فروشگاه چاپ سایمان ☘
13930829000050_photoi

بعضی کاربردهای نانو مواد در صنعت کاغذ

بعضی کاربردهای نانو مواد در صنعت کاغذ

 

 

علوم و فناوري‌نانو موجب تحول در علم مواد شده و توسعة گستره‌اي از مواد جديد و بهبود يافته به‌وسيله نانوساختارها را به دنبال دارد. اين پيشرفت‌ها براي صنعت كاغذ مي‌تواند از اهميت حياتي برخوردار باشد.

 
با كاهش ابعاد نانومواد به پايين‌تر از طول بحراني، رفتارهاي كاملاً متفاوتي از آنها مشاهده مي‌شود.
استفاده از خواص مواد در مقياس نانو، امكان ساخت مواد و ابزار با كارآيي و خواصي كه دسترسي به آنها قبلاً ممكن نبوده است را فراهم مي‌سازد.

 
نانوساختارها در اشكال مختلفي از جمله پوشش، پودر، كامپوزيت و ديگر شكل‌ها باعث ايجاد تحول در شماري از بخش‌هاي صنعتي از جمله موارد زير مي‌شوند:
پوشش‌ها و رنگ؛
حفاظت در برابر خوردگي؛
حفاظت زيست‌محيطي؛
چسب و پليمرهاي رسانا؛
دارورساني؛
مواد زيست‌سازگار؛
حفاظ‌هاي كاركردي؛
سطوح هوشمند خود تميزكننده؛
چاپ كاركردي؛
مخابرات نوري؛
جوهر و كاغذهاي الكترونيكي؛
منابع انرژي قابل حمل؛
تصفيه آب؛

 

 

 
نانو مواد شامل موارد زير هستند:

خوشه‌هاي اتمي (نقاط كوانتومي، ماكرومولكول‌هاي معدني، نقاط نانومتري)؛
گلوله‌هايي با ابعاد كمتر از 100 نانومتر (مواد نانوبلوري، نانوفازي و نانوساختاري)؛
اليافي با قطر كمتر از 100 نانومتر (نانوميله‌ها، نانوصفحه‌ها، نانولوله‌ها، نانوالياف و سيم‌هاي كوانتومي)؛
فيلم‌هايي با ضخامت كمتر از 100 نانومتر؛
نانوحفره‌ها؛
نانوكامپوزيت‌ها

 

 
تركيب نانومواد مي‌تواند شامل هر عنصر طبيعي باشد كه مهمترين آن عبارتند از:
سيليكات‌ها، ‌ كاربيدها، ‌ نيتريدها، اكسيدها، بوريدها، ‌ سلنيدها، تلوريدها، ‌ سولفيدها، ‌ هاليدها، آلياژها، ‌ فلزها و پليمرهاي آلي

 

 
هم‌اكنون فناوري نانوذرات در حال تأثيرگذاري بر تعدادي از محصولات و خدمات، ‌ از جمله صنعت كاغذ است. پيشرفت‌هاي اخير موجب كاهش نياز به مواد براي ساخت محصولات و افزايش كارآيي سوخت در خودروها و هواپيماها شده است. همچنين كنترل ساختار مواد در مقياس نانو در بهبود كارآيي مواد مغناطيسي مورد استفاده قرار مي‌گيرد و اين روند موجب افزايش كارآيي موتورها و ژنراتورهاي الكتريكي خواهد شد.

 

 

 

ديگر انواع مواد، ‌ به خصوص آنهايي كه در باتري‌ها و پيل‌هاي سوختي به كار مي‌روند نيز به روش‌هاي مشابهي در حال بهبود و ترقي هستند و نتيجة اين‌تلاش‌ها به صورت منابع توليد نيروي سبك و قابل حمل در تلفن‌هاي همراه، رايانه‌هاي كيفي و موارد ديگر ديده مي‌شود. در زمينة‌ كنترل خواص سطحي مواد در منسوجات، رنگ‌ها و پوشش‌ها نيز‌ خواصي همچون قابليت نفوذ هوا در مواد، ضدآب و ضد لك بودن لباس‌ها و فرش‌ها ديده مي‌شود.

 

 
نانوذرات، به علت سطح ويژة بسيار بالا كاتاليست‌هاي بسيار فعالي هستند و به منظور بهبود خواص و تنوع پلاستيك‌ها، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نيز در كلوئيدها و در صفحات خورشيدي، جوهر چاپگرها و رنگ‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

 

 
رنگدانه براي جوهر 

پيشرفت‌هاي اخير در فناوري‌نانو، ‌ در حال ايجاد فرصت‌هاي جديدي است كه از سوي سازندگان و مصرف‌كنندگان جوهر مورد توجه قرار گرفته است تا خواص و كارآيي جوهرها را افزايش دهد.
به عنوان مثال BASF تخمين مي‌زند كه اين دسته از محصولات فناوري‌نانو ده درصد از فروش اخيرشان را شامل ‌شود. يكي از محصولات فناوري‌نانو در اين عرصه، رنگدانه‌هاي نانومتري است كه شامل دي‌اكسيد تيتانيوم است و ظرفيت بالايي در جذب نور دارد.

 

 
هم‌اكنون محققان در تلاشند تا با استفاده از نانومواد و بدون استفاده از رنگدانه‌هاي متعارف، ‌ به رنگ‌هاي متفاوت دست يابند.
اين رنگ‌ها كه با توزيع نانوذرات هم اندازه ايجاد مي‌شوند، ‌ درست به همان شكلي كه رنگ بخش‌هاي مختلف بال پروانه‌ها با هم تفاوت مي‌كند، مي‌باشند.

 

 
همچنين محققان در حال توسعة پليمرهاي چندشاخه (hyperbranched) از پلي‌يورتان‌ها هستند تا از اين طريق مشكلات چاپگرهاي استفاده‌كننده از سيستم‌هاي جوهر متفاوت براي چاپ بر روي پليمرهاي قطبي مثل پلي‌استر و پلي‌آميد، نيز پلاستيك‌هاي غيرقطبي مثل پلي‌اتيلن و پلي پروپيلن را حل نمايند. تعداد بسيار فراوان گروه‌هاي عاملي بر روي پليمرهاي چند شاخه، گروه‌هاي پيوندي كافي براي اتصال جوهر به نقاط چسبنده بر سطح پليمر را ايجاد مي‌كند.

 

 
چاپگرهاي جوهرافشان، ‌ زمينة‌ديگري براي كاربرد فناوري نانوذرات هستند. براي مثال، ‌ شركت ديگوسا (Degussa) از فناوري نانوذرات خود به منظور توسعة محدوده‌اي از رنگدانه‌هاي كوچك استفاده كرده است تا پايداري رنگ بر روي سطوح را افزايش دهد. چندي پيش شركت بزرگ Nano Products در آمريكا نيز خبر از راه‌اندازي خطوط توليد جديد با استفاده از نانوذرات ™PureNano به عنوان جوهر را داده است. تركيبات، ‌ رنگدانه‌ها و پوشش‌هاي دي‌الكتريك، هادي و مغناطيسي، نمونه‌هايي از جوهر و فازهاي پراكندة نانومتري هستند.

 

 

 
سيستم‌هاي نگهداري 

صنعت كاغذ، سال‌هاي زيادي است كه از اصول علوم و فناوري‌نانو به‌ويژه در زمينة شيمي‌ تَر، براي توسعة سيستم‌هاي نگهداري بهره گرفته است. يك سيستم نانوذرة اوليه -كه هنوز هم مورد استفاده قرار مي‌گيرد- يك نانوذرة آنيوني (سيليكاي كلوئيدي) و نشاستة كاتيوني را با هم تركيب مي‌كرد. نسل بعدي اين سيستم كه در سال 1992 به‌وجود آمد شامل ذرات سيليكاي ساختاري با طراحي خاص است كه به منظور تركيب با پلي‌اكريلاميد كاتيوني (C-PAM) سنتزي به‌وجود آمده‌اند و مشخص شده است كه ساختار بسيار مرتب اين نانوذرات موجب واكنش بسيار بهتر آنها با C-PAM مي‌شود. كره‌هاي سيليكا در نانوذرة ساختاري، ‌ پيوندهاي كوالانسي بسيار قوي سيلوكسان را به وجود مي‌آورند كه تنش‌هاي‌ ماشين نمي‌توانند به‌راحتي آنها را بشكنند.

 

 

 
در سال 2000 شركت Eka Chemicals سيستم Compozil Select را ارائه كرد، كه يك سيستم نانوذره‌اي مبتني بر مولكول‌هاي كلوئيدي سيليكاي آنيوني و تركيبات پليمري كاتيوني مثل صمغ، گوار، پلي‌اكريلاميدها، ‌ نشاسته كاتيوني و آشغال‌گيرهاي آنيوني است. مولكول‌هاي بسيار كوچك، سطح ويژه و دانستية بار بسيار بالايي ايجاد مي‌كنند. اين خواص كليدي موجب بهبود لخته‌شدن و بهبود سيستم نگهدارنده مي‌شوند.

 

 
پوشش‌ها
پوشش‌‌ها يكي از نانومواد بسيار مهم هستند، که در موارد بسياري، ‌ از پوشش‌هاي مقاوم نسبت به خش در شيشه‌ها گرفته تا وسايل خود تميز كن كاربرد دارند. يك نمونه از اين موارد، پوشش كامپوزيت نانوسراميكي از جنس آلومينا و تيتانيا با نام تجاري Nanox2613 است كه شركت Inframat آن‌را ساخته است.

 

 
دوام اين نانوسراميك آلومينا/تيتانيا در مقايسه با مشابه سراميكي، بين چهار تا شش برابر است و در عين حال، فاكتور سختي آن نيز دو برابر بيشتر از نوع غير نانومتري است. علي‌رغم قيمت بالاي اين محصول (30 تا50 دلار به ازاي هر پوند) استفاده از آن از نظر اقتصادي به صرفه است.

 

 
به عنوان مثال، نيروي دريايي آمريكا اكنون با استفاده از پوشش نانوساختاري در موارد زيادي از جمله شيرهاي ورود و خروج هوا در زيردريايي‌ها حدود 400 هزار دلار در هر كشتي و به طور تقريبي 20 ميليون دلار در ده سال آينده صرفه‌جويي خواهد كرد.

 

 
Nanox به عنوان يكي از پوشش‌هاي مناسب براي تانك‌هاي شني، شفت‌هاي پريسكوپ، شيرها و بسياري از ادوات مورد استفاده در محيط‌هاي دريايي ارزيابي مي‌شود. يكي از شركت‌هاي معدني كه نيكل و كبالت را از سنگ‌هاي معدني به دست مي‌آورد، از پوشش Nanox در شيرهاي موسوم به ball valve استفاده كرده است. چنين شيرهايي بايد در مقابل عبور دوغابي از سنگ‌ريزه در محيط بسيار اسيدي و فشار بالا مقاومت كنند. شيرهاي معمولي در چنين شرايطي فقط چند ساعت پس از جلادهي دوام مي‌آورند، ‌ در حالي كه دورة كار شيرهاي پوشش‌دار به دو روز مي‌رسد.

 

Nanox در صنعت خودروسازي نيز در مواردي همچون سيستم اگزوز مورد آزمايش قرار گرفته است. شركت‌هاي نفت و گاز نيز در حال ارزيابي اين پوشش براي پمپ‌هاي چرخشي هستند.
ديگر كاربردهاي پيشنهاد شده براي Nanox ،صنايع چاپ و كاغذسازي مي‌باشد.

 

 

 

منبع:   www.iran-eng.com

About the Author

info@saymanco.ir

Related Post

Submit a Review

Display Name

Email

Title

Message