فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: آیروژل‌های نانوسلولزی مواد جامد، متخلخل و با اندازه‌ منافذ نانومتری هستند که از جایگزینی مایع (هیدروژل) با گاز تشکیل شده‌اند. تهیه‌ی آیروژل‌های نانوسلولزی شامل دو مرحله اصلی تهیه هیدروژل از یک محلول و حذف حلال از طریق تصعید به روش خشک‌کردن انجمادی یا فوق بحرانی با تبادل حلال انجام می‌شود. این مواد به واسطه‌ی ویژگی‌های مطلوب نظیر دانسیته فوق سبک، ساختار متخلخل، زیست ‌تخریب‌پذیر و دوست‌دار محیط زیست بودن، طیف کاربردی گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله پزشکی، دارویی، نظامی، دفاعی و ... دارند. به رغم مزایای فوق، دارای معایبی همچون قابلیت اشتعال‌‌ در معرض حرارت یا آتش نیز هستند که کاربرد آن‌ها را در بسیاری از موارد محدود می‌کند. بنابراین اصلاح نانوالیاف سلولزی با مواد کندسوزکننده امری ضروری به نظر می‌رسد.مواد و روش‌ها: برای تولید آیروژل‌های نانوسلولز، ژل نانوسلولز با غلظت 2 درصد وزنی، از شرکت نانونوین ‌پلیمر تهیه شد. به منظور کندسوز کردن آیروژل‌های نانوسلولزی، سدیم‌بی‌کربنات‌ به میزان 20 درصد وزن خشک ژل نانوسلولز، به آن افزوده شد. سوسپانسیون حاصل به مدت 30 دقیقه، روی همزن مغناطیسی با سرعت 1200 دور‌ در دقیقه قرار گرفت تا هیدروژل یکنواختی تشکیل شود. سپس هیدروژل‌های نانو سلولز شاهد (CNF) و تیمار شده با سدیم‌بی‌کربنات‌ (CNF+SBC) در قالب‌های مسی ریخته شد و به مدت 24 ساعت در یخچال با دمای 2 درجه سانتی‌گراد قرار گرفت. پس از آن، قالب‌ها از یخچال خارج و جهت انجماد سریع، مستقیما به حمام نیتروژن مایع منتقل شدند. بلافاصله قالب-های موردنظر به مدت 48 ساعت، در دستگاه خشک‌کن انجمادی قرار گرفته و آیروژل نانوسلولزی شاهد و تیمار‌شده با سدیم‌بی‌کربنات‌ تهیه شدند.یافته‌ها: نتایج حاصل از طیف FTIR، حضور سدیم‌بی‌کربنات در ساختار آیروژل‌های کندسوز شده را تایید کرد. همچنین، بر اساس مشاهدات SEM و BET، مشخص شد که این ماده در آیروژل نانوسلولزی موجب کاهش تخلخل و مساحت سطح ویژه گردید. در بررسی ویژگی‌های حرارتی آیروژل‌ها گزارش شد که آیروژل‌های نانوسلولزی شاهد پایداری حرارتی کمتری نسبت به آیروژل‌های نانو سلولزی کندسوز داشتند و باقیمانده نمونه‌های تیمار شده حدود 30 درصد بیشتر از آیروژل‌های نانوسلولزی شاهد بود. آزمون اشتعال‌پذیری نیز صحت این ادعا را تایید کرد و حضور دی‌اکسید‌کربن با محدود کردن اکسیژن مورد نیاز در حین فرآیند اشتعال محدود، از سوختن بیشتر آیروژل جلوگیری کرد. ساختار بلوری سلولز در آیروژل‌های نانو سلولزی حاوی سدیم‌بی‌کربنات نسبت به شاهد، بدون تغییر باقی ماند و مقاومت و مدول فشاری آیروژل تیمار شده به دلیل کاهش درجه بسپارش، نسبت به آیروژل نانوسلولز شاهد کاهش یافت. برای این محصول می‌توان کاربردهایی اعم از صنعت ساختمان‌سازی یا عایق حرارتی در صنایع نفت و گاز و نساجی و ابزارهای ذخیره و تولید انرژی متصور شد. نتیجه‌گیری: به ‌طور‌‌کلی تیمار سدیم‌بی‌کربنات به تولید آیروژل‌های نانو سلولزی سبک و کندسوز‌ انجامید که کاملاً سبز و دوست‌دار محیط زیست می‌باشد.