محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از دو پلیمر زیست سازگار، به مواد پلیمری دست یافتند که در ساخت قطعات، بسته بندی مواد غذایی و صنعت پزشکی کاربرد دارند.
به گزارش روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر : مهسا نعمت الهی مجری طرح گفت: حجم بالای مصرف مواد پلیمری مصنوعی و عمر تخریب پذیری طولانی ‌مدت آنها و به دنبال آن، نگرانی ناشی از بحث آلودگی محیط ‌زیست موجب شده تا تلاش‌هایی برای استفاده از مواد زیست‌تخریب‌پذیر صورت گیرد.
وی “پلی‌لاکتیک‌اسید” (PLA)را پلیمری زیست تخریب پذیر با منشأ طبیعی توصیف کرد و ادامه داد: این ماده علی‌رغم ویژگی‌های بالقوه و قابل توجهی که دارد، بحث شکنندگی آن موجب محدویت مصرف آن شده است. برای بهبود مقاومت در برابر شکنندگی این پلیمر، راهکارهایی توسط پژوهشگران ارایه شده است که هر یک مشکلاتی را به همراه دارد.
نعمت‌الهی از اجرای طرح تحقیقاتی در این دانشگاه خبر داد و یادآور شد: این پژوهش با عنوان “تهیه و بررسی مورفولوژی نانوکامپوزیت پخت دینامیکی شده پلی لاکتیک اسید/لاستیک طبیعی/نانوذره؛ مطالعه برهمکنش نانوذره/پلیمر با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی” اجرایی و در آن از لاستیک طبیعی برای بهبود مقاومت به ضربه PLA استفاده شد.
این محقق با بیان اینکه این لاستیک از انعطاف پذیری بالایی برخوردار است و خود منشا طبیعی دارد، خاطر نشان کرد: محصول نهایی در صورت برخورداری از مورفولوژی مناسب، مقاومت به ضربه بالایی داشته و همچنان زیست سازگار خواهد بود و این موضوع اصلی است که این پژوهش به آن پرداخته است.
وی اضافه کرد: با توجه به عدم سازگاری دو پلیمر سازنده آلیاژ، برای دستیابی به مورفولوژی مطلوب، از راهکارهای متفاوت شامل استفاده از سازگار کننده، نانو ذره و پخت دینامیکی فاز الاستومری به صورت جدا و یا همزمان استفاده شد و این روند خود یکی از نوآوری های پروژه به شمار می آید.
نعمت‌الهی با تاکید بر نتایج این پژوهش خاطر نشان کرد که تهیه آلیاژ PLA/NR در کنار استفاده از سازگار کننده، نانوذره و روش پخت دینامیکی فاز الاستومری، به تنهایی و یا همزمان، هر یک به گونه ای بهبود خواص مورد نظر در محصول را سبب گردیدند. به طوری که در نمونه بهینه، میزان ازدیاد طول و میزان ضربه پذیری به ترتیب بیش از ۸۰ و ۳۰ برابر مقادیر آنها در PLA خالص به دست آمد.
به گفته این محقق، این میزان افزایش بسیار بیشتر از افزایش خواص گزارش شده برای آلیاژهای مشابه است و نتایج این پژوهش می‌تواند در تولید صنعتی مورد استفاده قرار گیرد ضمن آنکه گام‌های جدید تجربی و نظری در شناخت ساختار آلیاژها به منظور کنترل ریزساختار برای دستیابی به خواص معین برداشته شد که به خوبی می‌تواند در ارتقای مرزهای دانش پلیمر به کار گرفته شود.
این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به نحوه اجرای این مطالعات، توضیح داد: این پژوهش از طریق اختلاط دو پلیمر به صورت ساده، در حضور سازگارکننده، نانو ذره و عامل پخت در حالت مذاب انجام شد. ضمن آنکه در هر مرحله به جهت دستیابی به مورفولوژی مطلوب، در ابتدا شرایط فرآیند بهینه گردید و روند کار به گونه‌ای پیش رفت که ترکیب درصد آلیاژ، مقدار نانو ذره و مقدار سازگار کننده بهینه شدند.
وی اضافه کرد: پس از اختلاط، نمونه‌ها برای آزمون‌های شناسایی قالب‌گیری شدند و بر روی نمونه‌ها آزمون‌های رئولوژیکی، میکروسکوپی، گرمایی، مکانیکی و دینامیکی-مکانیکی و همچنین مقاومت به ضربه انجام شد.
نعمت‌الهی خاطر نشان کرد: از دستاوردهای این طرح می‌توان در صنعت بسته بندی مواد غذایی، صنعت پزشکی و ساخت قطعات بهره جست.
وی انتشار دو مقاله ISI در ژورنال‌های با درجه Q۱ و چاپ ۲ مقاله در کنفرانس ملی و بین‌المللی را از دیگر دستاوردهای این مطالعات نام برد و یادآور شد: در این پژوهش، طراحی و تولید آلیاژها و نانوکامپوزیت‌های بر پایه پلیمرهای طبیعی و زیست سازگار انجام شد. استفاده از این مواد، کاهش آلودگی محیط زیست را به همراه دارد؛ چراکه پلیمرهای اصلی به کار برده شده شامل پلی لاکتیک اسید و لاستیک طبیعی است که هر دو منشا طبیعی دارند.
این محقق تاکید کرد: با توجه به طبیعی بودن PLA و ویژگی های مطلوب همچون استحکام و مدول کششیِ بالای آن، انتظار می‌رود در سال‌های آینده به عنوان جایگزین بسیاری از ترموپلاستیک‌های پایه نفتی مورد مصرف قرار گیرد. تهیه آلیاژ از این پلیمر همراه با لاستیک طبیعی و دستیابی به ریز ساختار مناسب شکنندگی این پلیمر را که از ضعفهای آن محسوب می شود در مقایسه با سایر روشها به مقدار قابل توجهی کاهش داد.
وی استفاده از پلیمرهای طبیعی به منظور تهیه آلیاژ و نانوکامپوزیت، افزایش قابل توجه خواص در مقایسه با دیگر آلیاژها و نانوکامپوزیت‌ها و دستیابی به ریزساختار منحصر به فرد را از مزیت‌های رقابتی این طرح نام برد و یادآور شد: دستاوردهای این طرح در صنایعی چون بسته بندی مواد غذایی، صنعت پزشکی، رهایش دارو و ساخت قطعات قابل استفاده می باشد.
این طرح از سوی مهسا نعمت‌الهی دانش آموخته و به راهنمایی دکتر اعظم جلالی آرانی و دکتر حمید مدرس از اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی شده است.