آرشیو مقالات

آرشیو مقالات

استفاده از نانوذرات در پوشش­ ها

استفاده از نانوذرات در پوشش­ ها

ﺳﻪشنبه, 21 خرداد,1398

رتبه بندی این مطلب:
5/0

بسپار/ ایران پلیمر  محصولات صنایع مختلف از قبیل خودروسازی، هواپیما، کشتی، نمای بیرونی ساختمان، مبلمان، مصارف داخلی ساختمان، روزنامه، مجلات و دستگاه­های ذخیره اطلاعات دارای پوشش­ها چه به صورت شفاف و یا پشت پوش هستند. در سال 2012 حدود 6/2 میلیون لاک، پوشرنگ و جوهر چاپ در آلمان تولید شد. این حجم تولید، بیانگر اهمیت این محصولات در زندگی روزمره ماست. از پوشش­ها برای محافظت از سطوح در برابر آسیب­های مکانیکی، شیمیایی و ناشی از شرایط جوی و بهبود ظاهر استفاده می­شود. به منظور پاسخگویی به نیازهای بازار پوشش­ها، صنایع تولیدکننده همواره در تلاش برای بهبود و به­روزرسانی تولیداتشان هستند. بنابراین، در سال­های گذشته از فناوری نانو در صنعت پوشش­ها بسیار استفاده شده است.

سالیان سال است که از افزودنی­های در مقیاس نانو، مانند سولفات باریم و اکسید آهن به منظور ایجاد فام  و یا سیلیکا برای جریان­پذیری بهتر لاک­ها در صنعت پوشرنگ و لاک استفاده می­شود. امروزه از پوشش­های برپایه فناوری نانو به طور مثال برای عامل­دار کردن و اصلاح سطح، ایجاد محافظت در برابر کثیفی و خوردگی، ممانعت از رشد باکتری و اثر جوهر و یا ایجاد طراحی­های متفاوت به­واسطه اثرات ویژه ­ی رنگی استفاده می­شود.

 

پوشش­های حاوی نانومواد

میزان نانومواد در سامانه­ های پوششی وابسته به عملکرد و انتظار مورد نظر از آن­هاست. به طور مثال، برای افزایش مقاومت سایشی یک لاک، باید 3 تا 7 درصد نانومواد به آن اضافه کرد. به ظور معمول، پوشش­ها وابسته به عملکرد نهایی­شان دارای نانوموادی از قبیل دی­اکسید تیتانیوم، دی­اکسید سیلیکون، کربن سیاه، اکسید آهن، اکسید روی و نقره هستند. در عمل، ذرات دارای چندین اندازه هستند. توزیع اندازه ذرات نیز وابسته به کاربرد نهایی آن­هاست. به طور مثال، در پوشش­های مقاوم به خراش، توزیع اندازه ذرات باید بسیار باریک باشد. نانومواد در این­جا به موادی با توزیع اندازه ذرات باریک اطلاق می­شود.

در عمل، همیشه بیشتر از یک اندازه ذرات وجود دارد. قبل از پردازش، اندازه ذرات رنگدانه ها از ده ها تا چندین هزار نانومتر متغیر است.

از نانومواد برای دست­یابی به پشت پوشی  بالاتر، برهم­کنش بهتر بین پوشش و سطح، و دوام بیشتر پوشش استفاده می شود. به دلیل اندازه ذرات کوچک آنها از 100 نانومتر یا کمتر، برخی از نانومواد برای استفاده در سیستم های پوشش شفاف مناسب می باشند. علاوه بر این، شفافیت نانومواد (به عنوان مثال دی­اکسیدتیتانیوم در نور مرئی) باعث ایجاد مواد افزودنی جدید با خواص منحصربه­فرد در پوشش های غیر شفاف می­گردد.

بسته به ساختار نانومواد، از پوشش های حاوی نانومواد به عنوان "نانوکامپوزیت" یا "نانوهیبرید" یاد می­شود. نانوکامپوزیت / نانوهیبرید ترکیبی از چندین ماده هستند که منجر به حصول خواصی متفاوت از خواص تک­تک اجزا می­شود. به این ترتیب، به عنوان مثال، می توان ترکیب خواص متضاد مانند سختی و خاصیت ارتجاعی را به جای سختی و شکنندگی به­دست آورد.

پوشش های حاوی نانومواد، خواص بسیار خوبی نسبت به پوشش های معمولی ارائه می دهند (به عنوان مثال، افزایش مقاومت دندانه­ پذیری(خش و خراش)، انعطاف پذیری بالا، خشک شدن سریع، عدم گسترش پس از تماس با آب، تراوایی بخار آب بالا).

پوشش های حاوی دی­ اکسیدتیتانیوم نورفعال، دارای ویژگی های خود تمیزشوندگی و اثر ضد میکروبی هستند. این سطوح نیز بسیار ضد آب بوده و برای زیرایندهایی ازقبیل آینه، پنجره های خود تمیزشونده، قاب پنجره، آجر، پوشش دیوار، کاشی و شیشه تخت مناسب هستند.

افزودنی­های برپایه نانومواد در پوشش­های جایگزین مناسبی برای افزودنی­های تاخیرانداز شعله حاوی هالوژن که برای محیط خطرآفرین هستند، می­باشند. نانوپوشش­های به طور مستقیم بر روی زیرایند اعمال می­شوند. بر اثر بروز آتش­سوزی، یک لایه سرامیکی در عرض چند ثانیه شکل می­گیرد که در برابر گرما عایق بوده و دود تولیدشده را کاهش می­دهد. از نانولوله­های کربنی در پوشش­های تاخیرانداز آتش استفاده می­شود.

تولید

همانند پوشش­های متداول، پوشش­های برپایه فناوری نانو نیازمند تجهیزات مختلف و کسب استانداردهای لازم قبل از ارائه هستند. وابسته به نوع کاربرد این پوشش­ها، ذرات باید دارای توزیع اندازه باریک باشند. با استفاده از روش سنتز مناسب، می­توان ذراتی با کاربردهای مورد نظر تولید کرد. به طور کلی، دو روش برای سنتز نانوساختارها وجود دارد: روش "بالا به پایین" و "پایین به بالا". به دلیل کاربردهای مختلف، روش­های متفاوتی وجود دارد.

فرایند سل-ژل نقش مهمی را در تولید پوشش­های حاوی نانوساختارها ایفا می­کند. در حین این فرایند، یک سل (یک محلول کلوئیدی با گرانروی بالا) با روش­های اعمال پوشش­های متداول مانند غوطه ­وری، اسپری و یا پوشش ­دهی چرخشی بر روی سطح قرار می­گیرد. ضخامت این لایه بین 5/0 تا 3 میکرون است. در شرایطی خاص، ضخامت این لایه به چند نانومتر رسیده و شفاف است. سپس به منظور افزایش طول عمر، در دمای بالا قرار می­گیرد. به طور مثال، هنگامی­که یک لایه متخلخل SiO2 بر روی یک سطح شیشه­ ای قرار گرفته و در دمای بالا سخت می­شود، یک رفتار ضد انعکاسی در محدوده­ های مختلف طیف از خود نشان می­دهد.

 

منبع: Umwelt Bundesamt

مترجم: مهندس معصومه کاویانی دارانی-دانشجوی دکتری مهندسی رنگ-پژوهشگاه رنگ

 

(ادامه دارد...)

متن کامل این مقاله را که در شماره 200 ویژه نامه پوشرنگ در پایان اردیبهشت ماه منتشر شده است، بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. 

 

 

نوشتن یک نظر

افزودن نظر

x
دی ان ان