مجله پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران
سال ششم شماره 1 (پیاپی 21، بهار 1400)

برق ریسی، روشی آسان و تطبیق پذیر برای تولید نانوالیاف است. مساحت سطح زیاد، تخلخل تنظیم پذیر و خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب، برخی از ویژگی های نانوالیاف برق ریسی شده است. سلولز به عنوان فراوان ترین پلیمر طبیعی، تاریخچه طولانی در تهیه الیاف دارد. ازآنجا که سلولز ذوب نمی شود، لازم است برق ریسی آن به روش محلولی انجام گیرد. البته برق ریسی مستقیم محلول سلولز نیز با چالش هایی روبه روست؛ اما می توان نخست مشتقات سلولز را محلول ریسی و سپس سلولز اولیه را احیا کرد. زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری، ماندگاری، واکنش پذیری، چگالی کم و آب دوستی، برخی از خواص برجسته نانوالیاف سلولزی برق ریسی شده است که آن را در زمینه های مختلف مانند مهندسی بافت، سامانه های دارورسانی، فرایندهای جداسازی، منسوجات و صنایع غذایی، مستعد کاربرد کرده است. در این راستا، استفاده از آلیاژها و هم چنین نانوکامپوزیت های سلولزی، خواص نهایی این نانوالیاف را بهبود بخشیده و کاربرد آن ها را گسترش داده است.

با نگاهی گذرا به پلیمرهای مورد استفاده در صنایع، می‌توان دریافت که اپوکسی یکی از پرکاربردترین آن‌هاست. استحکام مکانیکی بالا، مقاومت خوب نسبت به مواد شیمیایی و سهولت کاربرد، این ماده را به گزینه‌ای مناسب برایتولید بسیاری از محصولات نظیر چسب‌ها، کف‌پوش‌ها، عایق‌ها و غیره تبدیل کرده است. با این حال در بسیاری از مواقع، مقاومت کم اپوکسی نسبت به ضربه منجر به ایجاد محدودیت‌هایی در به کارگیری این ماده می‌شود. از طرفی دیگر، پلی‌یورتان پلیمری نرم و منعطف است که ذاتا دارای خواص میرایی و حافظه‌ شکلی است. این پلیمر نسبت به اپوکسی مقاومت بالایی در برابر ضربه، ساییدگی یا خراش از خود نشان می‌دهد. بر این اساس انتظار می‌رود که با ایجاد شبکه‌ این دو پلیمر بتوان به خواص مکانیکی، میرایی و حافظه‌ شکلی مطلوبی دست یافت. در این مطالعه سعی بر آن شده است که ضمن بررسی اهداف ساخت این دسته از شبکه‌ها، راه های تقویت آن‌ها و اثراتی که بر خواص مکانیکی، میرایی یا حافظه‌ شکلی داشته‌اند مورد ارزیابی قرار گیرد.

رزین اپوکسی یکی از مهم ترین پلیمرهای حرارتی است که به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی و شیمیایی عالی در صنایع چسب، الکترونیک، مواد کامپوزیت با کارایی بالا، ترکیبات قالب گیری و پوشش ها مورد استفاده قرار می گیرد. افزودن نانوذرات خاک رس اصلاح شده با پلی اکسی پروپیلن دی آمین، دمای پخت را افزایش می دهد و اصلاح سطح نانوذرات خاک رس، می تواند نقش تاخیری در واکنش بین رزین اپوکسی با سخت کننده داشته باشد. در پژوهشی دیگر با افزودن نانوذرات خاک رس اصلاح شده با آمینوسیلان بر رزین اپوکسی نشان داده شد جریان گرمایی افزایش و دمای بیشینه نانوکامپوزیت، مقداری کاهش پیدا می کند. همچنین سرعت واکنش پخت نانوکامپوزیت پرشده با نانوذرات اصلاح شده با مونتموریلونیت (OMMT) بررسی شده است. نتایج نشان می دهد مدل هوری نمی تواند ابتدای واکنش را خوب توصیف کند و همچنین افزودن نانوذرات خاک رس (Cloisite 25A) باعث افزایش انرژی فعال سازی رزین اپوکسی می شود. مدل های متفاوتی برای ارزیابی و توصیف واکنش پخت و مدل سازی نانوکامپوزیت های اپوکسی در حضور نانوذرات خاک رس بررسی شده است. در این پژوهش به معرفی مدلسازی سینتیک پخت نانوکامپوزیت های اپوکسی و اثر اضافه کردن نانوذرات خاک رس و نانوذرات خاک رس بهبود یافته بر مقدار انرژی فعال سازی، سرعت پخت، درجه پخت، جریان گرمایی و مدل سازی سینتیک پخت پرداخته شده است.

پلی الکترولت پلی اکریل آمید (PAM) از مهم ترین و رایج ترین پلیمرهای محلول در آب است که به دلیل خواص متنوع آن بخش قابل توجهی از پلیمرهای سنتزی محلول در آب بر پایه این پلیمر تهیه می شوند. پلی اکریل آمیدها ویژگی های باارزشی مانند لخته سازی، قابلیت دستیابی به وزن های مولکولی زیاد، قیمت مناسب و انحلال پذیری در آب در شرایط مختلف دارند و به طور گسترده در فرایندهای تصفیه آب (به عنوان منعقدکننده، کمک منعقدکننده و لخته ساز) استفاده می شوند. در این پژوهش، پلی الکترولیت های پلی اکریل آمید معرفی شده و روش های سنتز آن ها بررسی می شود. سپس خصوصیات و کاربردهای این مواد در صنایع مختلف و به ویژه تصفیه آب وفاضلاب با بررسی پژوهش های اخیر مطالعه شده و سازوکار عملکرد آن ها بیان می شود. مطالعات نشان می دهد که بازده پلی الکترولیت ها در جداسازی ناخالصی های موجود در آب به ساختار شیمیایی، نوع بار و چگالی توزیع آن در زنجیره پلیمر، وزن مولکولی، نوع اختلاط و زمان آن، pH محلول، غلظت مواد آلاینده، حضور نمک و همچنین خصوصیات محلول بستگی دارد.

چاپ سه بعدی مدت زمان زیادی است که در زمینه‌های مختلف مهندسی، پزشکی، دندان پزشکی، هوافضا و دیگر صنایع مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در حالی که صنعت تولید افزایشی همچنان در حال کشف چاپگرهای سه بعدی جدید، مواد جدید و کاربردهای جدید است، تحقیقات در مورد سایر فناوری‌ها نیز در حال انجام است. از جمله چاپ چهاربعدی کهتوانایی تغییر شکل اشیا چاپ شده سه بعدی را در طول زمان دارد.در واقع در چاپ چهاربعدی، بعد چهارم زمان است. محققان در دانشگاه‌ها نیز مفهوم چاپ پنج بعدی را ارایه دادند. در این فناوری،چاپگرقابلیت ساخت قطعات را در پنج محور مختلف دارد. همچنین در صنایع پزشکی از چاپ پنج بعدی به عنوان بررسی تغییرات فیزیولوژیکی یاد شده است. با توجه به اینکه بیش از نیمی از قطعاتی که توسط روش ساخت افزایشی تولید می‌شوند، از پلیمر ها ساخته شده اند، آگاهی از آخرین فناوریچاپگرها برای پژوهشگران این حوزه مفید خواهد بود.

هیدروژل های تزریقی تخریب پذیر، به طور گسترده در زمینه های متنوع پزشکی – دارویی از جمله تهیه زخم پوش ها، مهندسی بافت و تهیه محمل های رسانش دارو/ سلول و فاکتورهای رشد مورد استفاده قرار گرفته اند. بالاخص،طی دهه گذشته، کاربرد هیدروژل های تزریق پذیر حساس به دما، با توجه به ویژگی هایی از جمله انتقال فاز از حالت محلول به ژل در پاسخ به محرک خارجی، قابلیت شبیه سازی محیط ماتریس خارج سلولی به لحاظ ویژگی های فیزیکی-شیمیایی و زیستی (برای سلول ها) ، وجود مقادیر زیاد آب در ساختار، ایجاد بستری متخلخل جهت کاشت و تکثیر سلول ها و قابلیت انطباق مناسب با نقص های نامنظم به عنوان روش درمان کم تهاجمی، توجه قابل ملاحظه ای را به خود جلب کرده است. این سامانه های آب دوست پلیمری، پیش از استفاده، به صورت محلول آبی و سیال هستند؛ ولی پس از تزریق، تحت شرایط فیزیولوژیک، ضمن انتقال فاز به سرعت ژل می شوند. در این مقاله، ویژگی ها، مزایا و سازوکار ژل شدن هیدروژل های تزریق پذیر حساس به دما به طور خلاصه بیان شده و پس از مرور بخشی از مطالعات صورت گرفته در زمینه کاربرد احتمالی این سامانه ها در حوزه مهندسی بافت طی سال های اخیر، چالش های موجود در این حوزه مطرح می شود.

پلاستیک‌ها مواد بسیار مهمی هستند که امروزه در کلیه ابعاد زندگی بشر به‌صورتی گسترده استفاده می‌شوند. این مواد با قیمت ارزان تولید می‌شوند و وزن سبک و سازگاری فیزیکی و شیمیایی آن‌ها در کاربردهای مختلف و روزمره زندگی، مانند بسته بندی غذاها، ساخت محصولات خانگی و صنعتی، وسایل پزشکی و ساختمانی رایج است. تا سال 2050 برآورده شده که با افزایش 33 میلیارد تنی از پلاستیک برروی کره زمین روبرو هستیم. با توجه به مقاومت زیاد پلیمرها در برابر تخریب فیزیکی و شیمیایی، حضور دایمی این مواد در محیط زیست، برای سلامتی انسان وحیوانات بسیار خطرناک است. روبرو شدن و تماس پیوسته انسان از طریق دهان وپوست با مواد شیمیایی و تنفس آن، نشانه ورود گسترده این مواد به ‌بدن انسان است. از طرف دیگر دور ریزی بی‌حد ضایعات پلاستیکی، بار سنگینی را به سامانه‌های مدیریتی دفع زباله تحمیل کرده به‌طوری که امکان دفع کامل زباله ازمحیط زیست منتفی شده، آلودگی بالقوه درزنجیره مواد غذایی رخ داده است. مساله مهم‌تر این‌که علیرغم ورود خرده پلاستیک ها (میکرو و نانوپلاستیک ها) در اکوسیستم‌های آبی و خاکی، آسیب‌های ناشی ازحضور میکرو و نانو پلاستیک‌ها در محیط زیست، به‌اندازه کافی مورد مطالعه و بررسی قرار نگرفته است. در این مقاله اطلاعات بیشتری از تماس روزمره انسان با ضایعات پلاستیکی و آسیب‌های احتمالی آن بحث می‌شود و مصادیق بی شماری از تماس انسان با میکرو و نانو پلاستیک‌ها در مواد غذایی و خرده‌ریزهای دور ریختنی بررسی خواهد شد و خطرهای ناشی از این تماس‌ها گوشزد می‌شوند. در انتها، پیشرفت‌های اخیر در ارایه نسل جدیدی از پلیمرهای بی‌خطر پایدار معرفی می‌شوند.