بهبود خواص نانوکامپوزیت‌ها با کاهش ابعاد نانوذرات

پژوهشگران نشان دادند که کاهش ابعاد نانوذرات در پلیمرها می‌تواند روی خواص آن‌ها تاثیر گذارد.

کد خبر: ۶۱۲۳۱۸

شنبه - ۲۰ خرداد ۱۳۹۶ / June 10, 2017

اخبار دانشگاهی را از «کانال اخبار دانشگاهی SNN.ir» دنبال کنید

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو،پژوهشگران نشان دادند که کاهش ابعاد نانوذرات در پلیمرها می‌تواند روی خواص آن‌ها تاثیر گذارد. آن‌ها نتیجه کاهش ابعاد را روی بهبود خواص نانوکامپوزیت‌ها نشان دادند.

نانوکامپوزیت‌های پلیمری از ترکیب میلیاردها ذره تشکیل شده‌است که در کنار هم یک زنجیره مولکولی را تشکیل داده‌اند. از این نانوکامپوزیت‌ها در ساخت محصولات مختلف از خودروسازی گرفته تا حسگری استفاده می‌شود.

یکی از اهداف محققان، تغییر ساختار این نانوکامپوزیت‌ها و در نهایت تولید محصولات با خواص جدید است. برای این کار لازم است اجزای سازنده نانوکامپوزیت دستکاری شوند.

زمانی که یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه تگزاس تلاش می‌کردند که ابعاد این نانوذرات را کاهش دهند، متوجه تغییر خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های پلیمری شد. آن‌ها دریافتند که نانوذرات کوچک اثر شگرفی روی خواص نانوکامپوزیت دارند.

ترکیب نانوذرات و پلیمرها می‌تواند باعث بهبود خواص مواد پلیمری شود. ابعاد نانوذرات، چیدمان فضایی و برهم‌کنش با زنجیره پلیمری اهمیت زیادی در رفتار کامپوزیت‌ها دارد. درک این اثرات به محققان اجازه می‌دهد تا پلیمرهای کامپوزیتی جدید با خواص نوری، شیمیایی، مکانیکی و الکتریکی ویژه‌ای طراحی کنند.

تاکنون، محققان معتقد بودند که باید ابعاد نانوذرات مورد استفاده در نانوکامپوزیت بهینه باشد. کاهش ابعاد تنها تا رسیدن به یک نقطه صحیح است و آن هم نقطه‌ای است که در آن نانوذرات به قدری کوچک می‌شوند که درصورت فشار زیاد، متجمع شده و در فشارهای پایین تمایل به پلاستیزه شدن دارند. هر دوی این خواص چندان مناسب نیستند.

سوکولف می‌گوید: «ما یک تغییر در این روند دیدم، به این شکل که با کاهش ابعاد، خواص جدیدی ایجاد می‌شود.»

با کاهش ابعاد نانوذرات، سرعت حرکت آن افزایش یافته و با اجزای کمتری در ساختار پلیمر برهم‌کنش می‌دهد. اجزای پلیمری بیشتری به نانوذرات بزرگتر متصل شده و جدا شدن آن‌ها از نانوذرات را دشوار می‌کند. اما با کاهش ابعاد نانوذرات، برهم‌کنش آن‌ها با پلیمرها افزایش یافته و قوی‌تر می‌شود. این گروه تحقیقاتی موفق به تنظیم خواص مواد کامپوزیتی در محدوده وسیعی شدند.

نتایج این پروژه در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است. در این پروژه، آزمایشگاه ملی اوک‌ریج و دانشگاه ایلینویز نیز همکاری داشته‌اند.