تولید نانو مواد و نانوکامپوزیت‌های پلیمری هوشمند از طریق روش‌های فیزیکی

محورهای موضوعی : کاربرد شیمی در محیط زیست

آیدا آدینه اصل ¹ , فرزانه غفاری ² , محراب فلاحی سامبران ³

1 - گروه مهندسی شیمی، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران
2 - گروه مهندسی شیمی، واحد اهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اهر، ایران
3 - دانشکده مهندسی شیمی

تاریخ دریافت : 1402/06/11 تاریخ پذیرش : 1402/09/07 تاریخ انتشار : 1402/09/01

کلید واژه: نانوکامپوزیت, نانوتکنولوژی, پلیمرهای هوشمند, تکنیک‌های سنتز,

چکیده مقاله :

طبیعت مملو از نمونه‌هایی از مواد هوشمند یا مواد پاسخگو به محرک است. برگ‌های گیاه Dionaea muscipula می‌توانند حشرات را شکار کنند. برگچه‌های Codariocalyx motoriusو Helianthus annuus می‌توانند به سمت نور خورشید بچرخند. برگ‌های Mimosa pudica هنگام لمس می‌توانند خود را جمع کنند. آفتاب پرست یا اختاپوس بسته به شرایط یا موقعیت محیطی می‌توانند رنگ خود را تغییر دهند. این پدیده‌های طبیعی از دیرباز مورد توجه محققان قرار گرفته و تلاش‌های مختلفی برای تقلید از این رفتار با استفاده از مواد مصنوعی صورت گرفته است. از این نظر، سنتز، خواص و کاربرد پلیمرهای پاسخ‌دهنده به محرک‌ها به یکی از مهم‌ترین خطوط تحقیقاتی علم پلیمر تبدیل شده است. پلیمرهای هوشمند یا پلیمرهای پاسخ‌دهنده به محرک‌ها در نتیجه تغییرات محیطی کوچک، می‌توانند تغییرات قابل برگشت بزرگی در خواص فیزیکی یا شیمیایی از خود نشان دهند. آنها بسته به وضعیت فیزیکی زنجیره می‌توانند به یک محرک منفرد یا چندین محرک مانند دما، pH، میدان الکتریکی یا مغناطیسی، شدت نور، مولکول های بیولوژیکی و غیره پاسخ دهند که باعث ایجاد پاسخ های ماکروسکوپی در ماده می شود، مانند تورم/ فروپاشی یا انتقال‌های محلول به ژل. افزودن نانو پرکننده‌ها می‌تواند عملکرد این پلیمرهای پاسخ‌دهنده به محرک‌ها را (مانند تثبیت شکل، بازیابی شکل، توانایی خود ترمیم شوندگی) به دلیل سطح ویژه بالا، اثرات هسته‌زایی، اثرات تقویت‌کنندگی و عملکردهای ذاتی (مانند هدایت حرارتی، الکتریکی) افزایش دهد. این مقاله سعی دارد مروری بر روش‌های فیزیکی تهیه نانومواد و نانوکامپوزیت پلیمری هوشمند ارائه دهد.

چکیده انگلیسی:

Nature is full of examples of smart or stimuli-responsive materials. Leaves of the Dionaea muscipula (venus flytrap) can capture insects, leaflets of Codariocalyx motorius and Helianthus annuus can rotate under exposure to sunlight, leaves of Mimosa pudica can collapse when shaken or touched and Chamaeleonidae or Octopoda change their color depending on the environmental condition or situation. These natural phenomena have attracted the attention of researchers for a long time, and various attempts have been made to imitate this behavior using synthetic materials. In this sense, the synthesis, properties, and application of stimuli-responsive polymers have become one of the most important research lines of polymer science. Smart polymers or stimuli-responsive polymers undergo large reversible changes, either physical or chemical, in their properties as a consequence of small environmental variations. They can respond to a single stimulus or multiple stimuli such as temperature, pH, electric or magnetic field, light intensity, biological molecules, etc., that induce macroscopic responses in the material, such as swelling/collapse or solution-to-gel transitions, depending on the physical state of the chains. The addition of nanofillers can enhance the performance of stimuli-responsive polymers (e.g., shape stabilization, shape recovery, self-healing ability) due to high specific surface area, nucleation effects, reinforcement effects, and intrinsic functions (e.g., thermal conductivity, electrical conductivity). This research work tries to provide a wide review of physical methods of nanomaterial and smart polymer nanocomposite preparation.