اصلاح سطح نانوذرات پلیمری با مواد زیست‌سازگار توسط محققان ایرانی

پژوهشگران دانشگاه صنعتی اصفهان با اصلاح سطح نانوذرات تیتانیوم دی‌اکسید بوسیله دی‌کربوکسیلیک اسیدهای فعال نوری و زیست‌سازگار حاوی آمینواسیدهای مختلف، خواص سطحی این نانوذرات را از حالت آبدوست به حالت آبگریز تغییر دادند.

به گزارش  ایسنا، اخیرا نانوذرات بعنوان یک پرکننده قوی در ساخت انواع مختلفی از نانوکامپوزیت‌ها پیشنهاد شده‌اند. اما تجمع نانوذرات در بستر پلیمر مهمترین چالش در تولید این نانوکامپوزیت‌هاست. نسبت سطح به حجم بالا در نانوذرات نیرو محرکه شدیدی برای برقراری پیوند و تشکیل تجمع ایجاد می‌کند. واضح است که این عیب موجب پخش غیر یکنواخت نانوذرات در بستر پلیمر و کاهش خواص مکانیکی می‌شود، در نتیجه گستره کاربرد آن‌ها را محدود می‌کند. بنابراین جستجو برای یافتن راهی برای اصلاح سطح نانوذرات موضوع بسیاری از کارهای تحقیقاتی شده است. هدف از اصلاح سطح نانوذرات تیتانیوم دی‌اکسید با کربوکسیلیک اسیدها جلوگیری از تجمع شدید نانوذرات و در نهایت تهیه نانوکامپوزیت‌هایی با خواص بهتر است.

دکتر شادپور ملک پور، عضو هیات علمی دانشکده شیمی دانشگاه صنعتی اصفهان، در مورد نحوه انجام این تحقیقات گفت: در این کار تحقیقاتی سطح نانوذرات تیتانیوم ‌دی‌اکسید با دی‌اسیدهای N،´N-(پیروملیتوئیل)-بیس-L-والین ، N،´N-(پیروملیتوئیل)-بیس-L-متیونین، N،´N-(پیروملیتوئیل)-بیس-L-ایزولوسین و N،´N-(پیروملیتوئیل)-بیس-L-لوسین اصلاح شد. اصلاح سطح نانوذرات تیتانیوم‌ دی‌اکسید در حلال متانول در حضور دی‌اسیدها به مقدار 15 درصد وزنی نسبت به نانوذره تحت امواج فراصوت انجام شد. گروه O-H در اصلاح کننده با گروه هیدروکسیل روی سطح نانوذره واکنش می‌دهد و به این ترتیب دی اسید روی سطح نانوذره قرار می‌گیرد.

وی ادامه داد: در این تحقیق، ساختار نانوذرات اصلاح شده با استفاده از روش‌های طیف‌سنجی FT-IR، XRD، TGA، FE-SEM و TEM تایید شد. FT-IR و TGA نشان دادند که سطح نانوذرات به خوبی اصلاح شده است. نانوذرات تیتانیوم دی‌اکسید با اصلاح سطحشان از حالت آبدوست به آبگریز تغییر می‌کنند. دی‌اسید آلی روی سطح نانوذرات با کاهش انرژی سطح آنها و ایجاد ازدحام فضایی بین نانوذرات، تجمع آن‌ها را کم می‌کند. در نتیجه نانوذرات تیتانیم دی‌اکسید پوشیده شده با دی‌اسیدهای آلی پخش بهتری در پلیمرها خواهند داشت.

ملک پور خاطرنشان کرد: اصلاح سطح نانوذرات مختلف با معرف‌های اصلاح‌کننده دیگر مثل دی‌اسید از پیشنهادهایی است که در راستای این پروژه تحقیقاتی ارائه می‌شود و می‌تواند در دستور کار قرار گیرد. همچنین تهیه نانوکامپوزیت‌های جدید با استفاده از سایر نانوذرات اصلاح شده مانند Al2O3، ZrO2، SiO2، CuO به منظور تولید نانوکامپوزیت‌های پلیمری با خواص مکانیکی و حرارتی بهتر.

به نوشته سایت نانو، به دلیل حضور دی‌اسیدهای زیست سازگار نانوذرات TiO2 اصلاح شده می‌توانند دوستدار محیط زیست باشند. نانوذرات تیتانیوم دی‌اکسید اصلاح شده به صورت مستقیم در تهیه نانوکامپوزیت‌های پلیمری و زمینه غیرقطبی استفاده می‌شوند. نانوکامپوزیت‌های پلیمری بعنوان مواد پوششی، ساختمانی و بسته بندی در حوزه وسیع از کاربردهای مهندسی الکتریکی، هوایی، ساختمانی و خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نتایج این کار تحقیقاتی که توسط پروفسور شادپور ملک پور، عضو هیات علمی دانشکده شیمی دانشگاه صنعتی اصفهان و رقیه عالی زاده فارغ التحصیل کارشناسی ارشد شیمی آلی از دانشگاه صنعتی اصفهان صورت گرفته، در مجله Progress in Organic Coatings منتشر شده است.