استفاده از فناوری نانو در ساخت کامپوزیت‌‌های سیمانی در دانشگاه سمنان

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از روابط عمومی ستاد نانو، کامپوزیت‌های سیمانی یکی از متداول‌ترین کامپوزیت‌های مورد استفاده در صنعت ساختمان است. به رغم مزایای متعدد این نوع کامپوزیت، مانند عدم انتشار فرمالدهید (به عنوان گاز سمی)، مقاومت زیاد در برابر آتش و نیز خاصیت عایق صوتی و حرارتی، یکی از معایب اصلی آنها، مقاومت کم در مقابل ضربه‌ نسبت به سایر انواع کامپوزیت‌ است.

محققان در این طرح به بررسی قابلیت استفاده از پسماندهای گیاه نیشکر، موسوم به باگاس به همراه نانولوله‌های کربنی، به عنوان ماده‌ تقویت کننده در کامپوزیت‌هایی بر پایه سیمان پرداخته‌اند.

به گفته دکتر حامد یونسی کردخیلی، به منظور ارتقای ویژگی‌های مکانیکی کامپوزیت‌های سیمانی، عموماً از تقویت کننده‌های سنتزی مانند الیاف شیشه استفاده می‌شود. این الیاف سنتزی، بهبود قابل توجه ویژگی‌های فیزیکی (کاهش میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت) و مکانیکی (افزایش مقاومت‌های خمشی، کششی و ضربه) پنل‌های سیمانی را به دنبال دارد.

با این حال، به دلیل معایب الیاف سنتزی، به ویژه الیاف شیشه، از قبیل عدم سازگاری با محیط زیست، هزینه بالا، ایجاد حساسیت‌های پوستی و

خوردگی دستگاه‌های تولیدی، توجه محققان به سمت استفاده از الیاف طبیعی جلب شده است.

در این پژوهش، نانولوله‌های کربنی و باگاس به عنوان تقویت کننده‌های جدید در کامپوزیت‌های الیاف شیشه- سیمان استفاده شده است. نتایج نشان داده که ترکیب پیشنهادی می‌تواند به عنوان تقویت کننده‌‌ای جدید، در صنعت سیمان و به عنوان جایگزین الیاف شیشه مورد استفاده قرار گیرد.

این امر علاوه بر کاهش هزینه‌ تولید، موجب کاهش دانسیته‌ کامپوزیت و افزایش عمر دستگاه‌های تولید می‌شود. از سوی دیگر، افزایش بهره‌وری از ضایعات نیشکر از دیگر فواید استفاده از نتایج این طرح است. پسماندهای نیشکر، حجم زیادی از پوشش زراعی مناطق جنوب کشورمان را در برمی‌گیرد و تا کنون هیچ کاربرد تجاری برای آن ارائه نشده و تنها در مزارع سوزانده می‌شوند.

یونسی کردخیلی در مقایسه‌ بهبود خواص نمونه‌های مختلف بررسی شده عنوان کرد: «کلیه‌ کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف شیشه و الیاف باگاس یا نانولوله کربنی، دارای خواص فیزیکی و مکانیکی بهتری نسبت به سیمان خالص (تقویت نشده) هستند. با این حال ویژگی‌های نانوکامپوزیت هیبریدی الیاف شیشه/الیاف باگاس/ سیمان تقویت شده با نانولوله کربنی بهتر از کامپوزیت الیاف شیشه- سیمان است. همچنین الیاف باگاس جایگزین مناسبی برای الیاف شیشه به منظور تقویت کامپوزیت‌ها به شمار می‌آیند».

به گفته‌ وی، نانو لوله‌های کربنی چندجداره، علاوه بر کاهش میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت، موجب بهبود مدول الاستیسیته، مقاومت خمشی و مقاومت به ضربه کامپوزیت‌های الیاف شیشه/الیاف باگاس/ سیمان می‌شوند.

این نانوذرات کلیه فضاهای خالی موجود در کامپوزیت را پوشش داده و از آنجایی که دارای خاصیت آبگریزی و مقاومت مکانیکی ذاتی بالا هستند، تأثیر معنی‌داری بر بهبود ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت‌های بر پایه سیمان خواهند داشت.

این نتایج از همکاری حامد یونسی کردخیلی، عضو هیئت علمی دانشگاه سمنان، شکوه اعتدالی، دانشجوی دکترای مهندسی علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشگاه گرگان و قربان نیت زاده، دانشجوی دکترای شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات به دست آمده است.