فناوران یک شرکت نانویی موفق شدند با طراحی و تولید نیدر اکسترودر غیرمتقارن بومی، گامی بزرگ در توسعه تولید داخلی مواد پلیمری با ذرات نانومتری بردارند.
به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، محققان یک شرکت دانش بنیانی توانستند با تولید نیدر اکسترودر غیرمتقارن بومی، گامی بزرگ در توسعه تولید داخلی مواد پلیمری با ذرات نانومتری بردارند.
این دستگاه میتواند کیفیت کامپاندهها را ارتقا دهد و از تشکیل تودههای ناخواسته پودر در ماتریسهای پلیمری جلوگیری کند.
در صنایع پلیمری، اختلاط یکنواخت و دقیق مواد، به ویژه زمانی که ذرات با ابعاد نانومتری وارد ماتریس پلیمری میشوند، یکی از چالشهای اصلی محسوب میشود.
در بسیاری از کاربردها، تجمع ذرات و تشکیل کلوخهها، علاوه بر کاهش خواص مکانیکی و حرارتی محصول نهایی، میتواند فرآیند تولید را مختل کند و هزینهها را به شدت افزایش دهد.
همین موضوع باعث شده است که نیاز به تجهیزات پیشرفتهای که بتوانند اختلاط پیوسته و مؤثر مواد پلیمری را تضمین کنند روز به روز بیشتر احساس شود.
این شرکت با درک این ضرورت، اقدام به تولید یک نیدر اکسترودر غیرمتقارن کاملاً بومی کرده است که قادر است ذرات نانومتری را بدون ایجاد توده در ماتریس پلیمر پراکنده کند و کیفیت محصولات نهایی را به طرز چشمگیری ارتقا دهد.
یکی از دستاوردهای برجسته این شرکت، تولید کامپاندههای حاوی کربنات کلسیم با کیفیت بالا است. این کامپاندهها با استفاده از نیدر بومی شده، توانستهاند نایلکسهایی با ۷۰ درصد کربنات کلسیم و مقاومت کششی ۱۲.۲ مگاپاسکال ایجاد کنند؛ محصولاتی که قابلیت استفاده در تولید کیسههای فروشگاهی و بستهبندیهای مقاوم را دارند.
علاوه بر این، آلیاژهای پلیمری تولید شده با نیدر غیرمتقارن توانستهاند ترکیبات حاوی افزودنیهای نانویی را با سه گرید مختلف پلیاتیلن – سبک، خطی و سنگین – مخلوط کرده و نمونههایی با مقاومت مکانیکی ۱۹.۵ مگاپاسکال ارائه دهند. این در حالی است که تولید مشابه با استفاده از اکسترودرهای دو مارپیچ سنتی، مقاومت مکانیکی تنها ۶.۵ مگاپاسکال داشته است؛ تفاوتی که نشاندهنده کارایی بالای فناوری بومی است.
نیدر اکسترودر غیرمتقارن، برخلاف اکسترودرهای رایج، از حرکت همزمان چرخشی و رفت و برگشتی ماردونها بهره میبرد. این مکانیزم امکان اختلاط شدید و مؤثر مواد پلیمری و همچنین مواد پودری را فراهم میکند و باعث میشود زمان ماند مواد در دستگاه کاهش یافته و تجزیه پلیمر یا تشکیل ژل به حداقل برسد. نسبت طول به قطر در این دستگاه کمتر از ۲۰ است و این ویژگی باعث میشود که حتی تحت کمترین تنش برشی، ذرات نانو به طور یکنواخت در ماتریس پلیمری پراکنده شوند.
پیش از این، طراحی و ساخت نیدرهای غیرمتقارن در انحصار شرکت سوئیسی BUSS بود و به دلیل قیمت بسیار بالای این تجهیزات – ۱۰ تا ۱۵ برابر بیشتر از دستگاههای دو مارپیچ – استفاده از آن برای بسیاری از تولیدکنندگان داخلی غیرممکن بود.
این شرکت با ارائه نسخه بومی و قابل دسترس، ضمن کاهش وابستگی به واردات، امکان بهرهگیری گسترده از این فناوری پیشرفته را برای تولیدکنندگان داخلی فراهم کرده است.
کارکرد نیدر غیرمتقارن به گونهای است که اختلاط مواد پلیمری و افزودنیهای نانویی با بیشترین کارایی انجام شود.
این ویژگی به ویژه در تولید کامپاندههای پیچیده و آلیاژهای حساس اهمیت دارد، جایی که کوچکترین نقص در اختلاط میتواند منجر به افت کیفیت و عملکرد محصول نهایی شود.
با استفاده از این دستگاه، تولیدکنندگان میتوانند ترکیباتی با یکنواختی عالی و خواص مکانیکی بهینه تولید کنند که پاسخگوی استانداردهای بالای صنعتی و کاربردهای پیشرفته باشد.
یکی دیگر از مزایای برجسته نیدر بومی، توانایی ایجاد ذرات نانومتری بدون تجمع و تشکیل کلوخه است. این قابلیت برای تولید محصولات پلیمری پیشرفته، مانند بستهبندیهای مقاوم، پوششهای عملکردی، قطعات الکترونیکی و مواد کامپوزیتی اهمیت دارد. با کنترل دقیق اندازه ذرات و توزیع یکنواخت آنها، خواص نهایی محصول در سطح نانو بهبود یافته و امکان بهرهبرداری از قابلیتهای منحصر به فرد نانوذرات فراهم میشود.
از نظر اثرگذاری در مقیاس صنعتی، نیدر غیرمتقارن تولید شده توسط این شرکت، میتواند زمان فرآیند اختلاط را کاهش دهد، راندمان تولید را افزایش دهد و اتلاف انرژی و مواد را به حداقل برساند. این مزایا نه تنها هزینههای تولید را کاهش میدهند، بلکه امکان دستیابی به محصولات با کیفیت و خواص یکنواخت در حجم بالا را فراهم میکنند.
نقش این دستگاه در حوزه فناوری نانو نیز برجسته است. با توانایی توزیع دقیق نانوذرات در ماتریسهای پلیمری، این نیدر به تولیدکنندگان امکان میدهد تا خواص مکانیکی، حرارتی و شیمیایی محصولات را تا سطح نانومتری بهینهسازی کنند.
این دستاورد، افق جدیدی در توسعه مواد پیشرفته نانویی، کامپوزیتها و پوششهای صنعتی باز کرده و توانایی صنایع پلیمری کشور را برای تولید محصولات با کیفیت جهانی ارتقا میدهد.