محصولات زیست سازگار با قابلیت انعطاف پذیری بالا تهیه شدند

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو به نقل از دانشگاه امیرکبیر، مهسا نعمت الهی مجری طرح ساخت قطعات زیست سازگار  گفت: حجم بالای مصرف مواد پلیمری مصنوعی و عمر تخریب پذیری طولانی مدت آن‌ها و به دنبال آن، نگرانی ناشی از بحث آلودگی محیط زیست موجب شده تا تلاش‌هایی برای استفاده از مواد زیست‌تخریب‌پذیر صورت گیرد.

 

وی «پلی‌لاکتیک‌اسید PLA» را پلیمری زیست تخریب پذیر با منشأ طبیعی توصیف کرد و ادامه داد: این ماده علی‌رغم ویژگی‌های بالقوه و قابل توجهی که دارد، از شکنندگی برخوردار است که باعث محدویت مصرف آن می‌شود. برای بهبود مقاومت در برابر شکنندگی این پلیمر، راهکار‌هایی توسط پژوهشگران ارائه شده است که هر یک مشکلاتی را به همراه دارد.

 

نعمت‌الهی از اجرای طرح تحقیقاتی در این دانشگاه خبر داد و بیان کرد: این پژوهش با عنوان «تهیه و بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیت پخت دینامیکی شده پلی لاکتیک اسید - لاستیک طبیعی - نانوذره؛ مطالعه برهمکنش نانوذره - پلیمر با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی اجرایی و در آن از لاستیک طبیعی برای بهبود مقاومت به ضربه PLA استفاده شد.

 

مجری طرح  ساخت قطعات زیست سازگار با بیان اینکه این لاستیک از انعطاف پذیری بالایی برخوردار است و خود منشا طبیعی دارد؛ اظهار کرد: محصول نهایی در صورت برخورداری از مورفولوژی مناسب، مقاومت به ضربه بالایی داشته و همچنان زیست سازگار خواهد بود و این موضوع اصلی است که این پژوهش به آن پرداخته است.

وی افزود: با توجه به عدم سازگاری دو پلیمر سازنده آلیاژ، برای دستیابی به مورفولوژی مطلوب، از راهکار‌های متفاوت شامل استفاده از سازگار کننده، نانو ذره و پخت دینامیکی فاز الاستومری به صورت جدا و یا همزمان استفاده شد. این روند خود یکی از نوآوری‌های پروژه به شمار می‌آید.

 

نعمت‌الهی با تاکید بر نتایج این پژوهش بیان کرد: تهیه آلیاژ PLA - NR در کنار استفاده از سازگار کننده، نانوذره و روش پخت دینامیکی فاز الاستومری، به تنهایی و یا همزمان، هر یک به گونه‌ای بهبود خواص مورد نظر در محصول را سبب گردیدند. به طوری که در نمونه بهینه، میزان ازدیاد طول و میزان ضربه پذیری به ترتیب بیش از ۸۰ و ۳۰ برابر مقادیر آن‌ها در PLA خالص به دست آمد.

 

وی با اشاره به اینکه میزان افزایش بسیار بیشتر از افزایش خواص گزارش شده برای آلیاژ‌های مشابه است؛ تصریح کرد: نتایج این پژوهش می‌تواند در تولید صنعتی مورد استفاده قرار گیرد ضمن آنکه گام‌های جدید تجربی و نظری در شناخت ساختار آلیاژ‌ها به منظور کنترل ریزساختار برای دستیابی به خواص معین برداشته شد که به خوبی می‌تواند در ارتقاء مرز‌های دانش پلیمر به کار گرفته شود.

دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به نحوه اجرای این مطالعات، تصریح کرد: این پژوهش از طریق اختلاط دو پلیمر به صورت ساده، در حضور سازگارکننده، نانو ذره و عامل پخت در حالت مذاب انجام شد. ضمن آنکه در هر مرحله به جهت دستیابی به مورفولوژی مطلوب، در ابتدا شرایط فرآیند بهینه گردید و روند کار به گونه‌ای پیش رفت که ترکیب درصد آلیاژ، مقدار نانو ذره و مقدار سازگار کننده بهینه شدند.

 

وی افزود: پس از اختلاط، نمونه‌ها برای آزمون‌های شناسایی قالب‌گیری شدند و بر روی نمونه‌ها آزمون‌های رئولوژیکی، میکروسکوپی، گرمایی، مکانیکی و دینامیکی-مکانیکی و همچنین مقاومت به ضربه انجام شد.

 

نعمت‌الهی با بیان اینکه از دستاورد‌های این طرح می‌توان در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی، صنعت پزشکی و ساخت قطعات بهره گرفت؛ اظهار کرد: انتشار دو مقاله ISI در ژورنال‌های با درجه Q۱ و چاپ ۲ مقاله در کنفرانس ملی و بین‌المللی از دیگر دستاورد‌های این مطالعات است. در این پژوهش، طراحی و تولید آلیاژ‌ها و نانوکامپوزیت‌های بر پایه پلیمر‌های طبیعی و زیست سازگار انجام شد. استفاده از این مواد، کاهش آلودگی محیط زیست را به همراه دارد؛ چرا که پلیمر‌های اصلی به کار برده شده شامل پلی لاکتیک اسید و لاستیک طبیعی است که هر دو منشا طبیعی دارند.

 

وی تاکید کرد: با توجه به طبیعی بودن PLA و ویژگی‌های مطلوب همچون استحکام و مدول کششیِ بالای آن، انتظار می‌رود در سال‌های آینده به عنوان جایگزین بسیاری از ترموپلاستیک‌های پایه نفتی مورد مصرف قرار گیرد. تهیه آلیاژ از این پلیمر همراه با لاستیک طبیعی و دستیابی به ریز ساختار مناسب شکنندگی این پلیمر را که از ضعف‌های آن محسوب می‌شود در مقایسه با سایر روش‌ها به مقدار قابل توجهی کاهش داد.

 

نعمت الهی استفاده از پلیمر‌های طبیعی به منظور تهیه آلیاژ و نانوکامپوزیت، افزایش قابل توجه خواص در مقایسه با دیگر آلیاژ‌ها و نانوکامپوزیت‌ها و دستیابی به ریزساختار منحصر به فرد را از مزیت‌های رقابتی این طرح نام برد و یادآور شد: دستاورد‌های این طرح در صنایعی، چون بسته‌بندی مواد غذایی، صنعت پزشکی، رهایش دارو و ساخت قطعات قابل استفاده خواهد بود.

 

گفتنی است؛ این طرح از سوی مهسا نعمت‌الهی دانش آموخته و به راهنمایی اعظم جلالی آرانی و حمید مدرس از اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی شده است.