص مکانیکی، افزایش ۲۰ درصدی سرعت تخریب پذیری و کاهش ۲۵ درصدی نفوذپذیری فیلم نسبت به بخارآب در مقایسه با نشاسته خالص شده است.
وحید گودرزی – دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد و دکتر ایمان شهابی قهفرخی- عضو هیأت علمی دانشگاه زنجان در انجام این تحقیقات همکاری داشته‌اند. نتایج این کار، در مجله International journal of biological macromolecules با ضریب تأثیر ۳.۹۰۹ (جلد ۱۰۶، سال ۲۰۱۸، صفحات ۶۶۱ تا ۶۶۹) به چاپ رسیده است.
ارسال نظرات