موضوع مقاله: نانوکامپوزیت سبز | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # نانوکامپوزیت سبز | مقدمه: پژوهش‌های بسیاری برای توسعه و کاربرد زیست‌کامپوزیت‌های تقویت‌شدهٔ سازگار با محیط زیست برای استفاده در خودرو، ساخت‌وساز، بسته‌بندی و زمینه‌های پزشکی انجام شده‌است. | ## بخش 1: نانوکامپوزیت سبز | در واقع افزودن نانوذرات باعث بهبود ویژگی‌های پلیمر شده، و سبب به‌کار بردن آن‌ها در صنایع خودروسازی و ساخت‌وساز و پزشکی می‌شود. ویژگی‌هایی که به‌طور قابل ملاحظه‌ای بهبود یافته‌اند، شامل افزایش خواص مکانیکی به عنوان مثال، مقاومت، مدول الاستیک و ثبات ابعادی (ویژگی‌های ترمومکانیکی و نفوذپذیری) به عنوان مثال، گاز، آب و هیدروکربن و پایداری حرارتی (کاهش میزان انتشار دود، مقاومت شیمیایی، ویژگی‌های ظاهری سطح، وزن و هدایت الکتریکی است). با کاهش اندازهٔ ذرات فاز پرکننده، سطح ویژه افزایش و متوسط فاصله بین ذرات کاهش می‌یابد و سطح مشترک که مسئول ارتباط بین ماتریس و پرکننده است، افزایش قابل ملاحظه‌ای نشان می‌دهد. در گذشته، علاقهٔ عمده‌ای در استفاده از مواد مصنوعی مانند پلی‌استرهای آلیفاتیک، پلی‌استرهای آلیفاتیک معطر، پلی‌وینیل الکل، پلی‌استایرن، نانو رس، شیشه و الیاف کربن نانولوله‌های کربن و غیره برای تولید نانوکامپوزیت وجود داشت. باتوجه به این نگرانی‌ها تلاش برای پیدایش موادی که می‌توانند بر این چالش‌ها غلبه کنند و باعث حفظ خواص مورد نیاز برای کاربردهای مختلف شوند یک ضرورت است. همچنین از آن‌ها به عنوان یک جایگزین برای حفظ توسعهٔ پایدار اقتصادی و فناوری محیط زیست هستند. امروزه استفاده از کامپوزیت‌های سبز به‌طور گسترده‌ای با توجه به نوآوری مورد نیاز برای توسعهٔ مواد از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر، حفظ مواد اولیهٔ فسیلی، زیست‌تخریب‌پذیری و کاهش در حجم انتشار دی‌اکسید کربن به اتمسفر، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. انتظار می‌رود استفاده از نانوکامپوزیت‌های سبز به منظور بهبود سرعت تولید و سازگاری با محیط زیست افزایش یابد. از مزایای مهم در مورد کامپوزیت‌های سبز سازگاری آن‌ها با محیط زیست زیست‌تخریب‌پذیری و پایداری آن‌ها است. در پایان عمرشان آن‌ها را می‌توان بدون آسیب رساندن به محیط زیست به راحتی دفع یا کمپوست نمود. | ## بخش 2: نانوکامپوزیت سبز | چالش‌های کامپوزیت‌های سبز اساساً شامل چالش‌های هنگام به دست آوردن پلیمرهای سبز که به عنوان ماتریس برای تولید مواد مرکب استفاده می‌شود، است. به پلیمری سبز گفته می‌شود، هنگامی که دارای خواص سازگار با محیط زیست مطلوب مانند قابلیت تجدید و تجزیه‌پذیری باشد. تجزیهٔ زیستی به معنی تخریب پلیمر در محیط طبیعی است که شامل تغییر در ساختار شیمیایی، کاهش خواص مکانیکی و ساختاری و تغییر به ترکیبات دیگر سازگار با محیط زیست است. انواع کامپوزیت‌های سبز کامپوزیت‌های برپایهٔ نشاستهٔ ترموپلاستیک نشاسته یکی از زیست‌پلیمرهاست، که به دلیل فراوانی در طبیعت، قیمت ارزان و آسانی آماده‌سازی و قابلیت تولید فیلم و مواد بسته‌بندی سخت یا نیمه‌سخت از آن، مورد توجه زیادی قرار گرفته‌است. با این وجود، این زیست‌پلیمر معایبی دارد که استفاده از آن را در تولید فیلم و سایر مواد بسته‌بندی محدود می‌سازد. این معایب عبارت‌اند از، مقاومت ضعیف فیلم آن در برابر رطوبت، خواص مکانیکی نسبتاً ضعیف به دلیل آب‌دوستی زیاد نشاسته و تضعیف خواص مکانیکی فیلم در شرایطی مانند رطوبت نسبی زیاد. روش‌های مختلفی برای بهبود خواص فیلم نشاسته وجود دارد که یکی از جدیدترین آن‌ها اختلاط نشاسته با نانوپرکننده‌ها و تولید نانوکامپوزیت‌هاست. کامپوزیت‌های برپایهٔ پلی‌لالکتیک اسید پلی‌لاکتیک اسید (PLA) زیست‌پلیمری گرمانرم و آلیفاتیک خطی است. در اثر پلیمریزاسیون تراکمی این مونومرها یا پلیمر شدن حلقه گشای الکتید می‌توان به پلی‌لاکتیک اسید دست یافت. با وجود مزایای زیادی که پلی‌لاکتیک اسید در مقایسه با سایر زیست‌پلیمرها دارد، استفاده آن در صنعت و رقابت با پلیمرهای صنعتی با چند چالش اصلی روبه‌روست، از جمله: نفوذپذیری زیاد به بخار آب و گازها، دمای ۰ انتقال شیشه‌های Tg (کم، پایداری گرمایی ضعیف، ترد و شکننده بودن که نیاز به اصلاح و بهبود خواص را پیش از استفاده اجتناب‌ناپذیر می‌کند. | ## بخش 3: نانوکامپوزیت سبز | برای غلبه بر این مشکلات می‌توان از راهکارهایی همچون استفاده از نرم‌کننده‌های مناسب، ترکیب با سایر پلیمرها، بهینه‌سازی شرایط تبلور و استفاده از افزودنی‌های مناسب برای تولید انواع کامپوزیت‌ها استفاده کرد. استفاده از نانوذرات و تولید نانوکامپوزیت برای بهبود خواص پلیمرها به دلیل تنوع و اثربخشی زیاد این ذرات بسیار مطرح است. کامپوزیت‌های برپایهٔ سلولز سلولز به عنوان فراوان‌ترین زیست‌پلیمر و مشتقات حاصل از آن از افزودنی‌هایی هستند که سال‌هاست برای تولید چند سازه‌ها و اخیراً نانوچندسازه‌های سبز تماماً زیست‌تخریب‌پذیر از ترکیب الیاف طبیعی با رزین‌های زیست‌تخریب‌پذیر به کار گرفته شده‌اند. سلولز حاصل از محصولات کشاورزی به عنوان یک منبع پلیمرهای زیستی است، که می‌تواند جایگزین پلیمرهای نفتی شود. نانوکامپوزیت‌های سبز با موفقیت با استفاده از استات سلولز (CA) روان‌کنندهٔ تری‌اتیل سیترات (TEC) و خاک رس اصلاح شده از طریق ترکیب مذاب تولیده شده‌است. پلاستیک سلولزی با ۲۰ درصد وزنی استات سلولز خالص و ۲۰ درصد وزنی تری اتیل پالستی سیترات به عنوان ماتریس پلیمری برای تولید نانوکامپوزیت مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد، که نانوکامپوزیت‌های سلولزی مبتنی بر پلاستیک حاوی ۲ و ۰۰ درصد وزنی نانو رس ساختار بهتری نسبت به ۲۰ درصد وزنی نانو رس داشته‌است. اخیراً در پژوهشی، نانوکامپوزیتی بر پایهٔ سلولز و نانو پلی پیرول با فرایند پلیمیزاسیون درجا آماده شد و به عنوان حسگر دمایی بررسی شد. | ## جمع‌بندی | همچنین پژوهش‌هایی در زمینهٔ کاربرد نانوکامپوزیت‌های بر پایهٔ سلولز در مصارف دارویی انجام شده‌است.