باحثون في جامعة شاهرود بايران في إنتاج خشب نانوي

ووفقا لوكالة انباء آنا، مع التوسع السريع لتكنولوجيا المنزل الذكي، تتزايد الحاجة إلى مواد متعددة الأغراض وفعالة لتصنيع المعدات والأثاث الذكي يوما بعد يوم.

وفي هذا الصدد، نجح ماشاء الله رضا كاظمي، عضو هيئة التدريس في كلية الهندسة الكيميائية وهندسة المواد بجامعة شاهرود للتكنولوجيا، بالتعاون مع فريق من الباحثين الدوليين، في تطوير مركب حيوي مبتكر يمكن أن يلعب دوراً مهماً في بناء منازل ذكية وآمنة وموفرة للطاقة.

في هذا البحث تم استخدام دقيق خشب الحور (نفايات متجددة من الغابات والمصادر الزراعية)، وأنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران (MW-CNT) كحشوات موصلة، واللجنين الطبيعي كمادة لاصقة حيوية.

لا يوفر هذا التركيب الفريد خصائص ميكانيكية مثيرة للإعجاب فحسب، بل إنه من خلال إزالة المواد اللاصقة الاصطناعية، يكون أكثر استدامة بيئيًا ويساعد في تقليل التأثيرات البيئية مقارنة بالبولي إيثيلين وكلوريد البولي فينيل (PVC).

يستهدف هذا المركب النانوي الحيوي ثلاثة تحديات رئيسية في بيئة المنزل الذكي على وجه التحديد:

خطر التفريغ الكهروستاتيكي الذي قد يؤدي إلى إتلاف المعدات الحساسة؛

الإدارة الحرارية للمعدات الذكية التي تتطلب نقل الحرارة بشكل فعال؛

انخفاض كفاءة أنظمة التدفئة الإشعاعية منخفضة الحرارة مثل التدفئة تحت الأرضية.

لتحقيق الأداء العالي، تم إخضاع دقيق الخشب أولاً للمعالجة القلوية لإزالة الهيميسليلوز وزيادة تفاعل السليلوز. ثم لعب اللجنين دورًا رئيسيًا في القوة بين أنابيب الكربون النانوية وألياف الخشب من خلال إنشاء روابط هيدروجينية وتفاعلات قوية أثناء عملية الضغط الساخن. كما أدى الخلط الميكانيكي إلى توزيع موحد للأنابيب النانوية في المصفوفة المركبة.

وبناءً على نتائج المختبر، تتمتع هذه المادة الجديدة بأداء فيزيائي وكهربائي ممتاز: قوة الانحناء الساكنة: 126.56 ميجا باسكال، قوة الشد: 118.65 ميجا باسكال، الموصلية الكهربائية: 3.16×10⁵ أوم متر، والموصلية الحرارية: 0.806 واط/متر-كلفن.

هذه الخصائص تجعلها مناسبة للاستخدام في معدات المنزل الذكي، وتدفئة الأسطح، وأغطية الجدران والأرضيات، وحتى الأثاث الإلكتروني.

يظهر تقييم دورة الحياة (LCA) لهذا النانو مركب أن تأثيره البيئي أقل بكثير من تأثير المواد البلاستيكية التقليدية. إن استخدام المواد اللاصقة الحيوية الطبيعية ونفايات الخشب لا يقلل التلوث فحسب، بل يساعد أيضًا في إنشاء سلسلة توريد أكثر استدامة وصديقة للبيئة.

ويمكن أن يمهد هذا الإنجاز الطريق لتغيير كبير في صناعة البناء والتصميم الداخلي وإنتاج معدات المنازل الذكية، ويوفر بديلاً مناسباً للمواد المعتمدة على البترول على طريق تحقيق منازل موفرة للطاقة ومستدامة.