ساخت و بررسی پوشش پلیمری فوق آبگریز ضد رسوب زیستی با ایجاد سطوح نانوساختار
محور پژوهش
محیط زیست
پژوهشکده/دانشکده
مهندسی شیمی
حوزه پژوهش
فناوری نانو و مواد پیشرفته
عنوان
ساخت و بررسی پوشش پلیمری فوق آبگریز ضد رسوب زیستی با ایجاد سطوح نانوساختار
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
: هدف کلی از انجام این پروژه شناخت و دستیابی به اطلاعات جامع در رابطه با پوششهای پلیمری فوق آبگریز ضد رسوب زیستی (خزه) بوده است. یکی از نوآوری های اصلی در این پروژه استفاده از نانوذرات و اصلاح شیمیایی آن با عوامل طبیعی مستخرج از گیاه دارچین و جوز هندی در ساختار این پوشش فوق آبگریز می باشد که باعث گردیده به این پوشش لقب دوستدار محیط زیست داده شود. یکی از ویژگیهای اصلی این پوشش فوق آبگریز، جلوگیری از ایجاد پوشش خزه بر روی سطوح می باشدکه باعث کاربرد این پوشش بر روی سازهای دریایی و بدنه کشتی ها و نفت کشش ها به عنوان پوشش ضد خزه می باشد. اغلب پوشش های قدیمی ضد خزه بر پایه رهایش ماده سمی زیست کشش بر پایه قلع (تری بوتیل تین TBT) بود که اثرات فوق العاده مخربی بر محیط زیست موجودات دریایی داشت به این دلیل کنواسیونی با نام "کنوانسیون بین المللی کنترل سامانه های مضر ضد خزه (Anti Fouling)" در سال 2001 میلادی ایجاد گردید که دولت جمهوری اسلامی هم با تایید مجلس شورای اسلامی در مورخ 4/3/1389 به این کنوانسیون بین المللی ملحق شده است، تا از رهایش مواد سمی در آب دریاها جلوگیری شود. پوشش فوق آب گریز دوستدار محیط زیست تولید شده در این پروژه نه تنها هیچگونه اثرات مخرب زیست محیطی بر اکوسیستم موجودات دریایی ندارد بلکه در ساخت آن از عوامل طبیعی مثل نانو سپیولیت و سینامیک اسید(مستخرج از گیاه دارچین) و میرستیک اسید(مستخرج از جوز هندی) استفاده شده که آنرا ملقب به دوستدار محیط زیست گردیده است. گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها این پروژه طی مراحل زیر توسط گروه پلیمر دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی اصفهان با همکاری تیم پژوهشی دیگری در دانشگاه ایلینویز امریکا انجام گردیده است. تهیه پوشش فوق آبگریز بر روی سطح مس اصلاح سطح نانوسپیولیت با مولکولهای با منشا طبیعی و تهیه سطح فوق آبگریز توزیع و پراکنش نانو ذره اصلاح شده در محلول پلیمری پرفلوئورومتاکریلات به عنوان یک پلیمر پایه آبی در این پژوهش پس از مطالعات و آزمایشات اولیه ترکیبات شیمیایی سینامیک اسید و میرستیک اسید جهت اصلاح سطح نانو لیف های معدنی سپیولیت انتخاب شدند و اصلاح سطح نانو ذره سپیولیت انجام و توسط آزمونهای وزن سنجی گرمایی (TGA)، فوتوالکترونی اشعه ایکس (XPS)، پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدان(FESEM) مورد ارزیابی قرار گرفت و پارامترهای بهینه واکنش اصلاح سطحی حاصل شد. نانولیف اصلاح شده در محلول پلیمری پرفلوئورومتاکریلات به عنوان یک پلیمر پایه آبی، توزیع و توسط روش پوشش دهی غرقابی بر سطوح با جنس مختلف همچون آلومینیوم، پارچه، شیشه، کاغذ اعمال شد. سپس با اندازه گیری زاویه تماس قطره آب بر سطوح مختلف، فوق آبگریزی سطوح مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تغییرات میزان ترشوندگی سطوح نهایی، با در معرض قرار گرفتن در محیط‌های اسیدی، بازی و حرارت بالا بررسی شد. درنهایت به بررسی خواص ضد رسوب زیستی پوشش پلیمری فوق آبگریز پرداخته شد. در بررسی خاصیت خودتمیزشوندگی، سطوح فوق آبگریز حاصل به خوبی قادر به تمیز کردن سطح با حرکت قطره آب شدند در حالیکه برای سطح آلومینیوم بدون پوشش، باقی ماندن قطرات آب روی سطح، منجر به عدم تمیزشدن سطح شد. در نهایت آزمون ضد رسوب زیستی بازده 94-87% برای پوششهای فوق آبگریز در برابر رسوب باکتری های اشرشیاکلی (گرم مثبت) و استافیلوکوکوس اورئوس (گرم منفی) را تایید کرد. چنانپه حمایت های مالی لازم از این طرح پژوهشی در آینده صورت پذیرد با ادامه این طرح پژوهشی می توان دستاوردهای علمی حاصل شده از این طرح و تکمیل آنرا در عمل در صنایع دریای کاربردی نمود. تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط:
