نانوکامپوزيت هاي خاک رس - پليمر

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: مقدمه :
نانوکامپوزيت هاي خاک رس - پليمر بهبود فوق.العاده.اي در بسياري از خواص فيزيکي و مهندسي پليمرهايي که در آنها از مقدار کمي پرکننده استفاده مي.شود، ايجاد مي.کند. اين تکنولوژي که امروزه مي.تواند کاربرد تجاري نيز پيدا کند، توجه زيادي را طي سالهاي اخير به خود جلب کرده است. عمدة پيشرفت.هايي که در اين زمينه بوقوع پيوسته، طي پانزده سال اخير بوده و در اين مقاله به اين پيشرفتها و همچنين مزيتها، محدوديتها و برخي مسايل و مشکلات آن خواهيم پرداخت.
هر چند اخيراً پيشرفتهاي عمده.اي در توسعة روشهاي سنتزي و کاربرد آنها در پليمرهاي مهندسي صورت گرفته و تحقيقاتي نيز در مورد خيلي از خواص مهندسي آنها صورت گرفته، ولي با اينحال، براي فهميدن مکانيزم.هايي که باعث افزايش کارايي در نانوکامپوزيتهاي مرسوم به الياف تقويت مي.شوند، مزيتها و امتيازاتي دارد، ولي هنوز نتوانسته تاثيري در بازار کامپوزيتهايي که در آنها جزء اليافي درصد بالايي دارد، ايجاد کند.
موضوع فناوري نانو طي سالهاي اخير بطور فزاينده.اي مطرح شده است. عرصة نانو، محدوده.اي بين ابعاد ميکرو و ابعاد مولکولي است و اين محدوده.اي است که دانشمندان مواد و شيميدان.ها در آن به مطالعاتي پرداخته.اند و اتفاقاً مورد توجه آنها نيز قرار گرفته است، مانند مطالعه در ساختار بلورها. ولي تکنولوژي که توسط علوم مواد و شيمي توسعه يافته و به نانومقياس معروف است، نبايد به عنوان نانوتکنولوژي تلقي شود. هدف اصلي در نانوتکنولوژي ايجاد کاربردهاي انقلابي و خواص فوق.العاده مواد، با سازماندهي و جنبش آنها و همچنين طراحي ابزار در مقياس نانو مي.باشد.
تعريف

نانوکامپوزيت.هاي خاک رس - پليمر يک مثال موردي از نانوتکنولوژي هستند. در اين نوع مواد، از خاک رس.هاي نوع اسمکتيت ( Smectite-type ) از قبيل هکتوريت، مونت موريلونيت و ميکاي سنتزي، به عنوان پرکننده براي بهبود خواص پليمرها استفاده مي.شود. خاک رس.هاي نوع اسمکتيت، ساختاري لايه.اي دارند و هر لايه، از اتمهاي سيليسيم کوئورانيه شده بصورت چهار وجهي که به يک صفحه هشت وجهي با لبه.هاي مشترک از Al(OH) 3 يا Mg(OH) 2 متصل شده، تشکيل شده است. با توجه به طبيعت پيوند بين اين اتمها، انتظار مي.رود اين مواد خواص مکانيکي فوق.العاده.اي را در جهت موازي اين لايه.ها نشان دهند ولي خواص مکانيکي دقيق اين لايه.ها هنوز شناخته نشده.اند. اخيراً با استفاده از روشهاي مدل.سازي تخمين زده شده که ضريب يانگ در راستاي لايه.ها، پنجاه تا چهارصد برابر بيشتر از يک پليمر عادي است. لايه.ها نسبت صفحه.اي ( aspect ratio ) بالايي دارند و هر لايه تقريباً يک نانومتر ضخامت دارد، در حاليکه شعاع آن از سي نانومتر تا چند ميکرون، متفاوت مي.باشد. صدها يا هزاران عدد از اين لايه.ها بوسيله يک نيروي واندروالسي ضعيف، روي هم انباشته مي.شوند تا يک جزء رسي را تشکيل دهند. با يک پيکربندي مناسب اين امکان وجود دراد که رس.ها را به اشکال و ساختارهاي گوناگوني، درون يک پليمر، به شکل سازمان.يافته قرار دهيم.
در گذشته، عمدتاً به اين شکل از دانه.هاي رسي براي افزايش کارايي پليمر استفاده مي.شود که آنها را در حد ميکروني خرد مي.کردند تا از آنها در توليد پليمرهاي تقويت شده بوسيله پرکننده.هاي در اندازه ميکرون، استفاده کنند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده.
مي.توان تصور کرد که خواص مکانيکي فوق.العاده لايه.هاي منفرد در اجزاي خاک رس نتوانند در يک سيستم به طرز موثري عمل کنند و پيوندهاي ضعيف بين دو لايه منشاء ايراد در اين کار مي.باشد. معمول است که از ميزان بالايي از خاک رس استفاده شود تا به بهبود کافي هر ضرايب دست يابيم، در حاليکه اين کار باعث کاهش استحکام و سختي پليمر مي.شود.

شکل 1: اصول کاربردي متفاوت در ساخت ميکرو و نانوکامپوزيت.هاي رايج
اصلي که در نانوکامپوزيت.هاي خاک رس - پليمر رعايت مي.شود، اين است که نه تنها دانه.هاي رسي را از هم جدا مي.کنند، بلکه لايه.هاي هر دانه را نيز از هم جدا مي.کنند (همانطور که در شکل 1 بصورت شماتيک نشان داده شده است) با انجام اين عمل، خواص مکانيکي فوق.العاده هر لايه نيز بطور موثر بکار مي.آيد و اين در حالي است که در اجزاي تقويت شده نيز بطور چشمگيري افزايش پيدا مي.کند، زيرا هر جزء رسي خود از صدها تا هزارات لايه تشکيل شده است.
ويژگي ها نانوکامپوزيت هاي خاک رس - پليمر

يکي از دستاوردهاي تحقيقات اين است که مشخص شده که بسياري از خواص مهندسي هنگاميکه از ميزان کمي معمولاً چيزي کمتر از 5% وزني، پرکننده استفاده شود، بهبود قابل توجهي مي.يابد. در پليمرهايي چون نايلون ( nylon-6) 6 هرگاه از چنين ميزان کمي پرکننده استفاده شود، يک افزايش 103 درصدي در ضريب يانگ، 49 درصدي در قدرت کشساني و 146 درصدي در مقاومت در برابر تغيير شکل بر اثر گرما، از خود نشان مي.دهد. ساير خواص فيزيکي بهبود يافته عبارتند از: مقاومت در برابر آتش، مقاومت بارير ( barrier resistance ) و هدايت يوني.
امتياز ديگر نانوکامپوزيتهاي خاک رس - پليمر اين است که تاثير قابل توجهي بر خواص اپتيکي پليمر ندارند. ضخامت يک لايه رس منفرد، بسيار کمتر از طول موج نور مرئي است، بنابراين نانوکامپوزيت.هاي خاک رس - پليمر که خوب ورقه شده باشد، از نظر اپتيکي شفاف مي.باشد. ميکرو نانوکامپوزيت.هايي که تصويرشان در شکل 1 نشان داده شده، از ترکيب خاک رس و پلي پروپيلن و با استفاده از روش سرد کردن سريع جهت به حداقل رساندن اثر کريستاليزاسيون، ساخته شده.اند. ميکروکامپوزيت.هاي مرسوم، قهوه.اي و مات به نظر مي.رسند، در حاليکه نانوکامپوزيت.ها تقريباً شفاف و بيرنگند. با اين دلايل، نتيجه مي.گيريم که نانوکامپوزيتهاي خاك رس/ پليمر نمايش خوبي از نانوتکنولوژي مي.باشد. با سازماندهي و چينش ساختار کلي در پليمرها در مقياس نانومتر، مواد جديد با خواص نو يافت شده.اند. نکته ديگر در توسعه نانوکامپوزيتهاي خاك رس - پليمر اين است که اين تکنولوژي، فوراً مي.تواند کاربرد تجاري پيدا کند، در حاليکه بيشتر نانوتکنولوژي.هاي ديگر، هنوز در مرحله مفاهيم و اثبات هستند.
كاربردهاي نانوکامپوزيت هاي خاک رس - پليمر
اولين کاربرد تجاري اين مواد با استفاده از نانوکامپوزيت خاك رس / نايلون 6 بعنوان روکش نوار زمان.سنج براي ماشينهاي تويوتا در همکاري با ube در سال 1991 بود. به فاصله کمي بعد از آن Unikita نانوکامپوزيت نايلون6 را بعنوان محافظ روي موتورهاي GDI شرکت ميتسوبيشي معرفي کرد. در آگوست 2001، ژنرال موتورز و باسل، کاربرد نانوکامپوزيت.هاي خاك رس - پليمر را بعنوان جزء مکمل COMC ساخاري و شورلت اکستروژن.ها به همگان اعلام کرد. اين امر با کاربرد اين نانوکامپوزيت.ها در درب.هاي شورلت ايمپالاز ( Impalas ) صورت گرفت.
اخيراً شرکت نوبل پليمرز ( Noble/Polymers ) نانوکامپوزيت.هاي خاك رس / پلي.پروپيلن را براي استفاده در صندلي.هاي هندا آکورد ساخته است و اين در حالي است که Ube دارد نانوکامپوزيت.هاي خاك رس / نايلون12 ( clay/nylon-12 ) را براي استفاده در اجزاي سيستم سوخت.رساني، توليد مي.کند.
علاوه بر کاربرد در صنعت خودرو، نانوکامپوزيت هاي خاك رس - پليمر، به صنايع نوشيدني.ها نيز راه يافته.اند. Alcos CSZ نانوکامپوزيتهاي خاك رس - پليمر چندلايه را در کاربردهاي جديد خود (بعنوان مواد خطي – سدي) ( barrier liner materials ) بکار مي.برد. شرکت Honey well محصولات نانوکامپوزيت خاك رس - پليمري Aegis TM NC resin را در بسته.بندي نوشيدني.ها بکار مي.برد و اخيراً شرکت.هاي Mitsubishi Gas Chemical و Nano car ، نانوکامپوزيتهاي Nylon-MXD6 را براي ساخت بطري.هاي چند لايه ( polyethylene terephtalate) PET ساخته است.
تاريخچه نانوکامپوزيتهاي خاك رس - پليمر

اگرچه تحقيقات در مورد ترکيب خاك رس/ پليمر به قبل از 1980 برمي.گردد، ولي کارهايي که در آن زمان صورت گرفت را نبايد در تاريخچه نانوکامپوزيتهاي خاك رس - پليمر به حساب آورد، چرا که هيچگاه به نتيجه چشمگيري براي بهبود خواص فيزيکي و مهندس آنها ختم نشد. در حقيقت مي.توان منشاء نانوتکنولوژي خاك رس - پليمر را کارهاي شرکت تويوتا که تلاش براي لايه.لايه کردن دانه.هاي رسي در نايلون6 شروع شد، دانست. آنها فاش ساختند که توانسته.اند بهبود قابل توجهي در خواص پليمرها، با تقويتشان بوسيله خاک رس در مقياس نانومتر، ايجاد کنند. از آن موقع به بعد تحقيقات وسيعي در اين زمينه در سطح جهان انجام شده است. در حال حاضر اين بهبودها به ساير پليمرهاي مهندسي از جمله پلي پروپيلن ( PP ) ، پلي اتيلن، پلي استايرن، پلي وينيل کلريد، آکريلونيتريل، پليمرهاي بوتا اي ان اسنايرن ( ABS ) ، پلي متيل متاکريلات، PET ، کوپليمرهاي اتيلن سوينيل استات، پلي اکريلونيتريل، پلي کربنات، پلي اتيلن اکسيد ( PEO ) ، اپوکسي رزين، پلي اميد، پلي لاکتيد، پلي کاپرولاکتون، فنوليک رزين، پلي-پي فنيلن وينيلن، پلي پيرول، لاستيک، استارک (آهار)، پلي اوراتان، پلي وينيل پيريدين، سرايت کرده.
تکنولوژي ساخت نانوکامپوزيت هاي خاک رس - پليمر

مرحله نهايي در ساخت نانوکامپوزيت هاي خاك رس - پليمر، جدا جدا کردن لايه.هاي رسي و پخش آن در پليمر مي.باشد. استراتژي کار بستگي دارد به سازگاري و همگون بودن رس و پليمري که استفاده مي.شود. اين تعيين مي.کند که آيا نياز به عمليات مقدماتي روي خاك رس يا پليمر قبل از مخلوط کردن هست يا نه. اگر سطح لايه.هاي سيليکاتي با پليمر، سازگار و همگون باشد، اختلاط مستقيم بين اين دو مي.تواند اتفاق بيفتد، بدون اينکه نياز به عمليات مقدماتي باشد. چنين مواردي بيشتر وقتي اتفاق مي.افتد که پليمر قابل حل در آب، مانند PEO يا PVP استفاده کنيم، چرا که اين پليمرها و سطح لايه.هاي سيليکات، هر دو آبدوست هستند و نيروهاي دوقطبي يا وان.دروالسي بين لايه.هاي سيليکات، باعث سهولت جذب مولکولهاي آبدوست و ايجاد فشارهاي عمودي روي لايه مي.شود که در نتيجه باعث جداکردن تک.تک لايه.هاي رسي در اين پليمرها مي.گردد.
اما به هر حال، بيشتر پليمرها آب گريز و در نتيجه با دانه.هاي رسي آبدوست، ناسازگار هستند. در اين موارد نياز به يکسري عمليات مقدماتي روي خاک رس يا پليمر داريم. پرکاربردترين روش.هاي براي اصلاح دانه.هاي رسي، استفاده از آمينواسيدها، نمکهاي آمونيم آلي و يا فسفونيم تترا ارگانيک.هاست تا سطح آبدوست رس.ها را به آب گريز تبديل کنيم. دانه.هاي رسي که به اين روش اصلاح مي.شوند، ارگانوکلي ناميده مي.شوند. در مورد پليمرهايي که فاقد هرگونه گروه عاملي مي.باشند، مانند پلي پروپيلن ( PP ) ، معمولاً از تکنيک هاي افزودن گروه عاملي قطبي روي زنجيره پليمري استفاده مي.شود و يا اينکه در طي فرآيند ساخت، پليمرهاي پيوند خورده را بصورت مستقيم وارد مي.کنند. مثلاً در نانوکامپوزيت هاي رسي / پلي پروپيلن ( clay PP ) از مالئيک اسيد پيوند خورده به پلي پروپيلن، بصورت مستقيم استفاده شده است. در طي پيشرفتهاي اخير، از مخلوطي که پلي پروپيلن، پروپيلن پيوند خورده با مالئيک ايندريد و ارگانوکلي استفاده شده است.
روشهاي زيادي در توليد نانوکامپوزيتها استفاده شده، ولي سه روشي که از ابتداي کار توسعه بيشتري يافته.اند عباراند از: پليمريزاسيون in situ ، ترکيب محلول القاشدن و فرآيند ذوبي .
روش اينسيتو عبارت است از وارد نمودن يک پيش ماده پليمري بين لايه.هاي رسي و آنگاه پهن کردن و سپس پاشيدن لايه.هاي رسي درون ماده زمينه ( matrix ) با پليمريزاسيون. ابتکار اين روش بوسيله گروه تحقيقاتي شرکت تويوتا بود و زماني رخ داد که مي.خواستند نانوکامپوزيتهاي خاك رس - پليمر6 را بسازند. اين روش قابليت و توانايي توليد نانوکامپوزيتهايي با لايه لايه شدگي خوب را دارد و در محدوده وسيعي از سيستم هاي پليمري، کاربرد دارد. اين روش براي کارخانه.هاي پليمر خام مناسب است تا در فرآيندهاي سنتزي پليمر، نانوکامپوزيت.هاي رسي - پليمر بسازند و مخصوصاً براي پليمرهاي ترموستينگ (پليمرهايي که در برابر گرما مستحکم.تر مي.شوند) بسيار مفيد است.
روش ترکيب محلول القا شده ( solution induced interceletion ) از يک حلال براي بارگيري و پخش رس.ها در محلول پليمري استفاده مي.شود. اين روش هنوز مشکلات و موانع زيادي را در راه توليد تجاري نانوکامپوزيت.ها پيش رو دارد. قيمت بالاي حلالهاي مورد نياز و همچنين مشکل جداسازي فاز حلال از فاز محلول توليد شده، از جمله اين موانع هستند. همينطور در اين روش، نگرانيهايي از نظر امنيت و سلامتي وجود دارد . با اين وجود اين روش در مورد پليمرهاي محلول در آب قابل بعنوان حلال استفاده مي.شود و همچنين امنيت بيشتر و خطر اجرا و مقرون به صرفه است، بخاطر قيمت پايين آب که کمتر آن براي سلامتي.
در روش فرآيند ذوبي، ترکيب خاك رس و پليمر در حين ذوب شدن انجام مي.شود. بازده و کارآيي اين روش به اندازه روش اينسيتو نيست و کامپوزيتهاي توليد شده، ورقه.ورقه شدگي کمي دارند. به هر حال اين روش مي.تواند در صنايع توليد پليمر قديمي که در آنها از روشهاي قديمي مانند قالبگيري و تزريق ( Extrution and injection molding ) استفاده مي.شود، بکار رود و اتفاقاً نقش مهمي در افزايش سرعت پيشرفت توليد تجاري نانوکامپوزيت.هاي رس - پليمر ايفا کرده است.
علاوه بر اين سه روش با روش.هاي ديگر نيز در حال توسعه هستند که عبارتند از: ترکيب جامد، کوولکانيزاسيون و روش سل-ژل. اين روشها بعضاً در مراحل ابتدايي توسعه هستند و هنوز کاربرد وسيع پيدا نکرده.اند.
رقابت نانوکامپوزيت هاي خاک رس - پليمر با کامپوزيتهاي اليافي

با پيدا شدن سروکله تکنولوژي نانوکامپوزيت، جهشي در زمينه تقويت پليمرها بوجود آمده، و معقول به نظر مي.رسد که فکر کنيم نانوکامپوزيت هاي خاك رس - پليمر، بتوانند جاي کامپوزيتهاي تقويت شده با الياف مرسوم را بگيرند.
از نظر تئوري، تقويت پليمرها در مقياس نانويي، امتيازات برتري نسبت به کامپوزيتهاي تقويت شده با الياف دارند. ضعف کامپوزيت-هاي تقويت شده با الياف، در واقع يک شکست در راه استفاده مفيد از خواص ذاتي و طبيعي مواد است. مثلاً سعي مي.کنيم که با بکارگيري پيوندهاي قوي کووالانسي و استفاده از صفحه.هاي آروماتيک ساختار گرافيتي، مواد کربني را مستحکم.تر کنيم. در حاليکه الياف کربني که امروزه استفاده مي.شود، تنها 3 تا 4 درصد استحکام نظري صفحات آروماتيک را به دست مي.دهند. عدم اتصال داخلي بين صفحات آروماتيک در ساختار الياف کربني، مانع دستيابي به استحکام مطلوب مواد مي.شود، در حاليکه اين مشکل در مورد نانوکامپوزيتهاي تقويت شده با پرکننده.هاي لايه.اي وجود ندارد. هنگاميکه از پرکننده.هاي لايه.اي و ورقه.اي در زمينه پليمري استفاده مي.شود، اتصالات و پيوندهاي داخلي بوجود آيد و بنابراين حداکثر استفاده از خواص ذاتي و طبيعي لايه.هاي منفرد مي.شود.
در حقيقت خواص مکانيکي بدست آمده، در بهترين نانوکامپوزيت.هاي خاك رس - پليمر بسيار کمتر از کامپوزيتهايي است که از درصد بالايي الياف، براي تقويت استفاده مي.کنند. در حال حاضر بيشترين پيشرفتها و بهبودها در خواص مکانيکي نانوکامپوزيتهاي خاك رس / نايلون6 بدست آمده که در آنها 4 درصد وزني از خاك رس بارگذاري شده است. شکل 2 ضريب و قدرت کشساني اين نانوکامپوزيت را با نايلون 60 و نايلون 60 تقويت شده با 48 درصد وزني، الياف خرده شيشه.اي نشان مي.دهد. مشاهده مي.شود که بهترين نانوکامپوزيت خاك رس - پليمري، هنگاميکه حجم بالايي از جز را تقويت.کننده اليافي مطرح باشد، نمي.تواند با کامپوزيتهاي اليافي همساني و رقابت کند. به منظور دستيابي به خواص مکانيکي بهتر عناصر تقويت.کننده بيشتري در نانوکامپوزيتهاي خاك رس - پليمر مورد نياز است، در حاليکه چنين کاري غيرممکن است. زيرا هنگاميکه عمل لايه لايه شدن اتفاق مي.افتد، سطح تماس لايه.هاي رسي صدها و بلکه هزاران برابر مي.شود و اين باعث مي.شود که مولکولهاي پليمر کاني، براي خيس کردن تمام سطح تقويت.کننده.هاي رسي نداشته باشيم.

شکل 2
در هر حال، هنگاميکه بحث استفاده از درصد پايين پرکننده مطرح باشد، در اين حالت نانوکامپوزيت.هاي خاك رس - پليمر را با کامپوزيتهاي تقويت شده بوسيله الياف، مقايسه کنيم، مي.بينيم که نانوکامپوزيتها تقويت بهتري را نسبت به کامپوزيتهاي اليافي مرسوم، نشان مي.دهند. اطلاعات بدست آمده بوسيله تحقيقات Fornes و Panl در مورد ضريب يانگ نانوکامپوزيتهاي خاك رس / نايلون6 و کامپوزيت هاي نايلون6 تقويت شده با الياف شيشه.اي در محدوده استفاده از 10 درصد وزني پرکننده، در شکل 3 رسم شده است. مي.توان مشاهده نمود که نانوکامپوزيتها کارآيي بيشتري را در بهبود ضريب يانگ نسبت به کامپوزيتهاي اليافي نشان مي.دهند.

] شکل 3
از مقايسه بالا مشهود مي.گردد نانوکامپوزيتهاي خاك رس - پليمر در محدوده بارگذاري درصد پايين از الياف، امتيازاتي نسبت به کامپوزيتهاي تقويت شده با الياف دارند و مطمئناً بازار کامپوزيتهاي اليافي مرسوم با حجم پايين از جزء اليافي، با پيشرفت نانوکامپوزيتهاي خاك رس - پليمري تحت تاثير قرار خواهد گرفت، ولي فعلاً تابحال، پيشرفت در نانوکامپوزيت ها تاثير کمي روي بازار کامپوزيتهاي تقويت شده با الياف گذاشته است.
مشكلات توسعه نانوکامپوزيت هاي خاک رس - پليمر

علاوه بر پرکننده.ها، عمده مشکلات پيش روي پيشرفت نانوتکنولوژي خاك رس - پليمر عبارتنداز: عدم شناخت مکانيزمهاي موثر در افزايش کارايي، به کاربردي پليمرهاي ترموستينگ و عدم پايداري ارگانوکلي.ها در برابر حرارت.
اگرچه مدل.سازي.هاي زيادي در جهت پيشبرد درک از مکانيزم افزايش کارايي عمده خواص فيزيکي و مهندسي در استفاده از نانوکامپوزيت.هاي خاك رس - پليمر انجام شده، ولي هنوز مسافت زيادي را پيش رو داريم. به عنوان مثال، هنوز خواص فيزيکي مهندسي لايه.هاي منفرد سيليکات، دقيقا شناخته نشده.اند. از اين رو مشکل است که يک مکانيزم تقويت.کننده ايجاد کنيم، و از طرفي، ساختار ذغال باقيمانده ناشي از احتراق نانوکامپوزيت خاك رس - پليمر هنوز روشن نيست. بدون آن ممکن نيست مکانيزمي براي ايجاد مقاومت در برابر آتش، براي آن طراحي کنيم. مدل.سازيها و تحقيقات تجربي اساسي، بايد در جهتي هدايت شود که در آينده اين موانع برطرف شوند.
به کاربردن پليمرهاي ترموستينگ، مشکل عمده ديگري در توسعه نانوکامپوزيتهاي خاك رس - پليمر مي.باشد. ترکيب خاک رس با يک پيش ماده پليمر ترموستينگ مي.تواند عامليت يک پليمر را تغيير دهد. تغيير در عامليت بر ميزان اتصالات عرضي تاثير مي.گذارد و بخوبي مشخص است که عمده خواص مهندسي پليمر.هاي ترموستينگ، تابعي از ميزان تعداد اتصالات عرضي است. با اين وجود گزارش.هايي هم وجود داشته مبني بر بهبود خواص مکانيکي سيستمهاي پليمري تروستينگي که ميزان اتصالات عرضي آن پايين بوده است، از جمله اپوکسي رزين با T g پايين و پلي اوراتان.ها. آخرين مسئله مستقيماً بر مي.گردد به نگراني در مورد تجاري.سازي نانوتکنولوژي خاك رس - پليمر، کمبود ارگانوکلي.هاي پايدار در برابر گرما و نيز از نظر تجاري در دسترس، از موانع ثبت شده در اين مسير هستند. بيشتر ارگانوکلي.هاي در دسترس، از جايگزيني کاتيون فلزي درون ساختار رس، با نمکهاي آمونياک آلي تهيه مي.شوند. اين نمکهاي آمونيم در مقابل گرما ناپايدارند و حتي در دماهاي کمتر از 170 درجه سانتيگراد از بين مي.روند. مسلماً چنين مواد فعال سطعي (سورفکتنت) براي بيشتر پلاستيکهاي مهندسي هنگاميکه از تکنولوژي فرآيند ذوب شدن براي ساختن نانوکامپوزيت.ها استفاده شود، صاحب نيستند و ساخت نانوکامپوزيتهايي که در آن از ارگانوکلي.هاي اصلاح شده بوسيله نمکهاي آمونيم بکار رفته، با استفاده از تکنيک.هاي ديگر، به يک معضل تبديل شده است. اگرچه تعداد زيادي سورفکتنت پايدار در برابر گرما، مثل فسفونيم شناخته شده.اند، ولي اين سورفکتنت.ها براي کاربرد تجاري، مقرون به صرفه نيستند. نوآوري.هايي در جهت اصلاح رس.هاي آبدوست با استفاده از پليمرها و اليکومرهاي چند عاملي انجام شده تا ارگانوکلي.هاي پايدار در برابر گرما براي توليد نانوکامپوزيتهاي رس - پليمر بسازند.
خلاصه و نتيجه.گيري:

پيشرفت.هاي عمده در توسعه نانوکامپوزيت هاي خاك رس - پليمر به پانزده ساله اخير بر مي.گردد و مزيتها و محدوديتهاي اين تکنولوژي روشن شده است. با اين حال، تا شناخت مکانيزم.هاي افزايش کارايي و بهبود خواص مهندسي آنها و اينکه بتوانيم ريزساختارهاي آنها را سازماندهي و چينش کنيم تا به خواص مهندسي ويژه دست پيداي کنيم، راه طولاني در پيش رو داريم. در مواقعي که از درصد پايين پرکننده استفاده شود، نانوکامپوزيتهاي خاك رس - پليمر اين پتانسيل را دارند تا جايگزين کامپوزيتهاي مرسوم تقويت شده با الياف شوند.

منبع : راسخون

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 361]