کنترل ساختار اسفنج در سامانه پلی‌استیرن-نانوسیلیکا-کربن دی‌اکسید: اثر دما و نانوذرات

هدف اصلی این پژوهش، بررسی سازوکار اثر دما و نانوذرات بر ساختار اساسی اسفنج پلی‌استیرن برای دستیابی به کنترل دقیق‌تر ساختار آن است. بدین منظور، پس از مرور مطالعات پیشین، با ارائه و تبیین نظریه هسته­‌گذاری کلاسیک، پیش­ زمینه نظری واکاوی شد. سپس، تولید اسفنج در زمینه پلی‌استیرن و نانوسیلیکای کروی و در مجاورت گاز کربن دی‌اکسید انجام شد. فرایند تولید اسفنج در دستگاهی با قابلیت کارایی در دما و فشار زیاد و کاهش آنی فشار و سرعت پایدارسازی زیاد انجام شد. دمای تولید اسفنج، اندازه و مقدار نانوذرات و نیز خواص سطحی آن از مهم‌ترین عوامل اثرگذار بر خواص اسفنج هستند که در این مقاله بررسی شدند. افزایش دمای اسفنج­‌سازی بر تشکیل هسته‌­های اولیه و رشد سلول­‌ها اثرگذار است. برایند این دو اثر ساختار نهایی اسفنج را معین می­‌کند. وقتی دما از90 به 180درجه تغییر کرد، با افزایش هزار برابری، چگالی سلول اسفنج پلی‌استیرن به 1012×20/2 افزایش یافت. نتایج این پژوهش نشان داد، وجود مقدار کمی نانوسیلیکا در افزایش چگالی سلول و کاهش اندازه سلول اثر بسزایی دارد. همچنین افزایش غلظت نانوذرات این اثر بخشی را افزایش داد. افزون بر این کیفیت و ساختار اسفنج نانوکامپوزیتی نسبت به اسفنج پلی‌استیرنی بهبود می‌یابد. با افزایش اندازه نانوسیلیکا از 12nm به 40nm مقدار چگالی سلول از109×3/3 به 109×78/1 کاهش یافت. همچنین اصلاح سطحی نانوسیلیکا با تری‌اتوکسی سیلان افزون بر بهبود پراکنش نانوذرات باعث افزایش چگالی سلول شد. بازده نانوسیلیکا در افزایش چگالی سلول پس از اصلاح سطحی حدود دوبرابر افزایش یافت.