(1394/1/19)طی تحقیقی که مورد حمایت تشویقی ستاد توسعه فناوری نانو قرار گرفت، میزان تأثیر الیاف طبیعی و نانولوله‌های کربنی بر افزایش استحکام کامپوزیت‌های سیمانی، به دست محققان دانشگاه سمنان مورد ارزیابی قرار گرفت.

به گزارش مرکز اطلاع رسانی و روابط عمومی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، این محققان ضایعات نیشکر (الیاف باگاس) را جایگزین مناسبی برای الیاف شیشه می‌دانند. نتایج این طرح، علاوه بر بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی کامپوزیت سیمانی، کاهش هزینه‌های تولیدی و عمر مفید دستگاه‌ها و سازه‌ها را به دنبال خواهد داشت.

بر اساس این گزارش، کامپوزیت‌های سیمانی یکی از متداول‌ترین کامپوزیت‌های مورد استفاده در صنعت ساختمان است. علی رغم مزایای متعدد این نوع کامپوزیت، مانند عدم انتشار فرمالدهید (به عنوان گاز سمی)، مقاومت زیاد در برابر آتش و نیز خاصیت عایق صوتی و حرارتی، یکی از معایب اصلی آن‌ها، مقاومت کم در مقابل ضربه نسبت به سایر انواع کامپوزیت است.

محققان در این طرح به بررسی قابلیت استفاده از پسماندهای گیاه نیشکر، موسوم به باگاس به همراه نانولوله‌های کربنی، به عنوان ماده‌ی تقویت کننده در کامپوزیت‌هایی بر پایه‌ی سیمان پرداخته‌اند.

به گفته‌ی دکتر حامد یونسی کردخیلی، محقق این طرح، به منظور ارتقای ویژگی‌های مکانیکی کامپوزیت‌های سیمانی، عموماً از تقویت کننده‌های سنتزی مانند الیاف شیشه استفاده می‌شود. این الیاف سنتزی، بهبود قابل توجه ویژگی‌های فیزیکی (کاهش میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت) و مکانیکی (افزایش مقاومت‌های خمشی، کششی و ضربه) پانل‌های سیمانی را به دنبال دارد.

وی افزود: با این حال، به دلیل معایب الیاف سنتزی، به ویژه الیاف شیشه، از قبیل عدم سازگاری با محیط زیست، هزینه‌ی بالا، ایجاد حساسیت‌های پوستی و خوردگی دستگاه‌های تولیدی، توجه محققان به سمت استفاده از الیاف طبیعی جلب شده است.

یونسی کردخیلی، توضیح داد: در این پژوهش، نانولوله‌های کربنی و باگاس به عنوان تقویت کننده‌های جدید در کامپوزیت‌های الیاف شیشه- سیمان استفاده شده است. نتایج نشان داده که ترکیب پیشنهادی می‌تواند به عنوان تقویت کننده‌ای جدید، در صنعت سیمان و به عنوان جایگزین الیاف شیشه مورد استفاده قرار گیرد. این امر علاوه بر کاهش هزینه‌ی تولید، موجب کاهش دانسیته‌ی کامپوزیت و افزایش عمر دستگاه‌های تولید می‌شود.

وی بیان کرد: از سوی دیگر، افزایش بهره‌وری از ضایعات نیشکر از دیگر فواید استفاده از نتایج این طرح است. پسماندهای نیشکر، حجم زیادی از پوشش زراعی مناطق جنوب کشورمان را در بر می‌گیرد و تا کنون هیچ کاربرد تجاری برای آن ارائه نشده و تنها در مزارع سوزانده می‌شوند.

این محقق در مقایسه‌ی بهبود خواص نمونه‌های مختلف بررسی شده عنوان کرد: کلیه‌ی کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف شیشه و الیاف باگاس یا نانولوله کربنی، دارای خواص فیزیکی و مکانیکی بهتری نسبت به سیمان خالص (تقویت نشده) هستند.

وی افزود: با این حال ویژگی‌های نانوکامپوزیت هیبریدی الیاف شیشه/الیاف باگاس/ سیمان تقویت شده با نانولوله کربنی بهتر از کامپوزیت الیاف شیشه- سیمان است. همچنین الیاف باگاس جایگزین مناسبی برای الیاف شیشه به منظور تقویت کامپوزیت‌ها به شمار می‌آیند.

به گفته‌ی یونسی کردخیلی، نانو لوله‌های کربنی چندجداره، علاوه بر کاهش میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت، موجب بهبود مدول الاستیسیته، مقاومت خمشی و مقاومت به ضربه کامپوزیت‌های الیاف شیشه/الیاف باگاس/ سیمان می‌شوند.

وی عنوان کرد: این نانوذرات کلیه‌ی فضاهای خالی موجود در کامپوزیت را پوشش داده و از آنجایی که دارای خاصیت آبگریزی و مقاومت مکانیکی ذاتی بالا هستند، تأثیر معنی داری بر بهبود ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت‌های بر پایه سیمان خواهند داشت.

این نتایج در مجله‌ی JOURNAL OF FORESTRY RESEARCH (جلد 26، شماره 1، سال 2015، صفحات 247 تا 251) منتشر شده و از همکاری حامد یونسی کردخیلی- عضو هیأت علمی دانشگاه سمنان- شکوه اعتدالی- دانشجوی دکترای مهندسی علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشگاه گرگان- و قربان نیت زاده- دانشجوی دکترای شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات- به دست آمده است.

علاقه‌مندان برای استفاده از حمایت تشویقی ستاد توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری می‌توانند به صفحه حمایت تشویقی مقالات ISI مراجعه کنند.