نانوکامپوزیت بتن:

کامپوزیت‌ها ترکیبی از دو یا چند ماده مختلف هستند به گونه‌ای که این اجزا به راحتی از یکدیگر قابل تشخیص نبوده و ترکیب نهایی آنها دارای خواص جدیدی است که به تنهایی در هر جزء موجود نمی‌باشد. معمولا مواد کامپوزیت دارای یک فاز اصلی و زمینه هستند و به منظور بهبود خواص مکانیکی از موادی به عنوان فاز پرکننده با وزنی کمتر از 5 درصد وزن کل ماده در آنها استفاده می‌شود. حال اگر این فاز زمینه یا پرکننده و یا هر دوی آنها در مقیاس نانو (با ابعاد کوچکتر از 100 نانومتر) به کار برده شوند به ماده حاصل از ترکیب آنها نانوکامپوزیت گفته می‌شود.

انواع نانو کامپوزیت‌ها شامل: نانو کامپوزیت‌های پایه پلیمری، نانو کامپوزیت‌های پایه سرامیکی و نانو کامپوزیت‌های پایه فلزی می‌باشند.

از خصوصیات متنوع نانو کامپوزیت‌ها می‌توان به بالابودن نسبت سطح به حجم انعطاف‌پذیری بالا بدون کاهش استحکام و مقاومت در برابر خراشیدگی و همچنین خواص نوری مطلوب مانند شفافیت که به اندازه ذرات بستگی دارد اشاره نمود. از منظر ساختاری ذرات و الیاف معمولاً باعث ایجاد استحکام در بستر می‌شود و بستر پلیمری می‌تواند با چسبیدن به مواد معدنی نیروهای اعمال شده به کامپوزیت را به نحو یکنواختی به ماده تقویت‌کننده منتقل می‌کند. در این حالت خصوصیاتی چون سختی –شفافیت و تخلخل بستر کامپوزیت تغییر می‌کند. بستر پلیمری همچنین می‌تواند سطح تقویت‌کننده را از اسیب‌ها حفظ کند. طبیعت ودرجه این تعاملات نقشی محوری بر خصوصیات مختلف نانو کامپوزیت همچون حلالیت خواص نوری جنبه‌های الکتریکی مکانیکی و … دارد.

در بین نانوکامپوزیت ها بیشترین توجه به نانوکامپوزیت های پایه پلیمری معطوف است. یکی از دلایل گسترش نانوکامپوزیت
های پلیمری، خواص بی نظیر مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی آن است. نانوکامپوزیت های پلیمری عموماً دارای استحکام بالا،
وزن کم، پایداری حرارتی بالا، رسانایی الکتریکی بالا و مقاومت شیمیایی بالایی هستند. تقویت پلیمرها با استفاده از مواد آلی و
معدنی بسیار مرسوم می باشد. بر خالف تقویت کننده های مرسوم که در مقیاس میکرون می باشند، در نانوکامپوزیت ها
تقویت کننده ها ذراتی در ابعاد نانومتر می باشند. با افزودن درصد کمی از نانوذرات به یک پلیمر خالص، استحکام کششی،
استحکام تسلیم و مدول یانگ افزایش چشمگیری می یابد. به عنوان مثال، با افزودن تنها 0.04 درصد حجمی میکا(یک نوع
سیلیکات) با ابعاد 50 نانومتر به اپوکسی(Epoxy)، مدول یانگ این ماده 58 درصد افزایش خواهد یافت.
دلیل دوم توسعه نانوکامپوزیت های پایه پلیمری و افزایش تحقیقات در این زمینه، کشف نانولوله های کربنی در سال 1991
میلادی است. استحکام و خواص الکتریکی نانولوله های کربنی به طور قابل ملاحظه ای با نانولایه های گرافیت و دیگر موادپرکننده تفاوت دارد. نانولوله های کربنی موجب رسانایی و استحکام فوق العاده ای در پلیمرها می شوند به طوری که
کاربردهای حیرت انگیزی همچون آسانسور فضایی را برای آن می توان متصور شد.
این دسته از کامپوزیت ها به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند به طور گسترده ای در صنایع خودرو، هوا-فضا و بسته
بندی مواد غذایی گسترش یافته اند. از دیگر کاربردهای نانوکامپوزیت های پلیمری پوشش های مقاوم به سایش، پوشش های
مقاوم به خوردگی، پلاستیک های رسانا، حسگرها، آسترهای مقاوم در دمای بالا و غشاهای جداسازی گازها و سیالات نفتی می
باشند. به عنوان مثال می توان به نوعی غشای نانوکامپوزیتی ساخته شده از یک نوع پلیمر و نانولایه های سیلیکا اشاره کرد که
توسط محققان دانشگاه کارولینای شمالی ساخته شده است. این غشا توانایی فول العاده ای در جداسازی مولکول های آلی از
گازها دارد.

 

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *