پوشش‌های مقاوم در برابر سوختن ساخته شدند

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، مقاومت در برابر حرارت یکی از ویژگی‌های ضروری بسیاری از قطعات در صنایع مختلف است. موتورهای احتراق و توربین‌ها در صنایع هوافضا از مهم‌ترین این موارد به شمار می‌روند.

در برخی موارد به‌منظور ایجاد مقاومت به حرارت در یک قطعه و جلوگیری از نفوذ حرارت به آن، از پوشش‌های مقاوم به حرارت استفاده می‌شود. پوشش‌های پایه رزینی از مهم‌ترین این نوع پوشش‌ها به شمار می‌روند.

 دکتر حسین روغنی ممقانی، مجری طرح اظهار داشت: پژوهش حاضر به‌منظور بهبود رفتار حرارتی رزین‌های اپوکسی انجام شده است. در این طرح با افزودن نانولوله‌های کربنی به زمینه‌ رزین اپوکسی و ایجاد یک ساختار نانوکامپوزیتی و متخلخل، مقاومت حرارتی این رزین بهبود داده شده است؛ به‌نحوی‌که رزین نهایی پس از سوختن شکل ساختاری اولیه‌ خود را حفظ کند.

به گفته وی، رزین اصلاح‌شده در این پژوهش این قابلیت را دارد که هم به‌صورت پوشش بر روی قطعات در معرض حرارت اعمال شود و هم اینکه با قالب‌گیری از آن، قطعه‌صنعتی تولید شود.

وی در رابطه با دو رویکرد مورد استفاده در پژوهش به‌منظور افزایش خواص حرارتی رزین اپوکسی گفت: هدف این پژوهش بر مبنای افزایش مقاومت حرارتی و همچنین بهبود میزان حفظ ساختار رزین اپوکسی بعد از سوختن بناگذاری شد. ازاین‌رو، برای نیل به این اهداف، دو روش مورد استفاده قرار گرفت.

وی ادامه داد: روش اول تزریق ساختار مزومتخلخل و هیبریدی متشکل از نانولوله کربنی/سیلیکا به درون رزین اپوکسی و روش دوم اصلاح رزین و نانولوله‌های کربنی و قرار دادن آن‌ها در ساختار نانوهیبریدی در زمینه‌ سیلیکا بود. محصول به‌دست‌آمده از هر دو روش مقاومت حرارتی و میزان باقیمانده پس از سوختن بالایی از خود نشان دادند. اما محصول به‌دست‌آمده از روش دوم خواص بهتری از خود بروز داد. این امر به سبب ایجاد ساختاری موسوم به در هم تنیدگی کووالانسی ایجاد شده است.

این محقق افزود: در پژوهش حاضر خواص حرارتی رزین اپوکسی با تزریق آن به درون شبکه‌ی سیلیکا/سیلوکسان در حضور نانولوله‌های کربنی بهبود داده شده است. در ابتدا یک کامپوزیت متشکل از زروژل نانولوله‌های کربنی و اپوکسی رزین تهیه شد.

وی عنوان کرد: بدین منظور رزین اپوکسی در حضور نانولوله‌های کربنی پخت شد. سپس رزین اپوکسی به‌وسیله‌ی دو نوع اصلاح‌کننده‌ شیمیایی مختلف، اصلاح شیمیایی شد. در ادامه نانوکامپوزیت نانولوله کربنی/اپوکسی و همچنین نانوهیبرید سلیکا/نانولوله کربنی/اپوکسی از طریق واکنش سل ژل و به‌وسیله‌ی رزین‌های اصلاح‌شده سنتز شدند. در نهایت آزمون‌های مربوط به مشخصه یابی ساختار حاصله و همچنین آزمون‌های مربوط ارزیابی حرارتی آن‌ها انجام گرفت.

بر اساس نتایج ، اندازه‌ تخلخل موجود در زروژل نانولوله‌های کربنی موجود در زمینه نانوکامپوزیتها ۲ الی ۱۰ نانومتر بوده است. همچنین بیش‌ترین مقدار باقی‌مانده‌ پس از سوختن، مربوط به نانوهیبرید حاوی ۱ درصد وزنی نانولوله‌ی کربنی بوده است. 

وی تاکید داشت: این پوشش‌های آزمایشگاهی که از نانولوله‌های کربنی بهره می‌برند، در پوشش دهی قطعاتی که در معرض حرارت و شعله هستند کاربرد خواهند داشت.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های سعید نجفی شجاع- دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی سهند تبریز- و دکتر حسین روغنی ممقانی و دکتر مهدی سلامی کلجاهی -عضو هیأت علمی این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ Journal of materials science با ضریب تأثیر ۲.۵۹۹ (جلد ۵۱، شماره‌ی ۱۹، سال ۲۰۱۶، صفحات ۹۰۵۷ تا ۹۰۷۳) منتشر شده است.