آشنایی با نانو کامپوزیت های پلیمری

مقدمه ای برای نانو کامپوزیت های پلیمری

نانوکامپوزیتهای پلیمری نسل جدیدی ازمواد هستند که شامل یک ماتریس پلیمری و کمتر از ۱۰ درصد وزنی از یک تقویت کننده نانومتری می باشند. تقویت کننده های نانومتری به علت داشتن نسبت طول به قطر زیاد، ابعاد بسیار کوچک و میزان سطح بسیار بالا در مقایسه با تقویت کننده های معمولی نظیر الیاف شیشه و تالک،‌ در سطح بارگذاری (loading) کمتری باعث بهبود خواص مورد نظر گردیده و مسائل مربوط به تقویت کننده های رایج نظیر افزایش وزن ،‌ نقایص سطحی و مشکلات فرآیندی در آنها کمتر دیده می شود.

 

خواص نانوکامپوزیت‌ها

نانوکامپوزیت‌ها در مقادیر ۵-۲ درصد وزنی، خواص پلیمرهای خالص را به طرز قابل توجهی بهبود می‌دهند. این ارتقای خواص عبارتند از:  

• خواص عبور پذیری مانند نفوذپذیری و مقاومت در برابر حلال‌ها؛   
• خواص نوری
• هدایت یونی
• پودرهای نانوکامپوزیت نسبت سطح به حجم بالایی دارند. این نسبت در حالت بیشکل نسبت به حالت بلوری، بیشتر است.
• کسر زیادی از اتمها در سطح ذرات پودرهای نانوکامپوزیت و یا در مرز دانه های ریزساختار نانوکامپوزیت ها قرار دارند.

خواص دیگر حاصل از ساختار لایه‌ای نانو سیلیکات‌ها در نانوکامپوزیت‌های پلیمری عبارتند از:

افزایش پایداری حرارتی و مقاومت در برابر شعله (آتش) در مقادیر بسیار کم پرکننده

نانوکامپوزیت‌های مورد استفاده در صنعت پلاستیک، قیمت پایین نانوکلی(clay)  نسبت به سایر پرکننده‌های نانو و امکان استفاده از روش اختلاط مذاب در پلاستیک‌ها

 

مشکلات نانو کامپوزیت ها

عدم توزیع یکنواخت فاز دوم در فاز زمینه در نانوکامپوزیت ها، خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها را کاهش می دهد. تجمع ذرات پودر بسیار ریز در نانوکامپوزیت ها موجب افزایش انرژی سطحی آنها شده، کاهش خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها را به دنبال دارد.

همچنین استفاده از مواد شیمیایی گران قیمت برای توزیع یکنواخت فاز دوم در داخل فاز زمینه و جلوگیری از بهم چسبیدن ذرات پودر نانوکامپوزیتی و ساخت نانوکامپوزیت هایی با ریزساختاری همگن و خواص مکانیکی بالا، باعث غیراقتصادی شدن و همچنین پیچیده تر شدن فرآیند می گردد.

 

کاربردهای نانوکامپوزیت ها

• قطعات داخلی و خارجی خودرو
• بسته بندی های مقاوم در برابر نفوذ گازها و بخارات
• الیاف مستحکم برای صنعت نساجی
• ابزارآلات صنعتی و لوازم خانگی