بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از نانو مواد طبیعی برای جایگزینی با منابع غیر قابلتجدید در تکنولوژی نانو مورد توجه قرار گرفته است. عملکردهای رضایت بخش نانوساختارهای سلولزی و فرآوانی آن، مطالعات بسیاری را در این زمینه فرآهم آورده است. سختی استخراج نانوساختارهای سلولزی از دیواره سلولی گیاهان باعث شده تا روشهای مختلف بکار گرفته شود. با قرار دادن این ساختارها در کنار هم همانند الیاف طبیعی در کاغذ معمولی منجر به ایجاد محصولی با ساختار نانویی میشود که به نانوکاغذ معروف است تفاوت این کاغذها - نانوکاغذها - با کاغذ معمولی در پهنای الیاف و اندازه منافذ درون شبکهای میباشد.
نانوکاغذهای حاصل از الیاف طبیعی دارای انبساط حرارتی پایین و مقاومت بالا و شفافیت قابل قبول هستند. نانو ساختارهای سلولزی بخاطر خواصشان بیشتر بصورت تقویت کننده استفاده میشوند و ساختارهای حاوی مقادیر بالای این مواد را ترکیبات نانوسلولزی معرفی میکنند. در این تحقیق روشهای متداول استخراج نانوساختارهای سلولزی و بکارگیری آنها در تولید نانو کاغذ مورد بررسی قرار گرفته است.
-1 مقدمه
پلیمرهای مصنوعی امروزه در زندگی ما نقش بسیار مهمی را بازی می کنند. پلیمرهای مصنوعی از منابع فسیلی ساخته می شوند که در این راستا نگرانی هایی از جنبه تامین این منابع وجود دارد. از نظر زیست محیطی محصولات بر پایه منابع فسیلی خطر جدی محسوب می شود . - Tan et al 2009:311 - کاغذ و فرآوردههای کاغذی به عنوان یکی از کالاهای مصرفی جایگاه مهمی در زندگی انسانها دارند. عملاَ همه مطالب را روی کاغذ مینویسیم و چاپ میکنیم. مقدار زیادی کاغذ در صنایع بسته بندی و کارهای ساختمانی به کار میبریم. از طرفی این فرآورده به تنهایی و بدون تیمار با مواد مختلف، استحکام لازم و قابلیت نفوذپذیری به هوا و رطوبت را بطور مناسبی ندارد.
استفاده از فناوریها و پیشرفتهای علمی جدید به منظور بهینهسازی وضعیت تولید در صنایع و کارخانههای مختلف نیز بخش مهمی از تحقیقات را به خود اختصاص داده است. یکی از جدیدترین پیشرفت های علمی سال های اخیر، مبحث فناوری نانو است - عنایتی و همکاران. - 31-24: 1391 دانش نانو به درک خواص و رفتار جدید ذراتی با اندازه کمتر از 100 نانومتر میپردازد که به نانوساختارهای ساخته شده از آن ذرات، منتقل میشود.
در دهه گذشته مطالعات گستردهای در زمینه استفاده از سلولز در مقیاس نانو به دلیل مقاومت بالا، وزن کم و زیست تخریب پذیری در تولید محصولات زیستی انجام شدهاست رسیدن به مقیاس نانو از طریق رویکرد از پایین به بالا یکی از گزینههای علم و فناوری نانو است. رویکرد دیگر در علم فناوری نانو، رویکرد از بالا به پایین، یا بیرون کشیدن نانو ساختارها از درون ساختارهای بزرگتر است. این رویکرد به نام برنامه کوچکسازی مشهور گشته است و همراه با رویکرد اول، بسترهای اساسی برای پیشرفت برنامه عظیم جهانی علوم فناوری نانو هستند. تهیه نانو ساختار سلولز از درون ساختارهای سلولزی بزرگتر - الیاف، میکروفیبریل،... - براساس رویکرد از بالا به پایین یا برنامه کوچکسازی می باشد.
-2الیاف طبیعی
الیاف طبیعی دارای ساختمان منظم از عناصر فیبری هستند. دستجات سلولز در ساختار الیاف به شکل کاملا بلوری نیستند اما نقاط بلوری به شکل وسیعی در ساختار الیاف موجود میباشد شکل - . - 1 زنجیرهای سلولزی میکروفیبریلها - فیبریلهای اولیه - را تشکیل میدهند که این عناصر جزء عناصر اصلی ساختمانی تلقی میشوند. میکروفیبریلها کوچکترین جزء ساخته شده از سلولز طبیعی هستند که به وسیله میکروسکوپ الکترونی و پراش پرتو ایکس به اثبات رسیدهاند و دارای قطری متفاوت می باشند که بسته به منشا سلولزی متفاوت میباشد . - Soykeabkaew et al2007:143 -
-3ساختار الیاف
زنجیرهای سلولزی که در اثر پیوندهای هیدروژنی در کنار هم واقع شدهاند، نواحی کریستالی و آمورف را تشکیل میدهند که ساختارهای ابتدایی به نام فیبریل نخستین را میسازند .فیبریل نخستین دارای ضخامتی بین 3 تا 7 نانومتر است. فیبریلهای نخستین در کنار هم جمع شده و ساختار بزرگتری را به نام نانوفیبریل تشکیل میدهند شکل . - 2 - ضخامت نانوفیبریلها بین 3 تا 40 نانومتر و طول آنها به 5 میکرومتر هم میرسد که این ابعاد به منبع سلولزی بستگی دارد. به دلیل داشتن چنین نانوساختارهایی محققان زیادی تلاش کردند تا از طریق روشهای مختلف این نانوساختارها را استخراج کنند.
