اصلاح سطوح پلیمری در مقیاس نانومتری با سامانه ایرانی مبتنی بر پلاسما

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما ، یکی از شرکت‌های دانش‌بنیان مستقر در مرکز رشد دانشگاه شهید بهشتی با تکیه بر بیش از یک دهه تجربه تحقیقاتی، موفق به طراحی و ساخت سامانه‌ای مبتنی بر فناوری پلاسما شده است که امکان اصلاح و فعال‌سازی سطوح را در ابعاد نانومتری فراهم می‌کند. این دستگاه با توان پردازش رول‌هایی تا سه متر و سرعتی تا ۴۰۰ متر بر دقیقه، می‌تواند خواص کلیدی سطوح پلیمری و فلزی را بهبود دهد؛ از جمله افزایش چسبندگی، رنگ‌پذیری، آب‌دوستی و ایجاد گروه‌های فعال شیمیایی روی سطح. کاربرد این فناوری در حوزه‌هایی مانند چاپ، بسته‌بندی، تولید کامپوزیت و اصلاح منسوجات، نمونه‌ای از نقش فزاینده پلاسما در صنایع پیشرفته کشور است. توسعه این دستگاه می‌تواند نیاز صنایع داخلی به تجهیزات وارداتی در حوزه اصلاح سطح و فرآیند‌های نانومقیاس را کاهش دهد.

پلاسما حالتی از ماده است که در آن گاز به صورت کامل یا جزئی یونیزه شده و شامل مولکول‌ها، یون‌ها و الکترون‌های آزاد است. این محیط به دلیل وجود ذرات باردار، به میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی واکنش نشان می‌دهد و می‌تواند در اثر تحریک، ذرات پرانرژی تولید کند. برخورد این ذرات با سطح مواد سبب شکستن پیوندها، ایجاد رادیکال‌های آزاد و فعال شدن سطح می‌شود، بدون آنکه ساختار توده‌ای ماده دستخوش تغییر شود. همین ویژگی باعث شده پلاسما به ابزاری کلیدی برای اصلاح سطح در صنایع نساجی، چاپ، بسته‌بندی، الکترونیک و ساخت کامپوزیت‌ها تبدیل شود.

اصلاحات ایجادشده توسط پلاسما می‌تواند شامل افزایش انرژی سطحی، بهبود رطوبت‌پذیری، کاهش بار‌های الکترواستاتیکی، افزایش چسبندگی، بهبود جذب مواد شیمیایی، افزایش کارایی پوشش‌دهی و ایجاد ساختار‌های نانومقیاس باشد. این اصلاحات، ویژگی‌هایی هستند که در بسیاری از صنایع، کیفیت محصول نهایی را تعیین می‌کنند.

این دستگاه ایرانی به منظور انجام طیف وسیعی از پردازش‌های سطحی طراحی شده است. این دستگاه با استفاده از الکترود‌های سرامیکی، یک تخلیه الکتریکی پایدار و یکنواخت ایجاد می‌کند که امکان پردازش سطحی مواد مختلف از جمله پلیمرها، پلاستیک‌ها و رول‌های فلزی را فراهم می‌کند.

یکی از ویژگی‌های مهم این دستگاه، ایجاد تغییرات در مقیاس نانومتری روی سطح مواد است. در حین پردازش پلاسمایی، گروه‌های فعال مانند هیدروکسیل و اکسیژنی روی سطح باقی می‌مانند که منجر به افزایش انرژی سطحی و بهبود قابلیت پیوند رنگ، چسب و سایر پوشش‌ها می‌شود. این تغییرات خصوصاً برای صنایع چاپ و بسته‌بندی، که یکنواختی و دوام چسبندگی جوهر اهمیت بالایی دارد، حیاتی است. این دستگاه توانایی پردازش رول‌هایی با عرض ۴۰ سانتی‌متر تا ۳ متر و سرعت صفر تا ۴۰۰ متر بر دقیقه را دارد؛ ویژگی‌ای که آن را مناسب واحد‌های صنعتی بزرگ و خطوط تولید پرسرعت می‌سازد. علاوه بر این، این دستگاه قابلیت پردازش انواع فیلم‌های پلیمری شامل PE، PP، PET، PVC، پلی‌کربنات، نایلون و پلی‌استایرن را داراست.

یکی از تمایز‌های مهم این دستگاه نسبت به روش‌های معمول اصلاح سطح، امکان ایجاد ساختار‌های نانومقیاس و تغییرات کنترل‌شده در لایه‌های سطحی مواد است. ایجاد این تغییرات نانویی نه‌تنها موجب افزایش چسبندگی و رنگ‌پذیری می‌شود، بلکه می‌تواند مسیر‌های شیمیایی تازه‌ای را برای پیوند و واکنش فراهم کند.

افزایش چسبندگی و رنگ‌پذیری، اصلاح سطوح پلیمری و منسوجات، بهبود خواص ضد الکتریسیته ساکن، بهینه‌سازی چسبندگی در تولید کامپوزیت‌ها، پلیمریزاسیون و رسوب‌گذاری، ایجاد ساختار‌های نانو از جمله کاربرد‌های این دستگاه به شمار می‌رود. این کارکرد‌ها نشان می‌دهد که این دستگاه نه تنها برای صنایع چاپ و بسته‌بندی، بلکه برای تولیدکنندگان کامپوزیت، کارخانه‌های نساجی و حتی صنایع پیشرفته نیازمند اصلاح سطح، کاربرد مستقیم دارد.