محافظت چوب با نانو ذرات

محافظت از چوب در برابر پوسيدگي با نانوذرات

محققان دانشگاه صنعتي ميشيگان امريکا سيستم جديد مبتني بر فناوري‌نانو ارائه داده‌اند که برمبناي آن مي‌توان «پوسيدگي چوب» را به‌تعويق انداخت.
به‌گزارش سايت خبري «ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري‌هاي نانو»،اين سيستم مي‌تواند در «نگهداري الوارها» و «صنعت چوب» تحولي ايجاد کند.
طبق نظر «آژانس محافظت از محيط زيست امريکا»، «آرسنات مس کروماته شده» (CCA) از سال 1940 در صنعت چوب به‌عنوان نگهدارنده چوب مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به اين‌که اين ترکيب حاوي «آرسنات» خطرناك است در نتيجه استفاده از «آرسنات مس کروماته شده» (CCA) در ايالات متحده از سال 2003 ممنوع گرديده است.
آفت‌کش‌هاي آلي زنده به‌عنوان جايگزيني مناسب براي «آرسنات مس کروماته شده» (CCA) معرفي شدند ولي مشکل اين دسته از مواد، حلاليت کم آن‌ها در آب نسبت به «آرسنات مس کروماته شده» (CCA) است. براي حل اين مشکل بايد «سورفكتانت‌ها» به اين «امولسيون» قبل از تزريق به چوب اضافه شوند. اما استفاده از «سورفاکتانت‌ها» منجر به کاهش بازده و تضعيف علمکرد «آفت‌کش‌ها» مي‌شود و در نتيجه مشکلات ديگري را پديد مي‌آورد.
«پت هايدن» (Pat Heiden) استاديار دانشکده‌ي شيمي دانشگاه «ميشيگان» و «پيتر ليك» (Peter Lake) استاد «دانشکده‌ي صنايع چوب و جنگلداري» اين دانشگاه، راه‌حل مناسبي براي اين مشکل پيشنهاد داده‌اند. راه‌حل آن‌ها استفاده از «نانوذرات جامد» به‌جاي «امولسيون مواد آلي» در «تزريق الوارها» مي‌باشد.
آن‌ها دانه‌هاي ريزي از ذرات «پلي‌وينيل پيريدين» و «پلي‌وينيل پيريدن» همراه «استايرن» با قطر متوسط 100 نانومتر براي اين‌کار تهيه کردند. «پت هايدن» (Pat Heiden) درباره‌ي اين مواد مي‌گويد: آن‌ها به‌دنبال يافتن مواد جديد با کارايي بالاتر هستند.
در اين روش ابتدا «آفت‌کش‌ها» را در «غلظت‌هاي مختلف» درون يك فاز پليمري جامد قرار مي‌دهند. بعد از اين‌كه چوب‌ها تحت‌خلأ استاندارد قرار گرفتند و هوا از آن‌ها خارج شد، «سوسپانسوني» شامل «نانوذرات» (نانوپليمر) حاوي آفت‌كش، به آن‌ها تزريق شده و تا حدود 16 اتمسفر تحت‌فشار قرار مي‌گيرند. فشار باعث نفوذ «سوسپانسيون» به‌درون خلل و فرج و كانال‌هاي ساختار چوب مي‌شود. سپس آفت‌كش‌ها به‌آهستگي از درون «نانوذرات» به‌درون چوب نفوذ مي‌كند. «ميزان نفوذ» مي‌تواند با «تغيير خواص شيميايي» و «مساحت سطح پليمر» و يا «آفت‌كش خاص» كنترل شود.
«پيتر ليك» (Peter Lake) و «پت هايدن» (Pat Heiden) آزمون‌‌هاي خود را در آزمايشگاه انجام دادند و با «دوز مصرف کم» از آفت‌کش، نتيجه‌ي مطلوبي به‌دست آوردند. استفاده از اين روش، مشکلات کمي در پي داشت. اين گروه دو قارچ‌کش - كه يكي براي چوب‌ها و ديگري «كلرواتالونيل» (Chlorothalonil) براي چمن‌ها استفاده مي‌شود را آزمايش کردند. اين آفت‌کش به‌صورت معمول براي چوب استفاده نمي‌شود ولي به‌دليل عدم وجود مشکل انحلال در اين روش توانستند از آن استفاده کنند.
کنترل «انحلال مواد» و «ميزان آزادسازي آن‌ها» به‌عنوان نقطه‌ي قوت اين روش، محققان را قادر به استفاده از برخي آفت‌کش‌ها مانند: «بركس» (Brax) كرد. «پيتر ليك» (Peter Lake) معتقد است که «بوريتس» (Borates) محافظ‌هاي خوبي براي چوب‌ها هستند آن‌ها به‌شدت در آب قابل‌حل هستند؛ بنابراين اگر درون چوب قرار داده و فشرده شوند هنگام باران آمدن، شسته شده و از چوب‌ خارج مي‌شوند و چوب پوسيده مي‌شود. در نتيجه اين خيلي مهم است كه اين آفت‌كش‌هاي «ارزان»، «كارامد» و «خيلي ايمن»، «طول عمر زيادي« داشته باشند.
«پت هايدن» (Pat Heiden) معتقد است اين روش داراي مشکلات خاص مانند: «مشکلات» و «هزينه‌ي تهيه‌ي نانوذرات» در مقابل تهيه‌ي سهل و ارزان يك «محلول» يا «سوسپانسيون مايع» اشاره کرد. حال سؤالي که اين‌جا مطرح مي‌شود اين است که آيا مجموع هزينه‌ها در اين روش کاهش خواهد يافت؟ اين مسأله‌اي است که آينده آن را مشخص‌تر مي‌کند.
برپايه‌ي گزارش منتشر شده‌ي «كلولند» (Cleveland) از گروه «فريدونيا» (Freedonia Group) «ميزان تقاضاي محافظ‌هاي چوب» با 3/3 درصد افزايش نسبت به‌سال 2006، در سال 2009 به‌مبلغ 470 ميليون دلار خواهد رسيد.
با توجه به‌روند روبه‌رشد تقاضا در صنعت چوب به‌خصوص براي ساخت «ميز»، «کلبه» و ... انتظار مي‌رود رقم فوق‌الذکر نيز افزايش يابد. در اين گزارش آمده است که محافظ‌هاي چوب مبتني بر آب تا سال 2009 روند رو به رشدي طي خواهند کرد که دليل آن سازگاري زيست محيطي اين روش اعلام شده است.

به نقل از شبکه رشد

http://olympiad.roshd.ir

استحکام پلاستیک با چوب

چوب استحكام پلاستيك را به شدت افزايش مي‌دهد

دانشمندان در "دانشكده علوم محيط زيست و جنگلباني دانشگاه دولتي نيويورك" در حال ابداع روشي براي افزودن فيبر چوب به پلاستيك هستند تا استحكام آنرا بيشتر كنند.

به گزارش پايگاه اينترنتي آسوشيتدپرس، محور توجه دانشمندان بر استخراج نانو -كريستال‌ها از سلولز مواد چوبي مانند درختان و درختچه‌هاي بيد و تركيب آنها با پلاستيك تمركز دارد.

"ويليام وينتر" استاد شيمي و مدير موسسه تحقيقات سلولز اين دانشكده گفت: نتيجه نهايي توليد پلاستيك‌هاي مستحكم‌تر و سبك‌تري خواهد بود كه در مراكز دفن زباله تجزيه مي‌شوند.

وينتر گفت: با افزودن يك اونس كريستال به يك پوند پلاستيك مي‌توان استحكام پلاستيك را سه هزار برابر افزايش داد.

وينتر گفت: علاوه بر كاربرد نانوكريستال‌ها به عنوان موادي براي مستحكم‌تر كردن پلاستيك‌ها، مي‌توان آنها را در سراميك‌ها و مصارف زيست پزشكي مانند مفاصل مصنوعي و وسايل قابل عرضه پزشكي بكار برد.

وينتر گفت: تمام مواد گياهي حداقل ‪ ۲۵‬درصد سلولز دارند اما سلولز چوب درختان اندكي بيشتر است و به ‪ ۴۰‬درصد تا ‪ ۵۰‬درصد مي‌رسد.

استفاده از نانوكريستال‌هاي سلولزي براي مستحكم‌تر كردن پلاستيك نسبت به شيشه كه اغلب بكار مي‌رود، فوايد بيشتري دارد.

وجود شيشه در پلاستيك، آن را سنگين تر و سخت تر مي‌كند و به همين دليل ماشين كاري آن دشوارتر و گرانتر تمام مي‌شود. يك نكته ديگر آنست كه شيشه قرنها تجزيه نمي‌شود در حالي كه نانوكريستال‌هاي سلولز در كمتر از ‪ ۹۰‬روز در ميدانهاي دفن زباله تجزيه مي‌شوند.

به نقل از ايرنا