عنوان : مقدمه‌ای بر جایگاه فناوری نانو در صنایع پلیمری و صنعت لاستیک

هسته و تعریف اولیه فناوری نانو، مونتاژ اتم‌ها بود که اولین منبع ثبت شده مـربـوط بـه آن را در سـال 1959 فیـزیکدانـی بـه نام ریچـارد فیـنمن به چاپ رسانده است. فناوری نانو یک فناوری معکوس (پایین به بالا) است که اجزای مواد را در ساختار بسیار کوچک کنار هم گذاشته و ساختاری متفاوت از مواد متداول تولید شده به روش بالا به پایین ایجاد می‌کند. بنابراین مواد تولید شده به این روش نقایص کمتر و کیفیت بالاتری دارند.

نانوکامپوزیت‌های پلیمری در بیست سال اخیر در مجامع علمی و صنعتی مورد توجه قرار گرفته‌اند. به عنوان مثال تنها در آمریکا در سال 1997، 116 میلیون دلار برای تحقیق در این زمینه هزینه شده است که در سال 2004 این رقم به 961 میلیون دلار رسیده است یعنی در هفت سال تقریباً 9 برابر شده است. شرکت Business communications Co. Inc. (BCC) در یک بررسی اقتصادی نشان داده است که بازار نانوکامپوزیت‌های پلیمری در سال 2003،24.5 میلیون پوند به ارزش 90.8 میلیون دلار بوده است و پیش بینی می‌شود که این رقم با رشد متوسط 18.4 درصد در سال 2008 به 211.1 میلیون دلار برسد. حتی پیش‌بینی شده است که اگر پیشرفت فناوری نانو با موارد فنی همگام روبه‌رو شود در بعضی از کاربردها این بازار با سرعت بیش‌از 20 درصد در سال رشد کند.

نانوکامپوزیت‌های پلیمری جایگزینی قوی برای پلیمرهای پرشده (حاوی پرکننده) یا آلیاژهای پلیمری متداول هستند. بر خلاف کامپوزیت‌های متداول که تقویت در آنها در ابعاد میکرون روی می‌دهد، در نانوکامپوزیت‌ها این ابعاد به چند نانومتر می‌رسد. ارزش افزوده نانوکامپوزیت‌های پلیمری تنها بر اساس بهبود خواص مکانیکی پلیمر‌ها یا جایگزینی پرکننده‌های متداول‌نیست بلکه پرکننده‌های نانو در مقادیر بسیار کم، خواص ویژه‌ای را بدون ایجاد تغییر زیاد در خواص مکانیکی یا فرآیند‌پذیری، در پلیمرها ایجاد می‌کنند که پلیمر اولیه فاقد آن است، متداول‌ترین پرکننده‌های نانو در پلیمرها، سیلیکات‌های لایه‌ای نانو و نانولوله‌های کربنی هستند.

پرکننده‌های لایه‌ای نانو سیلیکا

سیلیکات‌هایی که در ساخت نانوکامپوزیت‌ها به کار می‌روند، ساختاری لایه‌ای با ضخامت حدود یک نانو متر دارند که طول آنها متغیر است و به چند میکرون هم می‌رسد. بنابراین نسبت منظر (نسبت طول به ضخامت) آن بسیار بالا و بیشتر از هزار است. این لایه‌ها توده‌ای تشکیل می‌دهند که در بین آن فاصله‌هایی وجود دارد که از این پس آنها را با نام بین‌لایه‌ها (interlayer) خواهیم شناخت.

با جایگزینی ایزومورفیک بین لایه‌ها (جایگزینی Mg+2 با Al+3) یک بار منفی ایجاد می‌شود که ساختار آلکالی یا آلکالین کاتیون‌های معدنی درون بین لایه‌ها را موازنـه مـی‌کند. سطح کاتیـون‌ها مانند یـون‌های توده‌ای (bulky) آلکیل آمونیوم، فاصله بین لایه‌ها را افزایش داده و انرژی سطحی پرکننده را کاهش می‌دهد. بنابراین این پرکننده‌های اصلاح شده که به رس آلی(OrganoClay) معروفند، با پلیمرها سازگارترند و نانوکامپوزیت‌های لایه‌ای با سـیـلیــکـا شــکل مـی‌گـیـرد. مـونـت‌مـوریـلـونـیـت (montmorillonite)، هکتوریت (hectorite) و ساپونیت (saponite) متداول‌ترین پرکننده‌های سیلیکایی لایه‌ای هستند.

روش‌های ساخت نانوکامپوزیت‌ها

از آنجا که در صنایع پلیمری نانوسیلیکات‌ها، متداول‌تر از بقیه مواد نانو هستند از این پس بیشتر به این مواد خواهیم پرداخت. روش‌های مختلفی برای ساخت نانوکامپوزیت‌های سیلیکات‌های لایه‌ای به کار رفته است.اما سه روش، استفاده بیشتری دارند.

1- پلیمریزاسیون درجا insitu-polymerization)):

این روش برای اولین بار در تهیه مواد پلیمری حاوی نانوکلی(clay) بر پایه پلی‌آمید-6 به کار رفته است. در این روش سیلیکاهای لایه‌ای به وسیله مونومر مایع یا محلول مونومر، متورم می‌شود، سپس مونومرها به درون لایه‌ها سیلیکات نفوذ کرده و پلیمریزاسیون در بین لایه‌ها اتفاق می‌افتد.

2- روش محلولی:

این روش مشـابه روش قبـلی است. ابـتـدا رس آلی در یک حلال قطبی مانند تولوئن یا NَN,- دی متیل فرمامید متورم شده، سپس پلیمر حل شده در حلال به محلول قبلی افزوده شده و بین لایه‌ها جای می‌گیرد. مرحله نهایی کار، تبخیر حلال است که معمولاً در خلا اتفاق می‌افتد. مزیت این روش این است که برای همه مواد پلیمری قابل اجراست اما اشکال عمده آن غیر قابل اجرا بودن آن در مقیاس صنعتی می‌باشد.

3- روش اختلاط مذاب:

در این روش پلیمر مذاب که دارای ویسـکوزیـتـه پاییـنی است با پرکننـده نـانوکلیِ(clay) آمیخته می‌شود. در این روش به دلیل افزایش بی‌نظمی، پلیمر به داخل لایه‌های کلی(clay) نفوذ می‌کند.این روش، به دلیل پتانسیل بالایی که برای اجرا در مقیاس صنعتی دارد به شدت مورد توجه قرار گرفته است و نانوکامپوزیت‌های کلی(clay) بسیار زیادی به روش اکستروژن تولید شده است. تعداد زیادی از ترموپلاستیک‌های قطبی مانند پلی‌آمید-6، اتیل وینیل استات و پلی استایرن به این روش درون لایه‌های سیلیکاتی نفوذ کرده‌‌اند اما در مورد پلی اولفین‌ها که مصرف بسیار زیادی نیز دارند این فرآیند موفق نبوده است. اجرای این روش در لاستیک‌ها به دلیل ویسکوزیته بسیار زیاد و پدیده‌های الاستیک با موانع زیادی روبرو است و همین امر دلیل عدم پیشرفت قابل توجه نانوکامپوزیت‌های الاستومری در مقایسه با پلاستیک‌ها است.

بسته به طبیعت اجزای یک نانوکامپوزیت مانند نوع پلیمر، ماتریس و سیلیکات لایه‌ای یا کاتیون آلی بین لایه‌های سیلیکاتی سه ساختار در نانوکامپوزیت‌ها ممکن است ایجاد شود

1- ساختار فاز‌های جدا:

اگر پلیمر نتواند بین لایه‌های سیلیکاتی نفوذ کند یک میکروکامپوزیت تولید می‌شود که مانند کامپوزیت‌های متداول بوده و امکان جدایی فازی در آن وجود دارد. به جز این نوع متداول کامپوزیت‌ها، امکان ایجاد دو ساختار دیگر وجود دارد.

2- ساختار لایه لایه(Intercalated structures):

این ساختار با نفوذ یک یا چند زنجیر پلیمری به درون لایه‌های سیلیکا و ایجاد ساختار ساندویچی حاصل می‌شود.

3- ساختار پراکنده یا پخش شده exfoliated ordelaminated structure)) :

این ساختار وقتی حاصل می‌شود که لایه‌های پرکننده سیلیکاتی به طور همگن و یکنواخت در بستر پلیمری توزیع شده باشند. این ساختار لایه‌های کاملاً جدا شده از اهمیت بسیار ویژه‌ای برخوردار است زیرا بر همکنش لایه‌های کلی(clay) و پلیمر را به حداکثر رسانده و تغییرات بسیار مشهودی را در خواص فیزیکی مکانیکی پلیمر ایجاد می‌کند.

خواص نانوکامپوزیت‌ها

نانوکامپوزیت‌ها در مقادیر 5-2 درصد وزنی، خواص پلیمرهای خالص را به طرز قابل توجهی بهبود می‌دهند. این ارتقای خواص عبارتند از:

• خواص عبور پذیری (barrier) مانند نفوذپذیری و مقاومت در برابر حلال‌ها؛

• خواص نوری ؛

• هدایت یونی

خواص دیگر حاصل از ساختار لایه‌ای نانو سیلیکات‌ها در نانوکامپوزیت‌های پلیمری، افزایش پایداری حرارتی و مقاومت در برابر شعله (آتش) در مقادیر بسیار کم پرکننده می‌باشد.

نانوکامپوزیت‌های مورد استفاده در صنعت پلاستیک

قیمت پایین نانوکلی(clay) نسبت به سایر پرکننده‌های نانو و امکان استفاده از روش اختلاط مذاب در پلاستیک‌ها باعث شده است که این شاخه ازنانوکامپوزیت‌ها رشد سریعی داشته و محصولاتی بر پایه پلاستیک‌هایی مانند پلی پروپیلن (PP)، پلی‌اتیلن ترفتالات (PET)، پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌استایرن (PS) و نایلون به بازار عرضه شود. در ادامه به چند نمونه از این کاربردها اشاره شده است.

شرکت معروف تولید کننده خودرو، جنرال موتورز،جزء اولین استفاده کنندگانِ نانوکامپوزیت‌هاست.

نانوکامپوزیت‌های مورد استفاده در صنعت لاستیک

با توجه به مسائلی که پیش‌تر به آن اشاره شد و مشکلات اجرای روش اختلاط مذاب در مورد الاستومرها، هنوز محصولات زیادی از نانوکامپوزیت‌های الاستومری به بازار عرضه نشده است، اما تحقیقات بسیار گسترده‌ای در شرکت‌ها و مراکز تحقیقاتی مختلف بر روی این نانوکامپوزیت‌ها در حال اجراست.

به عنوان مثال بنیان‌گذاران شرکت Inmat به دنبال استفاده از نانوکلی(clay) در ساختار قطعات لاستیکی ورزشی هستند و یک روکش نانوکامپوزیتی به ضخامت 30-10 میکرون با خواص نفوذنا‌پذیری و انعطاف‌پذیری بسیار بالا با پایه آلی ساخته‌اند. که می‌تواند بدون پارگی تا بیش از 20% کشیده شده و در ساخت قطعات لاستیکی نفوذنا‌پذیر به کار روند. آنها ادعا می‌کنند که با استفاده از این روکش‌ها، توپ‌های تنیس تا 12 ماه باد درون خود را نگه می‌دارند، توپ‌های فوتبال و بسکتبال به مدت زیاد نیاز به باد کردن مجدد ندارند و تایرها به جای هر سه ماه یکبار باد کردن هر سال یکبار باد می‌شوند که منجر به کاهش تصادفات ناشی از مشکل باد تایرها خواهد شد. با توجه به ضخامت ناچیز این روکش‌ها (30-10میکرون) افزایش وزن و تغییر خواص مکانیکی لاستیکی در اثر استفاده از این روکش‌ها قابل اغماض است. لازم به ذکر است روش محلولی در ساخت این نانوکامپوزیت به کار رفته است.

این شرکت با همکاری شرکت Michelin در حال آزمایش مشابه این فناوری برای آب‌بندی کردن درون تایر، کاهش مقدار لاستیک بیوتیل مورد نیاز، سبک‌تر و ارزان‌تر کردن تایر و ساخت تایرهای سردتر (cooler running) می‌باشد.

اما آیا صنعت تایر نیز به صورت گسترده تحت تأثیر فناوری نانو قرار خواهد گرفت؟ در آینده با توجه به رشد روزافزون نانو در عرصه الکترونیک، نور و... احتمالاً بتوان تمام مراحل تولید تایر را در ابعاد نانو مشاهده و کنترل کرد اما بازار امروز صنعت تایر نیز با جایگزینی مواد متداول با مواد نانو ساختار می‌تواند از خواص و مزیت‌های آنها بهره‌گیرد.

به عنوان مثال شرکت Goodyear پروژه‌هایی را بر پایه فناوری نانو و با بهره‌گیری از روش‌های مکانیکی و شیمیایی دنبال می‌کند که هدف از آنها کنترل ساختار، خواص مکانیکی و پاسخ الاستومر‌های پخت شده به فرکانس‌های مختلف است.آنها در نظر دارند تقویت کنندگی و پخت را در ابعاد زیر میکرون کنترل کرده و بهبود دهند تا کارآیی تایرها، هم با مواد جدید و هم با مواد سنتی، ارتقاء یابد.

آنها مواد بسیار جدید را نیز بررسی نموده‌اند آئروژل‌های سیلیکاتی یکی از این مواد هستند. نانو ایروژل‌ها از 98% هوا (به صورت حباب‌های نانو) در بستر سیلیکا ساخته شده‌اند که علاوه بر سبک بودن، مقاومت حرارتی بسیار بالایی دارند. محققان دانشگاه میسوری آمریکا ادعا کرده‌اند که نانوآئروژل خاصی ساخته‌اند که می‌تواند به جای تایرهای لاستیکی استفاده شود. شرکت Goodyer نیز از این نانو آئروژل‌ها در ساخت تایر استفاده کرده، نتایج تحقیق خود را به صورت اختراع ثبت کرده است.

و بالاخره یکی از بهترین این تحقیقات را شرکت Cabot صورت داده است. در سال 2003 شرکت Cabot یک نمونه از پرکننده‌های نانو، تولید شرکت nano products (با نام تجاری PüreNano) را در تایر به کار برده است. استفاده از پرکننده نانو سیلیکون کاربید منجر به بهبود قابل توجه مقاومت لغزندگی (skid resistance) و کاهش 50 درصدی سایش شده است که در نهایت منجر به تولید تایرهایی با ایمنی بسیار بالا و طول عمر 2 برابر تایرهای متداول خواهد شد.

تلاش آمیزه‌کاران و مهندسان صنعت لاستیک بر این است که با استفاده از تجهیزات موجود از فناوری نانو بهره جسته، بتوانند در مقیاس نانو فرآیند ساخت را کنترل و محصولی با کیفیت بالاتر و یکدست به بازار عرضه کنند. با توجه به گسترش روز افزون فناوری نانو به نظر می‌رسد که در آینده‌ای نه چندان دور تولید تایر نیز مانند تولید سایر محصولات کاملاً دگرگون شود.

منابع :

R. Vaia, H.D. Wagner, Frame work for nanocomposites, Materials Today, November 2004, 32-37

L. Qian, J. P. Hinestorza, Application of nanotechnology for high performance textiles, Journal of Textile and Apparel Technology and Management, Vol. 4, Issue: 1, 2004, 1-7

www.plastictechnology.com

www.specialadditives4polymers.com

H. A. Goldberg, Elastomeric barrier coating for sporting goods, Tire Technology, August 2002, 15-17, 37

http://www.azonano.com

http://www.spacescience.spaceref.com

http://www.cavalherdaily.com:2001

نانو تکنولوژی از دیدگاه جامعه شناختی

نانو مواد، ‌دسته‌ای از مواد ‌هستند که از طریق کنار هم قرار‌دادن اتم‌ها، ملکول‌ها یا مجموعه‌هایی از آنها و به طور مصنوعی‌ تولید می‌شوند. نانوسرامیک‌ها ‌به­دلیل داشتن خواص ویژه در بین مواد دیگر ‌از مهم‌ترین‌ و کاربردی‌­ترین شاخه­های نانومواد محسوب می­شوند. متن زیر برگرفته از مقاله سید‌محسن‌ محمودی سپهر‌ از دانشگاه علم و صنعت ایران است که تحت عنوان "مقدمه‌ای‌ بر نانوسرامیک‌" در همایش "نانوتکنولوژی، انقلاب صنعتی آینده" ارایه شده بود و به بیان ‌پتانسیل‌ها و کاربرد‌های‌ فعلی نانوسرامیک‌ها در دنیا اشاره دارد:

کاربرد فناوری نانو در صنعت لاستیک

1-  پیشگفتارنانوتکنولوژی و صنعت لاستیک سازی
تاکنون در دنیا در صنایع پلیمری تحقیقات بسیار زیادی انجام شده است. از جمله آنها تحقیقات در زمینه فناوری نانو در صنعت لاستیک است. موارد استفاده از فناوری نانو اعم از نانوفیلرها و نانوکامپوزیت است که به لاستیکها خواص ویژه ای می دهد.
بازار نانوکامپوزیت در 2005 به میزان 200 بیلیون یورو و در سال 2015 بر اساس آمارBSF به میزان 1200 بیلیون یورو پیش بینی شده است. در سال 2002 کشوری مثل ژاپن 1500 میلیون یورو در تحقیقات در زمینه فناوری نانو صرف کرده است. تحقیقات در زمینه فناوری نانو را بدون شک نمی توانیم رها کنیم. اکثر کشورهای دنیا تحقیقات و فعالیت در زمینه نانو را شروع کرده است، به عنوان مثال کشور هند تولید نانوکامپوزیت SBR را شروع کرده است.
همچنین صنایع خودرو در دنیا به سمت استفاده از نانو) PP نانوپلی پروپیلن( سوق پیدا کرده است و علت اصلی آن خواص مناسب از جمله سبکی، مقاومت حرارتی و مقاومت ضربه اینگونه مواد است. بنابراین رسیدن به خواص مطلوب ضرورت توجه به آن را بیش از هرچیز دیگر برای ما نمایان می سازد.

2-  مقدمه (کاربردهای فناوری نانو در صنعت لاستیک ) :
با توجه به تحقیقات به عمل آمده چهار ماده نانومتری هستند که کاربرد فراوانی در صنعت لاستیک سازی پیدا کرده اند. چهار ماده موردنظر عبارتنداز : اکسیدروی نانومتری(NanoZnO)، نانوکربنات کلسیم، الماس نانومتری، ذرات نانومتری خاک رس.
با اضافه کردن این مواد به ترکیبات لاستیک، به دلیل پیوندهایی که در مقیاس اتمی بین این مواد و ترکیبات لاستیک صورت می گیرد، علاوه بر این که خواص فیزیکی آنها بهبود می یابد، می توان به افزایش مقاومت سایش، افزایش استحکام، بهبود خاصیت مکانیکی، افزایش حد پارگی و حد شکستگی اشاره کرد.در زیبایی ظاهری لاستیک نیز تاثیر گذاشته و باعث لطافت، همواری، صافی و ظرافت شکل ظاهری لاستیک می گردد. همه اینها به نوبه خود باعث می شود که محصولات نهایی، مرغوبتر، با کیفیت بالا، زیبایی و در نهایت بازارپسند باشند و توانایی رقابت در بازارهای داخلی و جهانی را داشته باشند.

3-  کاربرد اکسیدروی نانومتری (NanoZnO) درلاستیک:
اکسیدروی نانومتری مادهای غیرآلی و فعال است که کاربرد گسترده ای در صنعت لاستیک سازی دارد.کوچکی کریستالها و خاصیت غیرچسبندگی آنها باعث شده که اکسیدروی نانومتری به صورت پودرهای زردرنگ کروی و متخلخل باشد.
از خصوصیات استفاده از این تکنولوژی در صنعت لاستیک، می توان به پایین آمدن هزینه ها، بازدهی بالا، ولکانیزاسیون(Volcanization) خیلی سریع و هوشمند و دامنه دمایی گسترده اشاره کرد.
اثرات سطحی و فعالیت بالای اکسیدروی نانومتری ناشی از اندازة بسیار کوچک، سطح موثر خیلی زیاد وکشسانی خوب آن است.
استفاده از اکسید روی نانومتری در لاستیک باعث بهبود خواص آن میشود از جمله میتوان به زیبایی و ظرافت بخشیدن به آن، صافی و همواری شکل ظاهری، افزایش استحکام مکانیکی لاستیک، افزایش مقاومت سایشی (خاصیت ضد اصطکاکی و سایش)، پایداری دمایی بالا، طول عمر زیاد و همچنین افزایش حد پارگی ترکیبات لاستیک اشاره کرد که همگی اینها بصورت تجربی ثابت شده است.
براساس نتایج بدست آمده میتوان نتیجه گرفت بهبود یافتن خواص فیزیکی لاستیک در اثر اضافه شدن ZnO ناشی از پیوند ساختار نانومتری اکسید روی با مولکولهای لاستیک است که در مقیاس اتمی صورت می گیرد.
اکسید روی نانومتری در مقایسه با اکسید روی معمولی دارای اندازة بسیار کوچک ولی در عوض دارای سطح موثر بسیار زیادی می باشد. از لحاظ شیمیایی بسیار فعال و همچنین به دلیل اینکه پیوندهای بین اکسیدروی نانومتری و لاستیک در مقیاس مولکولی انجام می گیرد، استفاده از اکسیدروی نانومتری خواص فیزیکی و خواص مکانیکی از قبیل حد پارگی، مقاومت سایشی و ... ترکیبات لاستیک را بهبود می بخشد.

4-  کاربرد نانوکربنات کلسیم در لاستیک:
نانوکربنات کلسیم به طور گسترده ای در صنایع لاسیتک به کار می رود، زیرا اثرات خیلی خوبی نسبت به کربنات معمولی بر روی خواص و کیفیت لاستیک دارد.
استفاده از نانوکربنات کلسیم در صنایع لاستیک باعث بهبود کیفیت و خواص ترکیبات لاستیک می شود. از جمله مزایای استفاده از نانوکربنات کلسیم می توان به توانایی تولید در مقیاس زیاد، افزایش استحکام لاستیک، بهبود بخشیدن خواص مکانیکی )افزایش استحکام مکانیکی) و انعطاف پذیر شدن ترکیبات لاستیک اشاره کرد. همچنین علاوه بر بهبود خواص فیزیکی، ترکیبات لاستیک در شکل ظاهری آنها نیز تاثیر می گذارد و به آنها زیبایی و ظرافت می بخشد که این خود در مرغوبیت کالا و بازارپسند بودن آن تاثیر بسزایی دارد.
نانوکربنات کلسیم سبک بیشتر در پلاستیک و پوشش دهی لاستیک به کار میرود.
برای به دست آوردن مزایای ذکر شده، نانوکربنات کلسیم به لاستیکهای طبیعی و مصنوعی از قبیلNP، EPDM ،SBS ،BR ،SBR اضافه می گردد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استحکام لاستیک بسیار بالا می رود.
استحکام بخشی نانوکربنات کلسیم برخواسته از پیچیدگی فیزیکی ناشی از پیوستگی در پلیمرهای آن و واکنشهای شیمیایی ناشی از سطح تعمیم یافته آن است.
نانوکربنات کلسیم سختی لاستیک و حد گسیختگی پلیمرهای لاستیک را افزایش داده و حداکثر توانی که لاستیک می تواند تحمل کند تا پاره شود را بهبود می بخشد. همچنین مقاومت لاستیک را در برابر سایش افزایش می دهد.
به کار بردن نانوکربنات کلسیم هزینه ها را پایین می آورد و سود زیادی را به همراه دارد و همچنین باعث به روز شدن تکنولوژی و توانائی رقابت در عرصه جهانی می گردد.
به طور کلی نانوکربنات کلسیم در موارد زیادی به طور کلی یا جرئی به ترکیبات لاستیک جهت افزایش استحکام آنها افزوده می شود.

5- کاربرد ساختارهای نانومتری الماس در لاستیک:
الماس نانومتری به طور گسترده ای در کامپوزیت ها و از جمله لاستیک در مواد ضد اصطکاک، مواد لیزکننده به کار می رود. این ساختارهای نانومتری الماس از روش احتراق تولید می شوند که دارای خواص برجسته ای هستند از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1) ساختار کریستالی( بلوری(
2) سطح شیمیایی کاملا ناپایدار
3) شکل کاملا کروی
4) ساختمان شیمیایی بسیار محکم
5) فعالیت جذب سطحی بسیار بالا

در روسیه، الماس نانومتری با درصدهای مختلف به لاستیک طبیعی ، Poly Soprene Rubber و FluorineRubber برای ساخت لاستیک هایی که در صنعت کاربرد دارند از قبیل کاربرد در تایر اتومبیل، لوله های انتقال آب و ... مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با اضافه کردن ساختارهای نانومتری الماس به لاستیک ها خواص آنها به شکل قابل توجهی بهبود می یابد از جمله می توان به:
•  4 الی 5 برابر شدن خاصیت انعطاف پذیری لاستیک
• افزیش 2 الی 5/2 برابری درجه استحکام
• افزایش حد شکستگی تا حدود 2 Kg/cm700-620
• 3 برابر شدن قدرت بریده شدن آنها
و همچنین به اندازة خیلی زیادی خاصیت ضدپارگی آنها در دمای بالا و پایین بهبود می یابد.

6-  کاربرد ذرات نانومتری خاک رس در لاستیک:
یکی از مواد نانومتری که کاربردهای تجاری گسترده ای در صنعت لاستیک پیدا کرده است و اکنون شرکت های بزرگ لاستیک سازی بطور گسترده ای از آن در محصولات خود استفاده می کنند، ذرات نانومتری خاک رس است که با افزودن آن به لاستیک خواص آن بطور قابل ملاحظه ای بهبود پیدا می کند که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1) افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش
2) افزایش استحکام مکانیکی
3) افزایش مقاومت گرمایی
4) کاهش قابلیت اشتعال
5) بهبود بخشیدن اعوجاج گرمایی

7-  ایده های مطرح شده:

1-7) افزایش دمای اشتعال لاستیک : تهیه نانوکامپوزیت الاستومرها از جملهSBR مقاوم، به عنوان مواد پایه در لاستیک سبب بهبود برخی خواص از جمله افزایش دمای اشتعال و استحکام مکانیکی بالامی شود و دلیل اصلی آن حذف مقدار زیادی از دوده است.

2-7) کاهش وزن لاستیک : تهیه و بهینه سازی نانوکامپوزیت الاستومرها با وزن کم از طریق جایگزین کردن این مواد با دوده در لاستیک، امکان حذف درصد قابل توجهی دوده توسط درصد بسیار کم از نانوفیلر وجود دارد. بطوریکه افزودن حدود 3 تا 5 درصد نانوفیلر می تواند استحکام مکانیکی معادل 40 تا 45 درصد دوده را ایجاد کند. بنابراین با افزودن 3 تا 5 درصد نانوفیلر به لاستیک، وزن آن به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد.

3-7) افزایش مقاومت در مقابل نفوذپذیری گاز : نانوکامپوزیت الاستومرها بویژه EPDM بدلیل دارا بودن ضریب عبوردهی کم نسبت به گازها بویژه هوا می توانند در پوشش داخلی تایر و تیوب ها مورد استفاده قرار می گیرد. زیرا یکی از ویژگیهای نانوکامپوزیت EPDM مقاومت بسیار بالای آن در برابر نفوذ و عبور گازها می باشد. بنابراین این نانوکامپوزیت ها می تواند جایگزین مواد امروزی گردد. همچنین این نانوکامپوزیت ها از جمله الاستومرهایی است که می تواند در آلیاژهای مختلف با ترموپلاستیکها کاربردهای وسیعی را در صنعت خوردو داشته باشد.

 (4-7قطعات لاستیکی خودرو : نانوکامپوزیت ترموپلاست الاستومرها می تواند به عنوان یک ماده پرمصرف در صنایع ساخت و تولید قطعات خوردو بکار رود. از ویژگی های این مواد، بالا بودن مدول بالا ، مقاومت حرارتی، پایداری ابعاد، وزن کم، مقاومت شعله می باشد. لذا نانوکامپوزیت ترموپلاستیک الاستومرهای پایهEPDM و PP می توانند تحول چشمگیری را در ساخت قطعات خوردو ایجاد نماید.

5-7) افزایش مقاومت سایشی لاستیک : استفاده از نانوسیلیکا و نانواکسیدروی در ترکیبات تایر سبب تحول عظیمی در صنعت لاستیک می شود. بطوریکه با افزودن این مواد به لاستیک علاوه بر خواصی ویژه ای که این مواد به لاستیک می دهند، امکان افزایش مقاومت سایشی این لاستیکها وجود دارد.

6-7) نسبت وزن تایر به عمر آن : با افزودن میزان مصرف یکی از نانوفیلرها می توان مصرف دوده را پایین آورد. به عبارت دیگر اگر وزن تایر کم شود، عمر لاستیک افزایش می یابد. بنابراین جهت بالا بردن عمرلاستیک کافی است با افزودن یک سری مواد نانومتری به لاستیک عمر آن را افزایش داد.

- شرکتهایی که در زمینه مواد نانومتری و صنعت لاستیک کار می کنند:

شرکت Shanxi Four Nano Technology Co.ltd

فعالیت :
در زمینه تولید اکسید روی نانومتری جهت کاربرد در صنعت لاستیک سازی بخصوص لاستیک کامیون فعالیت می کند.

کشور :

چین

آدرس اینترنتی :
http://www.fhnm.com/english/jhs.htm

شرکت Good year

فعالیت :
این شرکت یکی از بزرگترین شرکت های تولیدکنندة لاستیک در آلمان می باشد که از ذرات نانومتری دوده (Carbon black) در لاستیک استفاده می کند.

کشور :
آلمان

آدرس اینترنتی :
www.goodyear.com

شرکت  FCCINC
 

فعالیت :
این شرکت یک خط ذرات نانومتری خاک رس جهت تزریق به پلیمرهای لاستیک ایجاد کرده است.

کشور :
چین

آدرس اینترنتی :
http://www.nanoclay.com

نوعی نانوکامپوزیت دندانی بی رنگ و بادوام با هدف پرکردن دندان در دانشگاه مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیر کبیر ساخته شد.

مهندس سید شهاب مسر سعسعانی فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی و مجری طرح اظهار داشت: امروزه کامپوزیت های دندانی نور پخت به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی مناسب، زیبایی قابل توجه، راحتی کاربرد و عدم عوارض جانبی برای بیمار و دندانپزشک جایگاه ویژه ای دارند از اینرو در این پژوهش، نوعی نانوکامپوزیت دندانی ساخته شد که کاربرد آن در دندانپزشکی و برای پر کردن دندانهای قدامی است. وی گفت: در روشهای مرسوم برای پخت این مواد از سیستم های تابش معمول، نظیر لامپهای هالوژن استفاده می شود که زمان پخت در آنها، در مقایسه با روش حاضر زیادتر است.

مجری طرح اضافه کرد: در ساخت این نانوکامپوزیت ها از نانوذرات SiO2 با اندازه اولیه 10 نانومتر استفاده شده است و رزین مورد استفاده در آنها، مخلوط bis-GMA و TEGDMA است. همچنین برای پخت این نانوکامپوزیت ها از لیزر آرگون قابل تنظیم استفاده شده است. کاربرد لیزر در پخت کامپوزیتهای دندانی تاکنون در ایران انجام نگرفته است.

وی گفت: از مهمترین مزایای استفاده از نانوذرات در این کامپوزیتها می توان به پرداخت سطحی و استحکام خمشی بهتر آنها نسبت به کامپوزیت هایی که دارای ذراتی با ابعاد میکرون هستند، اشاره کرد.

به گفته وی، نتایج اندازه گیری درجه تبدیل کامپوزیت ها با استفاده از FTIR، استحکام و مدول خمشی، حلالیت، جذب آب و افزایش دمای کامپوزیت ها به هنگام پخت حاکی از آن است که پخت کامپوزیتهای دندانی با استفاده از لیزر نسبت به پخت این کامپوزیت ها با سیستم های تابش معمول دارای مزایای قابل توجهی هستند که از آن جمله می توان به شدت کمتر اشاره کرد که این مسئله در اعمال دندانپزشکی بسیار حائز اهمیت است، چرا که باعث ایجاد گرمای کمتر به هنگام پخت شده و این امر باعث کاهش آسیب پالپ دندان می شود. میر سعسعانی اشاره کرد : پخت کامپوزیت های دندانی با استفاده از لیزر سبب شد تا با شدت کمتر بتوان به درجه تبدیل و عمق پخت مناسب دست یافت، همچنین گرمای کمتر و زمان پخت کوتاه تر نیز از مزایای پخت کامپوزیتها با لیزر است.

منبع کیهان