استفاده از نوعی پلیمر به عنوان عامل کنترل کننده اندازه‌ی نانوذرات

محققان دانشگاه علوم پزشکی مشهد، جهت دستیابی به نانوذرات اکسید روی با اندازه‌ی یکنواخت، اقدام به بررسی استفاده از نوعی پلیمر در فرایند ساخت کردند. روش مورد استفاده در تولید نانوذرات ساده، با راندمان بالا و بدون نیاز به امکانات و تجهیزات پیچیده است. این مطالعات در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته است.

نانوذرات اکسید روی در حوزه‌های متفاوتی از جمله کاربردهای فتوکاتالیستی در صنایع تصفیه‌ی آب و هوا، ساخت وسایل الکترونیکی مانند پیزوالکتریک‌ها، ساخت رنگدانه‌های پایدار و حسگرهای شیمیایی کاربرد دارند. استفاده از آن‌ها در ساخت نانوحامل‌ها در مبحث دارورسانی هدفمند و نیز تهیه‌ی مواد آرایشی و بهداشتی، مانند کرم‌های ضد آفتاب، به عنوان لایه محافظ اشعه ماورای بنفش (UV) نیز امری رایج است.
به طور کلی، ساخت نانوذرات یک فرایند پیچیده است و طیف گسترده‌ای از متغیرهای مختلف می‌توانند خواص محصول نهایی را تحت تأثیر قرار دهند. در ساخت نانوذرات اکسید روی نیز به دست آوردن نانوذراتی پراکنده و توانایی کنترل ساختار آن‌ها اهمیت ویژه‌ای دارد. این اهداف را می‌توان با استفاده از یک پوشش مناسب و یا یک عامل تثبیت کننده در فرایند تولید به دست آورد.
به گفته‌ی دکتر مجید درّودی، در این کار تحقیقاتی سعی شده است تا یک پلیمر جدید، به ذعنوان کنترل کننده‌ی اندازه ذرات در سنتز نانوذرات اکسید روی مورد آزمایش و بررسی قرار گیرد. در واقع طی مطالعات آزمایشگاهی اقدام به سنتز، شناسایی و بررسی سمیت سلولی نانوذرات اکسید روی در بستر پلی اتیلن ایمین (PEI) گردیده است. به کمک این نتایج می‌توان در راستای معرفی روش‌هایی آسان و مؤثر در سنتز کاربردی نانوذرات گام برداشت.
درّودی در ادامه افزود: «در سنتز این نانوذرات از روش ساده‌ی سل-ژل (Sol-Gel) استفاده شده و به کمک آن نانوذرات اکسید روی در اندازه‌های متفاوت تهیه شد. از مزایای این روش می‌توان به تهیه نانوذرات با اندازه‌ی یکنواخت و راندمان بالا، عدم استفاده از وسایل، تجهیزات و شرایط خاص فیزیکی و محیط‌های پیچیده‌ی شیمیایی اشاره کرد. از اینرو پیش بینی می‌شود که این روش را می‌توان برای بسیاری از نانوذرات اکسیدی دیگر نیز به کار برد.»
همانگونه که قبلاً اشاره شد، پلیمر مورد استفاده در این مطالعات، پلی اتیلن ایمین است. پلی اتیلن ایمین یک پلیمر آمینی با ساختاری شاخه‌ای و منشعب است که نقش کنترل کننده‌ی اندازه نانوذرات را داشته است.
ساختار این نانوذرات با استفاده از روش‌های مختلف، از جمله TEM، PXRD، FTIR و روش‌های DTA / TGA مشخصه یابی شد. همچنین با انجام آزمون سمیت سلولی بر روی رده سلولی عصبی (Neuro2A)، مشاهده شد که نانوذرات اکسید روی سنتز شده در این پروژه، که دارای اندازه میانگین ۲۵ نانومتر هستند، تا حدود ۶/۲۵ میکروگرم بر میلی لیتر، فاقد سمیت سلولی هستند. از اینرو می توان از این نانوذرات در انجام تحقیقات کاربردی پزشکی بهره برد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر مجید درّودی، دکتر رضا کاظمی اسکوئی، اعضای هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی مشهد، سید جمال علوی، دانشجوی دکترای شیمی دانشگاه فردوسی مشهد، و پروفسور ورما از کشور هندوستان است. نتایج این کار در مجله‌ی Ceramics International (جلد ۴۱، شماره ۸، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۰۲۲۲ تا ۱۰۲۲۶) منتشر شده است.

ژئوممبران (Geomembrane)

ژئوممبران  (Geomembrane)

ژئوممبران عایق نفوذ ناپذیر در مقابل سیالات (مایعات و گازها) است که خاصیت عایق کاری بدون زیرسازی خاص را دارد. ژئوممبران ها از پلیمرهای گوناگونی نظیر پلی پروپلین، پلی اتیلن یا پلی وینیل کلراید(PVC)  تولید می شوند که هر یک از این موارد دارای خواص متفاوتی بوده و در کاربردهای هیدرولیکی یا زیست محیطی مختلفی دارای مزیت­های فنی هستند. از مشخصات بارز این عایقها می­توان به نفوذ ناپذیری، انعطاف پذیری توام با مقاومت کششی، پارگی، سوراخ شدگی بسیار بالا و همچنین سبک بودن و نصب سریع آنها اشاره نمود. درصد ازدیاد طول این عایقها تا بیش از ۷ برابر طول اولیه آنها می باشد. این محصول در ﺿﺨﺎﻣﺘﻬﺎي ﻣﺘﻔﺎوت (۷۵/۰، ۱ ، ۵/۱ ، ۲ ﻣﻴﻠﻴﻤﺘﺮ) و ﺑﻪ دو ﺻﻮرت ﺻﺎف و زﺑﺮ (ﻣﻀﺮس) ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻲ­ﮔﺮدد. ﻋﺮض ﻫﺮ رول ﺛﺎﺑﺖ ﺑﻮده (عرضهای مختلف از ۵ تا ۹ ﻣﺘﺮ) و ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﺿﺨﺎﻣﺖ، ﻃﻮل رول ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ ﺗﺎ وزن ﻫﺮ رول ﺗﻘﺮﻳﺒﺎً ۵/۱ ﺗﻦ و ﻗﺎﺑﻞ ﺑﺎرﮔﻴﺮي ﺑﺮاي ﺟﺮﺛﻘﻴﻞ ﺑﺎﺷﺪ.

–    دسته بندی ژئوممبرانها بر اساس ماده اولیه:

 

۱-۱٫        ژئوممبران پلی اتیلنی:

پلی­اتیلن پلیمری است که از پلیمریزاسیون مونومرهای اتیلن بدست می­آید. عموماً ژئوممبرانهای پلی­اتیلنی با فرمولهای متفاوت (با چگالیهای متفاوت) ساخته می­شوند. این محصولات در انواع گوناگون HDPE، LDPE، LLDPE، VLDPE، MDPE  تولید می­شوند. وزن مخصوص پلی اتیلنها در محدوده ۸۵/۰ تا ۹۶/۰گرم بر سانتیمتر مربع می­باشد.

این ژئوممبرانها معمولا حاوی ۹۷% پلی اتیلن فشرده، حدود ۵/۲% کربن سیاه و ۵/۰% آنتی اکسیدانت هستند. مواد اصلی مورد استفاده جهت ساخت این ممبرانها علاوه بر مولکولهای HDPE ، شامل یکافزودنی مانند بوتن یا هگزن نیز می باشد که سبب افزایش انعطاف پذیری و یا مقاومت در برابر عوامل محیطی می شود.

توجه به این نکته اهمیت دارد که این پوششها فاقد هر گونه مواد پلاستیسایزر، که تصاعد شده و سبب خشکی و ترک خوردگی و تخریب سیستم نفوذناپذیرکننده می شوند، هستند.

پلی اتیلن(PE) مقاومت شیمیایی خوبی در مقابل مواد اسیدی و قلیایی دارد. همچنین با افزودن مقاوم کننده هایی نه چندان گران می توان دوام آن را در مقابل اشعهUV خورشید و اکسید کننده های محیط نیز افزایش داد. انعطاف نه چندان زیاد اما برای عایق بندی در سطوح وسیع قابل قبول دارد. فرآیند تولید ژئوممبران از پلی اتیلن ساده نسبتا” ارزان است.

موارد فوق باعث شده است ژئوممبران پلی اتیلنی شناخته شده ترین نوع ژئوممبران بوده و با در نظر گرفتن مسائل فنی و اقتصادی در بسیاری از کاربردها نظیر احداث حوضچه های نگهداری فاضلاب، لندفیلها و مخازن ثانویه مواد هیدروکربنی انتخاب بهینه محسوب شود.

 

۱-۲٫        ژئوممبران PVC

 

ژئوممبرانهایPVC از مخلوطPVCصلب (مانند آنچه در لوله­هایPVCاستفاده می­شود) و مواد نرم کننده که پلاستیسایزر نامیده می­شوند، ساخته می­شود. رزینPVC قبل از تولید ژئوممبران با پلاستیسایزرها مخلوط می­شود تا محصول انعطاف­پذیری حاصل شود. پلاستیسایزرها درPVCتا مقادیر حدود ۴۰% استفاده می­شوند. پلاستیسایزرها موجب کاهش کشش بین مولکولی در زنجیره­های مجاور هم شده و موجب انعطاف­پذیریPVCمی­شود.

ازجمله مزایای این نوع ورق نرمی و ازدیاد طول مناسب و ترمیم پذیری آسان و سریع است.

از معایب این نوع عایق می توان به واکنش آنها با مایعات و اسیدها و مواد شیمیایی اشاره نمود که این واکنشها به دلیل تجزیه شدن آنها بوده و طول عمر آنها را به شدت نسبت ورق های پلی اتیلن کاهش می دهد.

انعطاف بسیار زیاد ژئوممبرانPVCبه خاطر وجود مواد روان کننده در ترکیب شیمیایی آن است. در صورتی که فرمولاسیون دقیق و صحیحی در تولیدPVCرعایت نشود، روان کننده­های فوق الذکر دوام زیادی در شرایط محیطی نخواهد داشت.

نکته مهم: ژئوممبرانPVCدارای مقاومت شیمیایی بالایی نیست و بهتر است مجاورت فاضلاب و هیدروکربن ها مورد استفاده قرار نگیرد.

 

۱-۳٫        ژئوممبران پلی پروپیلن

 

پروپیلن(PP)خواصی ما­بین پلی اتیلن وPVCدارد. پلی پروپیلن از نظر مقاومت شیمیایی به پلی اتیلن نزدیک است و از نظر انعطاف و خواص تنش-کرنش به PVCشباهت دارد. بنابراین از ژئوممبران پلی پروپیلن می توان در شرایطی استفاده کرد که به هر دو خاصیت فوق بطور همزمان نیاز داشته باشیم.

 

۲-    مزایای استفاده از ژئوممبران :

 

  •          مقاومت مطلوب در برابر عوامل جوی و محیطی و خصوصاً اشعه ماورابنفش
  •          مقاومت مطلوب در برابر انواع مواد شیمیایی از قبیل اسیدها, بازها و نمکها
  •          مقاومت کششی مناسب در برابر نیروهای وارده
  •          انعطاف پذیری مطلوب در برابر تنشهای وارده خصوصاً در برابر نیروهای دینامیک و نشستهای نامتقارن
  •          امکان افزایش طول تا ۷ برابر طول اولیه
  •          سهولت اجرا و سرعت نصب بالا
  •          گستره وسیع تحمل دمایی از ۴۰- تا ۷۰+ درجه سانتیگراد
  •          کاهش هزینه های ساخت (با بکار بردن ژئوممبران در استخرها, کانالها و مخازن بدون لاینینگ بتنی)

روی هم رفته در طرحهای اجرا شده با ژئوممبرین حدود ۱۵% صرفه جویی اقتصادی نسبت به طرح­های دیگر که از ژئو ممبرین استفاده نمی­کنند، می­شود.

  •          افزایش ضریب ایمنی طرح و عمر مفید پروژه
  •          داشتن مشخصات مکانیکی مناسب نظیر مقاومت در مقابل سوراخ شدگی ناشی از حمله جوندگان و میکروارگانیسمها
  •          مواد تشکیل دهنده آنها از نظر شیمیایی خنثی بوده و بدون واکنش با مواد دیگر می باشند.
  •          در مقابل رسوبات زیرزمینی ناشی از گازهای متان مقاوم هستند.

 

۳-     زمینه­های کاربرد:

 

ژئوممبران‌ها به‌عنوان یک عایق بسیار مقاوم و کم هزینه و دارای طول عمر زیاد، در بسیاری از صنایع کاربرد دارد که از آن جمله می‌‌توان به موارد زیر اشاره نمود.

 

۳-۱٫ آب و فاضلاب

از ژئوممبران‌ها جهت ساخت لاگون‌ها، کانال‌های آبرسانی، ساخت مخازن ذخیره آب، حوضچه‌ها و استخرها و دریاچه‌های مصنوعی استفاده می‌‌شود. ﺑﺮاي اﺣﺪاث ﻛﺎﻧﺎل اﻧﺘﻘﺎل آب ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻋﺪم ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻨﻲ ﺧﺎﻛﻬﺎي ﮔﭽﻲ، آﻫﻜﻲ و ﻧﻤﻜﻲ ﻣﺤﻞ, ﺟﻠﻮﮔﻴﺮي از ﻫﺪر رﻓﺘﻦ و ﻧﺸﺘﻲ آب, ﺳﺮﻋﺖ در ﻧﺼﺐ و ﭘﺎﻳﻴﻦ ﺑﻮدن ﻫﺰﻳﻨﻪ ﻫﺎي اﺣﺪاث، ﻣﻤﺎﻧﻌﺖ از روﻳﺶ ﻧﻲ و ﻋﻠﻔﻬﺎي ﻫﺮز اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲ ﺷﻮد. اﺳﺘﺨﺮﻫﺎي ﺧﺎﻛﺒﺮداري ﺷﺪه و درﻳﺎﭼﻪ ﻫﺎي ﻣﺼﻨﻮﻋﻲ ﻛﻮﭼﻚ ﻛﻪ ﺑﺎ ژﺋﻮ ﻣﻤﺒﺮان ﺳﺎﺧﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ داراي ﻣﺰاﻳﺎﻳﻲ ﭼﻮن ﺑﺴﺘﺮي ﺑﻬﺪاﺷﺘﻲ و ﻋﺎري از ﻋﻮاﻣﻞ ﺑﻴﻤﺎري زا ﺑﺮاي آﺑﺰﻳﺎن، ﺣﻔﻆ ﻛﻴﻔﻴﺖ و زﻻﻟﻲ آب، ﻛﺎﻫﺶ ﻫﺰﻳﻨﻪ ﻫﺎي ﻫﻮادﻫﻲ و ﺗﻐﺬﻳﻪ, ﺷﺴﺘﺸﻮي راﺣﺖ و آﺳﺎن, ﻋﺪم ﭼﺴﺒﻨﺪﮔﻲ ﺟﻠﺒﻚ و ﺧﺰه ﺑﻪ ﺟﺪاره ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ. با توجه به اینکه ژئوممبرانها در تماس با خاک هستند، برحسب لزوم امکان ترکیب آنها با ژئوتکستایل و یا ژئوگریدها میسر است.

 

۳-۲٫ ایزولاسیون سازه‌های زیرزمینی در برابر نفوذ آبهای سطحی و زیرزمینی

در این خصوص می‌‌توان به ایزوله دیوارهای متروهای شهری و سازه‌های هیدرولیکی و غیره اشاره نمود.

 

۳-۳٫ مکان­های دفن زباله شهری، صنعتی و خطرناک

با استفاده از ژئوممبران می‌‌توان مخازن کاملاً ایزوله از محیط اطراف، جهت دفن زباله‌های شهری و صنعتی ایجاد نمود. ژئوممبران‌ها دارای انواع فراوانی به لحاظ مقاومت در برابر مواد شیمیایی هستند.

 

۳-۴٫  ایجاد و توسعه زمین‌های کشاورزی در محیط‌های نامساعد

 

۳-۵٫ حوضچه های تبخیر مواد شیمیایی

استفاده ازاین پوششها ضمن اینکه از اتلاف مایعات محلولهای شیمیایی جلوگیری بعمل می آورد بعلت برخورداری از تائیدیه­های زیست محیطی از آلودگی منابع آب وخاک نیز جلوگیری بعمل می آورد.

 

۳-۶٫ عایق ثانویه

به عنوان عایق ثانویه برای مخازن سوخت و ذخیره مواد نفتی جهت جلوگیری از نشت به داخل خاک و آلودگی محیط زیست به کار می­رود.

 

۳-۷٫ آب بندی

جهت آب بندی سدها، تونلهای تحت فشار، استخرهای پرورش ماهی، شنا و سقف ساختمانهای مسکونی و صنعتی استفاده می­شود.

 

۳-۸٫ حفاظت از بتن

در مقابل مواد شیمیایی مضر برای بتن و یا جریان سیالاتی که موجب فرسایش در سطح بتن است، محافظ و مقاوم است.

 

۳-۹٫ اﻳﺰوﻻﺳﻴﻮن دﻳﻮارﻫﺎي ﻗﺎﺋﻢ

 

۳-۱۰٫ ﻛﺎرﺑﺮد ژﺋﻮﻣﻤﺒﺮان درﻛﻨﺘﺮل ﺧﺎﻛﻬﺎي ﺗﻮرم ﭘﺬﻳﺮ

جهت کنترل خاکهایی که بر اثر رطوبت متورم می شوند، از ژئوممبران با قدرت نفوذ ناپذیری بالا استفاده می شود.

 

۳-۱۱٫ ﻛﺎرﺑﺮد ژﺋﻮﻣﻤﺒﺮان در لوله­ها

دورلوله هایی که به دلایلی باید درون آب باشند و صدها کاربرد دیگر درصنعت وکشاورزی و آبیاری و غیره دارد.

 

۳-۱۲٫ ﺳﺪﻫﺎي ﻏﺸﺎﻳﻲ ﺷﻨﺎور ( ﺳﺎﺧﺖ ﺗﻴﻮب ﺳﺪﻫﺎي ﻻﺳﺘﻴﻜﻲ)

 

۳-۱۳٫ ﺳﺮﭘﻮش ﺷﻨﺎور ﺟﻬﺖ ﻛﻨﺘﺮل ﻧﺸﺖ در ﻣﺨﺎزن و ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺟﻠﻮﮔﻴﺮي از آﻟﻮدﮔﻲ آﻧﻬﺎ

 

۳-۱۴٫ ﻣﺎﻧﻊ اﻧﺘﺸﺎر ﮔﺎزﻫﺎﻳﻲ ﭼﻮن رادون و ﻫﻴﺪروﻛﺮﺑﻨﺎﺗﻬﺎ

 

منبع: سایت عایق رطوبتی مدرن

شناسایی عیوب ساختمان با روکشهای نانو پلیمر صنعتی

محققان دانشکده فنی و مهندسی انگلستان برای اولین بار یک روکش نانو پلیمر صنعتی را طراحی کرده اند که با قرار گرفتن در سطح دیواره های ساختمان، میزان نواقص فنی و شکاف درونی آنها را شناسایی می کند. این روکش از سطوح رنگی مختلفی برخوردار است که با توجه به شدت عیب داخلی اسکلت ساختمان، به رنگهای تیره و روشن تبدیل می شود. هر رنگ این روکش نشاندهنده یکی از عیبهای اسکلت است که با استفاده از سیستم هوشمند و صفحه نمایش آن می توان با آنها آشنایی کامل پیدا کرد. مواد نانو پلیمر به صورت کامپوزیت فشرده ای که از پلی اتیلن، پلی اورتان و پلی استر ساخته شده است برای تولید این روکش مورد استفاده قرار گرفته که با ترکیبات داخلی بدنه ساختمان ارتباط مستقیم برقرار می کند. سپس اطلاعات به دست آمده به سیستم هوشمند روکش انتقال می یابد و در کوتاه ترین زمان نواقص و شکافهای درونی آنها را شناسایی می کند. ارزیابی کوتاه مدت اسکلت ساختمان از خسارتهای جدی جلوگیری کرده و طول عمر آن را افزایش می دهد.

منبع: “واحد تحقیق و توسعه شرکت رسپاد