معرفی، خواص و کاربردهای نانورس ها

(قسمت دوم)

قسمت اول

در نانورس ها 2 خصوصیت مهم وجود دارد که باعث موفقیت آنها در عرصه صنعت های مختلف شده است:

1- خالص بودن آن که خصوصیات مکانیکی پلیمر را افزایش می دهند؛

2- ظرفیت تبادلی کاتیونی رس که مخلوط شدن با پلیمر را مناسب می کند

هر دو این ویژگی باعث استحکام در پلیمرها می شود. و بطور همزمان مقاومت بالا و شکل پذیری از خود نشان می دهند، در واقع خواصی که با هم در یک جا جمع نمی شوند ولی در نانورس ها وجود دارد.

رس ها را می توان با تغییر یون ها، اشباع کردنشان با عناصر فلزی و تیمار کردنشان با اسیدها، به کاتالیزور مناسب تبدیل کرد. نانورسهایی که از لحاظ تجاری مورد توجه هستند شامل میکا فلورید، مونتموریلونیت و هیدرتالکیت و اکتاسیلیکیت می باشد که اکتاسلیکیت و هیدروتالکیت از لحاظ فیزیکی و قیمت محدودیت دارند و میکافلورید یک رس سنتزی است و مونتموریلونیت تنها رس طبیعی است که بعنوان یک نانورس بیشتر مورد توجه است و از مونتموریلونیت به دلیل داشتن خصوصیات تعلیق، انتشار و پراکندگی خوب و قالب دار شدن معمولا بیشتر از دیگر انواع رس ها استفاده می شود.

مونت موریلونیت رایج ترین نوع رس برای ساخت نانوکامپوزیت ها می باشد. با این حال از انواع دیگر رس می توان برای ساخت نانوکامپوزیت استفاده کرد. این موضوع بستگی به خصوصیات نهایی مورد نظر از محصول دارد.

ساختار

نانورس ها شامل صفحاتی كوچك و نامنظم با ضخامتی در حدود 1 نانومتر و قطر چندصد نانومتری می باشند. ساختار كریستالی آنها عمدتا شامل ساختاری به نام T-O-T می باشد: دو لایه نازك از اتم سیلسیم (چهاروجهی) در طرفین فوقانی و تحتانی و یك لایه آلومینیوم (هشت وجهی). اصولاً این ساختار سه قسمتی یك لایه از نانورس را تشکیل می دهد.

کاربردهای نانورس ها

کاربرد نانورس ها در جاده سازی

یکی از خصوصیات خاک ها انقباض و انبساط و جذب و دفع آب است که مربوط به بخش رس خاک می باشد. رس ها با جذب آب منبسط می شوند و هنگام خشک شدن منقبض می شوند و این عمل بستگی به مقدار و نوع رس دارد. لایه آب هیکروسکوپی دلیل اصلی این خاصیت رس می باشد که برای مقابله با آن بایستی انرژی زیادی مصرف شود که این عمل در سفال سازی انجام می شود. در تثبیت و متراکم کردن خاک از سنگ و مخلوط های حاوی درصد رس پایین استفاده می شود این عمل هزینه زیادی برای احداث جاده ها و سدهای خاکی دربردارد.

نانورس ها موادی هستند که می توانند با از بین بردن آب هیکروسکوپی خاصیت انقباض و انبساط را از ذرات رس بگیرند و در واقع ذرات رسی باخاصیت شن ایجادکنند. از این خاصیت نانورس ها در ساخت جاده های روستایی و زیرسازی جاده های اصلی و همچنین ساخت سدهای خاکی استفاده می شود.

مزایای کلیدی: افزایش ظرفیت باربری، تثبیت دراز مدت خاک، کاهش جذب مجددآب، کاهش اتلاف شن، صرفه جویی در هزینه با استفاده از خاک های محلی، صرفه جویی در وقت، کارکرد ماشین آلات و هزینه سوخت، توسعه قابلیت آمد و شد و شرایط بهتر رانندگی در هوای بارانی، کاهش گرد و غبار تا 90 درصد و ایجاد شرایط امن تر رانندگی، تیمار نمودن دائمی خاک و عدم نیاز به تیمار مجدد سطح.

کاربرد نانورس ها در بیابان زدایی

برای کنترل فرسایش پذیری خاک و مهار بیابانزایی از مواد نانو رس استفاده می شود. استفاده از نانو رس ها کاهش مصرف آب، افزایش جوانه زنی بذر و افزایش عملکرد محصول در خاکهای شنی را به دنبال دارد.

جلوگیری از پراکنش گرد و غبار و ریزگردها، جلوگیری از بیابانزایی، اصلاح بافت خاک و ایجاد خاکدانه سازی، جلوگیری از ایجاد طوفان شن، جلوگیری از مدفون شدن آبادیها در زیر توده های شن، جلوگیری از پرشدن کانالهای آبرسانی و قنوات توسط شن و ماسه، جلوگیری از وارد آمدن صدمات ناشی از ریزگردها به تاسیسات نظامی و صنعتی، از مزایای نانورس هایی است که برای کنترل فرسایش بادی در سطح خاک استفاده می شود.

کاربرد نانورس ها در پزشکی و داروسازی

استفاده از نانورس ها راهکاری نو برای پیشبرد استفاده از فناوری نانو در پزشکی است. استفاده از نانورس ها به عنوان رهاکننده های دارویی مورد توجه قرار گرفته است. نانورس ها در داروها می توانند: یک دارو را از تخریب محافظت کنند، جذب دارو را از طریق تسهیل توزیع آن از غشای روده افزایش دهند، باعث تعدیل اثر بدن بر دارو شده و توزیع بافتی را تغییر دهند.

نانوکامپوزیت های پلیمری رس

پلیمرهایی که با نانورس ترکیب شده اند در مقایسه با مواد پلیمری رایج نسبت به گرما و حرارت مقاوم تر می باشند و قابلیت بیشتری در کندکردن برافروختگی و تغییر شکل پذیری کمتری در هنگامی که در معرض دمای بسیار بالا با مواد شیمیایی قرار می گیرند از خودنشان می دهند. نانوکامپوزیت هایی که با استفاده از نانورس ها ساخته می شوند، هدایت الکتریکی و وضوح نوری بهتری نیز نشان می دهند.

همان طور که گفتیم یکی از پیامدهای مهم طبیعت باردار شده ی نانورس ها، برای مثال توانایی جابه جایی یون است که آنها به طورکلی آبدوست می باشند و از این رو به طور طبیعی با طیف وسیعی از پلیمرها سازگار نمی باشند. یک عملکرد ضروری برای تشکیل نانوکامپوزیت های پلیمر-رس،تغییر قطبیت رس و تبدیل آن به مواد آلی دوست می باشد.

منبع:  nano-  gsi-  vista-  sampadcity- nanocor-nanoclub* nano-edu*nanoclay-- نرم افزار nanopolice

کتاب آشنایی با فناوری نانو1 مقیاس نانو، ابزارها، نانومواد، رویکردهای ساخت-سلیمی،طاهری،احمدوند