نانوکامپوزیت‌های دیرسوز

با توجه به این که امروزه حجم وسیعی از کالاهای مصرفی هر جامعه‌ای را پلیمرهایی تشکیل می‌دهند که به‌راحتی می‌سوزند یا گاهی در مقابل شعله فاجعه می‌آفرینند، لزوم تحقیق در خصوص مواد دیرسوز احساس می‌شود. بر همین اساس، در کشورهای صنعتی، تلاش گسترده‌ای برای ساخت موادی با ایمنی بیشتر در برابر شعله آغاز شده است و در این زمینه نتایج مطلوبی هم به دست آمده است.
بر همین اساس و با توجه به تدوین استانداردهای جدید ایمنی، به نظر می‌رسد استانداردهای ساخت مربوط به پلیمرهای مورد استفاده در خودروسازی، صنایع الکترونیک،‌ صنایع نظامی و تجهیزات حفاظتی و حتی لوازم خانگی، در حال تغییر به سوی مواد دیرسوز است.
از طرف دیگر مدتی است که نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاک­رس به عنوان موادی با خواص مناسب مثل تأخیر در شعله­وری، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. بنابراین به­نظر می‌رسد که نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاک­رس می‌توانند جایگزین مناسبی برای مواد پلیمری معمولی باشند؛
برای تهیه پلیمرهای دیرسوز، علاوه بر رفتار آتش‌گیری، عوامل زیادی باید مورد توجه واقع شوند؛ از جمله اینکه:
ـ از افزودنی‌هایی استفاده شود که قیمت تمام­شده محصول را خیلی افزایش ندهد. (مواد افزودنی باید ارزان قیمت باشند.)
ـ مواد افزودنی به پلیمرها باید به آسانی با پلیمر فرآیند شود.
ـ مواد افزوده‌شده به پلیمر نباید در خواص کاربردی پلیمر تغییر قابل ملاحظه ایجاد کند.
ـ زباله‌های این مواد نباید مشکلات زیست­محیطی ایجاد کند.
با توجه به این موارد، خاک­رس از جمله بهترین مواد افزودنی به پلیمرها محسوب می‌شود که می‌تواند آتش‌گیری آنها را به تأخیر بیندازد و سبب ایمنی بیشتر وسایل و لوازم ‌شود. مزیت دیگر خاک‌ رس فراوانی آن است که استفاده از این منبع خدادادی را آسان می‌کند.
● ویژگی‌های نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاک­رس
خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های پلیمر-نایلون۶ که از نظر حجمی فقط حاوی پنج درصد سیلیکات است، بهبود فوق‌العاده­ای را نسبت به نایلون خالص از خود نشان می‌دهد. مقاومت کششی این نانوکامپوزیت ۴۰ درصد بیشتر، مدول کششی آن ۶۸ درصد بیشتر، انعطاف‌پذیری آن ۶۰ درصد بیشتر و مدول انعطاف آن ۱۲۶ درصد بیشتر از پلیمر اصلی است. دمای تغییر شکل گرمایی آن نیز از ۶۵ درجه سانتی­گراد به ۱۵۲ درجه سانتی­گراد افزایش یافته است. در حالیکه در برابر همة این تغییرات مناسب، فقط ۱۰درصد از مقاومت ضربه آن کاسته شده است.
نتایج تحقیقات حاکی از آن است که میزان آتشگیری در این نانو کامپوزیت پلیمری حدود ۷۰ درصد نسبت به پلیمر خالص کاهش نشان می­دهد و این در حالی است که اغلب خواص کاربردی پلیمر نیز تقویت می­شود. البته کاهش در میزان آتشگیری پلیمرها از قدیم مورد بررسی بوده است. بشر با ترکیب مواد افزودنی به پلیمر میزان آتشگیری آنرا کاهش داد ولی متاسفانه خواص کاربردی پلیمر هم متناسب با آن کاهش می­یافته است. در واقع کاهش در آتشگیری همزمان با بهبود خواص کاربری پلیمرها ویژگی منحصر به فرد فناوری نانو است، خصوصاً اینکه تنها با افزودن ۶ درصد ماده افزودنی به پلیمر تا ۷۰ درصد آتشگیری آن کاهش می­یابد.
برخی نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاک­رس پایداری حرارتی بیشتری از خود نشان می‌دهند که اهمیت ویژه‌ای برای بهبود مقاومت در برابر آتش­گیری دارد. این مواد همچنین نفوذپذیری کمتری در برابر گاز و مقاومت بیشتری در برابر حلال‌ها از خود نشان می‌دهند.
● استانداردسازی؛ ابزار قدرت در دست کشورهای پیشروی صنعتی
تطابق با استانداردهای جدید موضوعی است که همواره کشورهای پیشرو بر کشورهای پیرو دیکته کرده‌اند. در کشورهای پیشرو صنعتی،‌ استانداردها همواره رو به بهبود است. در این کشورها براساس جدیدترین نتایج تحقیقات و مطالعات متخصصان، هر چند وقت یکبار، استانداردها دستخوش تغییر می‌شوند و دیگر کشورها ناچار خواهند بود در مراودات تجاری خود با آنها این استانداردها را رعایت کنند و به این ترتیب، مجبور می‌شوند که نتایج تحقیقات آنها را خریداری کنند. مطلب زیر مثالی از این موارد است:
چندی پیش در جراید اعلام شد که بنا بر تصمیم جدید اتحادیه اروپا، هواپیماهایی که مجهز به سیستم جدید ناوبری (مطابق با استاندارد جدید پرواز)‌ نباشند، اجازه پرواز بر فراز آسمان اروپا را ندارند. در آن زمان در کشور ما فقط تعداد معدودی از هواپیماهای مجهز به این سیستم وجود داشت. اخیراً هم اتحادیه مزبور اعلام کرده است که ورود کامیون‌های فاقد استاندارد زیست­محیطی به خاک اروپا ممنوع است. در پی این اعلام، خودروسازان ایرانی به ناچار استانداردهای خود را با شرایط جدید تطبیق دادند.
● نکتة پایانی؛ نتیجه­گیری
هر چند ممکن است استفاده از برخی فناوری­ها در کشور ما در حال حاضر موضوعیت نداشته و یا اینکه مقرون به صرفه نباشد. ولی اگر جهت­گیری تحقیقات و پژوهش­ها در جهان را مد نظر قرار دهیم متوجه می­شویم که در آینده نزدیک ناگزیر به استفاده از این فناوری­ها خواهیم بود. بنابراین لازم است از فرصت­های موجود برای ایجاد این توانمندی­ها بهره بگیریم تا در زمان مناسب از این پتانسیل­ها استفاده کنیم.
به­عبارت دیگر لازم است مراکز پژوهشی و تحقیقاتی همواره لااقل یک نسل از صنعت جلوتر باشند. در این صورت ضمن امکان هدایت بخش صنعت به سمت و سوی معین، پاسخ به مشکلات صنعت نیز همواره قابل پیش­بینی بوده و در این مراکز در دسترس خواهد بود.

منبع : پایگاه اطلاع‌رسانی گروه مواد نانو تکنولوژی