پژوهشگران دانشگاه شاهرود موفق به ساخت چوب نانویی شدند

به گزارش روز دوشنبه گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، با گسترش سریع فناوری خانه های هوشمند، نیاز به مواد چندمنظوره و کارآمد برای ساخت تجهیزات و مبلمان هوشمند روزبه روز افزایش می یابد. در همین راستا، ماشاالله رضاکاظمی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی شیمی و مواد دانشگاه صنعتی شاهرود، در همکاری با تیمی از پژوهشگران بین المللی، موفق به توسعه نوعی کامپوزیت زیستی نوآورانه شده اند که می تواند نقش مهمی در ساخت خانه های هوشمند، ایمن و کم مصرف ایفا کند.

در این پژوهش، از آرد چوب صنوبر (پسماندی تجدیدپذیر از منابع جنگل داری و کشاورزی)، نانولوله های کربنی چنددیواره (MW-CNT) به عنوان پرکننده های رسانا و لیگنین طبیعی به عنوان چسب زیستی استفاده شده است. این ترکیب منحصر به فرد نه تنها خواص مکانیکی چشمگیری ارائه می دهد، بلکه با حذف چسب های مصنوعی، پایداری زیست محیطی بیشتری دارد و به کاهش اثرات زیست محیطی نسبت به پلی اتیلن و پلی وینیل کلراید (PVC) کمک می کند.

این نانوکامپوزیت زیستی به طور خاص سه چالش عمده در محیط خانه های هوشمند را هدف قرار می دهد:

خطر تخلیه الکترواستاتیکی که می تواند به تجهیزات حساس آسیب برساند؛

مدیریت حرارتی تجهیزات هوشمند که به انتقال مؤثر گرما نیاز دارند؛

کارایی پایین سیستم های گرمایش تابشی با دمای پایین مانند کف گرمایی.

برای دستیابی به عملکرد بالا، ابتدا آرد چوب تحت تیمار قلیایی قرار گرفت تا همی سلولز حذف و واکنش پذیری سلولز افزایش یابد. سپس لیگنین با ایجاد پیوندهای هیدروژنی و برهم کنش های قوی در فرآیند پرس گرم، نقش کلیدی در استحکام بین نانولوله های کربنی و الیاف چوب ایفا کرد. اختلاط مکانیکی نیز موجب توزیع یکنواخت نانولوله ها در ماتریس کامپوزیت شد.

بر اساس نتایج آزمایشگاهی، این ماده جدید عملکرد فیزیکی و الکتریکی بسیار خوبی دارد: استحکام خمشی ایستا: 126٫56 مگاپاسکال، استحکام کششی: 118٫65 مگاپاسکال، رسانایی الکتریکی: 3٫16×10⁵ اهم متر و رسانایی حرارتی: 0٫806 وات بر متر-کلوین.

این خواص، آن را برای استفاده در تجهیزات خانه های هوشمند، سطوح گرمایشی، پوشش های دیوار و کف، و حتی مبلمان الکترونیکی مناسب می سازد.

ارزیابی چرخه عمر (LCA) این نانوکامپوزیت نشان می دهد که تأثیرات زیست محیطی آن به مراتب کمتر از مواد پلاستیکی رایج است. استفاده از چسب زیستی طبیعی و پسماندهای چوبی، نه تنها آلودگی ها را کاهش می دهد بلکه به ایجاد یک زنجیره تأمین پایدارتر و دوستدار محیط زیست کمک می کند.

این دستاورد می تواند زمینه ساز تغییر مهمی در صنعت ساخت وساز، طراحی داخلی و تولید تجهیزات هوشمند خانگی باشد و جایگزینی مناسب برای مواد پایه نفتی در مسیر تحقق خانه هایی کم مصرف و پایدار فراهم کند.

برای مطالعه مقاله، اینجا را ببینید.