امکان استفاده از بلورهای سلولزی در ساخت نانوکامپوزیتها

تحقیقات اخیر نشان میدهد که بلورهای سلولزی کوچک که در گیاهان و درختان وجود دارد، میتواند برای افزایش استحکام فولاد مورد استفاده قرار گیرد. این بلورها که مسئول افزایش استحکام و قدرت درختان است ممکن است بتواند منجر به تولید نسل جدیدی از مواد شود. محاسبات انجام شده توسط محققان دانشگاه پوردو روی مدلهای مختلف نشان داده که بلورهای سلولزی میتوانند فشار 206 گیگاپاسکال را تحمل کند که این رقم چیزی نزدیک به استحکام فولاد است.
زاواتاری از محققان این پروژه میگوید: بلورهای سلولزی دارای خواص بسیار جالبی هستند؛ این مواد در طبیعت به وفور یافت شده و میتوان با تصفیه پسابهای صنایع کاغذسازی آن را بهدست آورد. اندازهگیری خواص این بلورها بهصورت آزمایشگاهی کاری بسیار دشوار است، به همین دلیل ما در این پروژه برای اولین بار با استفاده از مکانیک کوانتومی موفق به پیشبینی خواص این مواد شدیم.
این نانوبلورها در حدود 3 نانومتر و 500 نانومتر طول دارند بنابراین تعیین مشخصات آنها کاری بسیار دشوار است. یافتههای این گروه تحقیقاتی درک صحیحی از رفتار مکانیکی و بنیادین نانوبلورهای سلولزی را ارائه میدهد. زاواتاری میافزاید: این اولین گام به سوی مدلسازی برای شناخت و پیشبینی رفتار بلورهای منفرد سلولز است. با این مدل میتوان برهمکنش میان بلورها را مطالعه کرد. این پژوهش گام مهمی در مسیر طراحی ترکیبات مبتنی بر سلولز بوده بهطوری که به محققان در طراحی مواد سلولزی برای مصارف خاص کمک میکند.
نانوبلورهای سلولزی دارای پتانسیل بالایی بوده بهطوری که بهعنوان یک جایگزین سبز برای نانولولههای کربنی شناخته میشوند. از این ماده میتوان برای تقویت ساختاری مواد مختلف نظیر پلیمرها و سیمان استفاده کرد. از مواد مبتنی بر سلولز میتوان در ساخت منسوجات و کیفهای پلاستیکی زیستتخریبپذیر استفاده کرد.
در حال حاضر از محصولات جانبی صنایع کاغذسازی برای تولید سوختهای زیستی استفاده میشود، با استفاده از نتایج این پژوهش میتوان یک گزینه دیگر به مصارف این محصولات جانبی اضافه کرد. بلورهای سلولزی استحکام بالایی دارند بنابراین شکستن آنها برای تولید سوختهای مایع بسیار دشوار است، به همین دلیل میتوان به جای شکستن آنها، از این نانوبلورها بهعنوان واحدهای سازنده برای ساخت مواد دیگر استفاده کرد.
نتایج این پژوهش در نشریه Cellulose به چاپ رسیده است.