نانو پوشش‌های مقاوم به حرارت

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.

به گفته‌ی دکتر حسین روغنی ممقانی، پژوهش حاضر به‌منظور بهبود رفتار حرارتی رزین‌های اپوکسی انجام شده است. در این طرح با افزودن نانولوله‌های کربنی به زمینه‌ی رزین اپوکسیو ایجاد یک ساختار نانوکامپوزیتی و متخلخل، مقاومت حرارتی این رزین بهبود داده شده است؛ به‌نحوی‌که رزین نهایی پس از سوختن شکل ساختاری اولیه‌ی خود را حفظ نماید.
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، قطعه‌ی صنعتی تولید گردد.

وی در رابطه 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. 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 زمینه‌ی 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. بدین منظور رزین اپوکسی در حضور نانولوله‌های کربنی پخت شد. سپس رزین اپوکسی به‌وسیله‌ی دو نوع اصلاح‌کننده‌ی 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 شد. در نهایت آزمون‌های مربوط به مشخصه یابی ساختار حاصله و همچنین آزمون‌های مربوط ارزیابی حرارتی آن‌ها انجام گرفت.»

بر اساس نتایج ، اندازه‌ی تخلخل موجود در زروژل نانولوله‌های کربنی موجود در زمینه نانوکامپوزیتها 2 الی 10 نانومتر بوده است. همچنین بیش‌ترین مقدار باقی‌مانده‌ی پس از سوختن، مربوط به نانوهیبرید حاوی 1 درصد وزنی نانولوله‌ی کربنی بوده است.
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 مجله‌ی Journal of materials science با ضریب تأثیر 2.599 (جلد 51، شماره‌ی 19، سال 2016، صفحات 9057 تا 9073) منتشر شده است.