تقویت پلاستیک‌های بازیافتی با نانومواد

­به گزارش خبرگزاری صدا وسیما، محققان نشان دادند که با استفاده از نانولوله‌های کربنی می‌توان ساختار پلاستیک‌ها را به‌گونه‌ای تقویت کرد که بعد از بازیافت، همچنان استحکام و کیفیت بالایی داشته باشند.

روش‌های مختلفی را می‌توان برای کاهش اثرات منفی پلاستیک بر محیط‌زیست به کار گرفت که یکی ازآن‌ها، بازیافت و تولید پلاستیک‌های مستحکم‌تر است. پلاستیک‌ها را می‌توان به‌طور گسترده به دو دسته تقسیم کرد.

اول ترموپلاستیک‌ها که می‌توانند در شکل‌های مختلف ذوب شده و شکل بگیرند، هر چند که ذوب مکرر، خواص مکانیکی آنها را تضعیف می‌کند. نوع دوم، ترموست‌ها هستند که شکننده بوده، اما مقاومت بیشتری در برابر ضربه و فشار مکانیکی دارند. به‌طور معمول از الیاف کربن برای تقویت این پلاستیک‌ها استفاده می‌شود.

در این طرح، محققان از نانولوله‌های کربنی که در هم تنیده شده‌اند برای تقویت ساختار پلاستیک استفاده کردند.

آنها دریافتند که مولکول‌های دارای حلقه که در اطراف نانولوله‌های کربنی حضور دارند با آنها به‌صورت شیمیایی پیوند ایجاد می‌کنند که این موضوع، استحکام محصول نهایی را افزایش می‌دهد.

محققان دو نقطه اتصال (دوآمین) را در این حلقه‌ها قرار دادند که به‌صورت کووالانسی با پلیمر پیوند ایجاد کرده و در نتیجه، نانولوله وارد شبکه پلیمر می‌شود.
نانولوله‌های کربنی ساختاری متشکل از ورق‌های گرافنی لوله‌ای شده هستند. پیوند‌های کووالانسی را می‌توان برای اتصال مستقیم یک نانولوله به مولکول‌های دیگر استفاده کرد که باعث می‌شود نانولوله‌ها کمی شکسته شده و دارای نقص ساختاری شوند که به تضعیف نانولوله منجر می‌شود.

راهبرد محققان برای حل این مشکل، استفاده از پیوند مکانیکی است که در آن، یک مولکول حلقه‌ای در اطراف نانولوله قرار می‌گیرد و درنهایت، موجب ادغام نانولوله در شبکه پلیمری می‌شود.

با این کار تمام خواص ماده حفظ شده و در ضمن حداکثر انتقال فشار از ماتریس به بخش تقویت‌کننده را موجب می‌شود.

با احاطه شدن نانولوله با یک حلقه، از تجمع این نانولوله‌ها جلوگیری می‌شود. همچنین این حلقه‌ها حاوی سایت‌هایی هستند که برای تعامل و برهم‌کنش با دیگر مولکول‌ها قابل استفاده است. این پلاستیک تقویت شده حتی پس از ذوب شدن و بازیافت تا چهار بار، خواص مکانیکی خود را حفظ می‌کند.