ساخت نانوکامپوزیت منعطف و زیست تخریب پذیر توسط محققان ایرانی
کلیک - محققان پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران در پژوهشی که اخیرا در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده، توانستند به فیلم‌های رسانای منعطف، شفاف و زیست تخریب پذیر دست پیدا کنند که می‌تواند در صنایع الکترونیک نوری کاربرد داشته باشد.
در حال حاضر استفاده از محصولاتی با پایه نفتی رواج زیادی یافته و این امر نگرانی‌های زیست محیطی بسیاری شده است. به همین دلیل جایگزین نمودن آنها با محصولاتی با منشا طبیعی و قابل بازگشت به محیط زیست، امری اجتناب‌ناپذیر است.
به منظور جایگزینی محصولاتی با پایه نفتی امروزه استفاده از پلیمرها در قطعات هادی الکتریسیته مورد توجه قرار گرفته است. با در نظر گرفتن لزوم بکار بردن محصولات غیر نفتی، استفاده از پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر در این تجهیزات نیز به مسئله‌ای جذاب مبدل شده و در همین راستا پژوهشگران پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، موفق به تولید نانو کامپوزیت‌هایی با قابلیت منعطف و زیست تخریب شدند.
هدیه فلاحی یکی از محققان این طرح، معتقد است که پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر را قابل استفاده در زمینه پلی لاکتیک اسید است و از خواص مکانیکی خوبی نیز برخوردار می باشد. وی گفت: برای ایجاد هدایت الکتریکی در این پلیمرها باید فلز بکار برده شود که در این بین نانوسیم‌های نقره خواص الکتریکی و نوری چشمگیری را از خود نشان داده‌اند، به همین علت از آنها بطور گسترده‌ای در تحقیقات مختلف شده است.
این محقق افزود: نانوکامپوزیت‌هایی که در این طرح تولید شده‌اند از جنس پلی لاکتیک اسید/ نانوسیم نقره هستند و به علت استفاده از مقادیر ناچیز نانوسیم‌های نقره، هزینه ساخت آنها کاهش داشته است.
فلاحی ضمن تشریح کاربردهای نانوکامپوزیت های رسانا گفت: به طور کلی فیلم‌های رسانا، شفاف، منعطف و زیست تخریب پذیر پلی لاکتیک اسید/نانوسیم نقره در صنایع الکترونیک رسانا و شفاف از جمله ساخت صفحات لمسی و حسگرها، در صنایع پزشکی به منظور تولید حسگرهای تشخیصی و کیت‌های رسانای الکتریسیته و در صنایع نوری در ساخت وسایلی نظیر OLED ها و سلول‌های خورشیدی به کار برده می‌شوند.
فلاحی با ذکر اینکه در این طرح نانوسیم‌های نقره با استفاده از روش پلی ال، سنتز شده و مطالعه دقیقی بر روی اثر متغیرهای واکنش از جمله تاثیر زمان واکنش بر خصوصیات مورفولوژیکی و ساختاری آنها انجام گرفته است، افزود: سپس یک فیلم زیست سازگار، رسانا و منعطف از پلی لاکتیک اسید و نانوسیم نقره با استفاده از روش ریخته‌گری با نشاندن نانوسیم‌های نقره در بستر پلی لاکتیک اسید تولید گردید.
وی ضمن بیان نتایج حاصل از این طرح، خاطر نشان کرد: نتایج حاصله حاکی از آن است که تغییر مدت زمان واکنش تاثیر زیادی بر روی قطر سیم‌ها دارد در صورتیکه طول سیم‌ها را تغییر چندانی نمی‌دهد. علاوه بر این با افزایش مدت زمان واکنش قطر نانوسیم‌ها نیز افزایش پیدا می‌کند.
در ادامه وی ذکر است: از دیگر سو فیلم‌هایی که از نانوسیم‌های ضخیم ساخته می‌شوند، شفافیت بالاتری نسبت به فیلم‌هایی با نانو سیم‌های باریک داشته و در نتیجه می‌توان گفت عامل اصلی تأثیرگذار بر روی شفافیت، قطر نانوسیم‌ها است. همچنین برای مقادیر یکسان از نقره، نانوسیم‌های باریک نسبت به نانوسیم‌های ضخیم از مقاومت سطحی بالاتری برخوردار می‌باشند.
فلاحی خاطر نشان کرد که پلی لاکتیک اسید، ماتریس بسیار عالی برای نانوسیم‌های نقره است، گفت: زیرا فیلم‌های به دست آمده دارای شفافیت عالی و رسانایی الکتریکی فوق العاده بودند، همچنین فیلم‌های نانوکامپوزیتی تهیه شده زیست تخریب پذیر بوده و از انعطاف پذیری عالی، چسبندگی فوق العاده، سطحی صاف و خواص مکانیکی و استحکام کششی بالایی برخوردار می‌باشند.
بر اساس اظهارات وی در این طرح از آزمون‌هایی همچون طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، آزمون میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM)، آزمون طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX)،آزمون سنجش هدایت الکتریکی (Four point probe)، آزمون پراش اشعه ایکس (XRD)، آزمون طیف سنجی نورمرئی فرابنفش (UV-vis)، آزمون خمش (Bending test)، آزمون چسب نواری (Tape test)، آزمون کشش (Tensile)، آزمون میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، آزمون کالریمتری روبشی تفاضلی (DSC) استفاده گردیده است.
فلاحی در پایان گفت: نانو کامپوزیت‌هایی که در مقیاس آزمایشگاهی تولید شده‌اند، نامزدهای بالقوه‌ای به منظور استفاده در حوزه‌های الکترونیک نوری و الکترونیک انعطاف پذیر خواهند بود.
پژوهش فوق توسط هدیه فلاحی فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی صنایع پلیمر پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، دکتر حامد عزیزی، دکتر اسماعیل قاسمی و دکتر محمد کرابی از اعضای هیأت علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران اجرایی شده و نتایج آن نیز در مجله Organic Electronics با ضریب تأثیر ۳٫۳۹۹ چاپ شده است.