تولید نانوکامپوزیت‌ منعطف و زیست تخریب پذیر از سوی محققان کشور

محققان پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران در تحقیقات اخیر خود در مقیاس آزمایشگاهی به فیلم‌های رسانای منعطف، شفاف و زیست تخریب پذیر دست یافتند که از آن می‌توان در صنایع الکترونیک نوری بهره برد.

به گزارش ایسنا، استفاده‌ روزمره از محصولات پایه نفتی نگرانی‌های زیست محیطی بسیاری به وجود آورده است. بنابراین جایگزین کردن آنها با موادی با منشأ طبیعی و قابل بازگشت به محیط زیست اجتناب‌ناپذیر است.

بر این اساس امروزه به کارگیری پلیمرها در قطعات هادی الکتریسیته مورد توجه بسیاری قرارگرفته است. با توجه به ضرورت کاربرد مواد غیرنفتی، استفاده از پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر در این تجهیزات نیز به موضوعی جذاب تبدیل شده است و در این راستا محققان پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران نانو کامپوزیت‌هایی با قابلیت منعطف و زیست تخریب پذیر تولید کردند.

هدیه فلاحی از محققان این طرح پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر را قابل استفاده در حوزه پلی لاکتیک اسید دانست که خواص مکانیکی خوبی دار و گفت: به منظور ایجاد هدایت الکتریکی در این پلیمرها باید از فلزات استفاده کرد که در این میان نانوسیم‌های نقره خواص الکتریکی و نوری فوق‌العاده‌ای از خود نشان داده‌اند که منجر به استفاده‌ گسترده از آنها در تحقیقات مختلف شده است.

این محقق تاکید کرد: نانوکامپوزیت‌های ساخته شده در این طرح از جنس پلی لاکتیک اسید/ نانوسیم نقره هستند و به دلیل استفاده از مقادیر بسیار پایین نانوسیم‌های نقره، هزینه‌ ساخت آنها کاهش یافته است.

فلاحی به تشریح کاربردهای نانوکامپوزیت‌های رسانا پرداخت و 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 جهت ساخت حسگرهای تشخیصی و کیت‌های رسانای الکتریسیته و در صنایع نوری در ساخت وسایلی نظیر OLEDها و سلول‌های خورشیدی کاربرد دارند.

وی با بیان اینکه در این پژوهش نانوسیم‌های نقره به وسیله‌ روش «پلی ال» سنتز شده و مطالعه دقیقی بر روی تأثیر متغیرهای واکنش از جمله اثر زمان واکنش بر ویژگی‌های مورفولوژیکی و ساختاری آنها انجام گرفته است، ادامه داد: سپس یک فیلم زیست سازگار، رسانا و منعطف از پلی لاکتیک اسید و نانوسیم نقره به روش ریخته گری با نشاندن نانوسیم‌های نقره در بستر پلی لاکتیک اسید تهیه شد.

محقق این طرح به بیان نتایج به دست آمده از این مطالعات پرداخت و یادآور شد: نتایج به دست آمده نشان داد که تغییر مدت زمان واکنش تأثیر بسزایی بر روی قطر سیم‌ها دارد در حالی که طول سیم‌ها را تغییر چشمگیری نمی‌دهد. همچنین با افزایش مدت زمان واکنش قطر نانوسیم‌ها افزایش می‌یابد.

وی اضافه کرد: از طرف دیگر فیلم‌هایی که از نانوسیم‌های ضخیم ساخته شده‌اند، شفافیت بالاتری نسبت به فیلم‌هایی با نانو سیم‌های باریک دارند. لذا می‌توان نتیجه گرفت که عامل اصلی تأثیرگذار بر روی شفافیت ، قطر نانوسیم‌ها است. علاوه بر این برای مقادیر یکسان از نقره نانوسیم‌های باریک نسبت به نانوسیم‌های ضخیم مقاومت سطحی بالاتری دارند.

فلاحی با بیان اینکه پلی لاکتیک اسید، ماتریس بسیار عالی برای نانوسیم‌های نقره است، اظهار کرد: چراکه فیلم‌های به دست آمده دارای شفافیت عالی و رسانایی الکتریکی فوق العاده بودند ضمن آنکه فیلم‌های نانوکامپوزیتی ساخته شده زیست تخریب پذیر بوده و انعطاف پذیری عالی، چسبندگی فوق العاده، سطحی صاف و خواص مکانیکی و استحکام کششی بالایی دارند.

به گفته‌ وی در این طرح از آزمون‌هایی نظیر 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 شده است.

فلاحی اضافه کرد: نانو کامپوزیت‌هایی که مقیاس آزمایشگاهی ساخته شد نامزدهای بالقوه‌ای جهت کاربرد در حوزه‌های الکترونیک نوری و الکترونیک انعطاف پذیر خواهند بود.

این تحقیقات از سوی 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 و  نتایج آن کار در مجله‌ Organic Electronics با ضریب تأثیر 3.399 منتشر شد.