بررسی اثر دما و خواص سطحی نانوذره بر تشکیل ساختار نانوسلولی در ابرهای پلیمری

این مطالعه تلاشی است به منظور تولید ابر¬های پلیمری با چگالی سلولی بالا و اندازه سلولی کوچک، که با فرآیند¬های معمول ابر¬سازی قابل دستیابی نیستند. ابزار دستیابی به این هدف عبارتست از کنترل دمای ابر¬سازی، تثبیت کنترل شده ساختار سلولی ایجاد شده و نیز استفاده از نانو¬ذرات به عنوان عامل هسته¬گذار. برای این منظور یک سامانه بدیع شامل مخزن فشار قوی دما بالا با امکان افت فشار بسیار سریع و خنک¬سازی کنترل شده به همراه سامانه الکترونیکی کنترل دقیق دما و فشار ابر¬سازی، طراحی و ساخته شد. طراحی فرآیند به گونه-ایی بود که هسته¬گذاری تعداد بسیار زیادی حباب ریز مکانیسم غالب در تعیین ساختار نهایی ابر باشد. ابر¬های ساخته شده دارای ساختار سلولی کاملا یکنواخت در تمام مقطع نمونه و بدون هیچ پوسته ابر نشده¬ایی بودند. نتایج نشان داد کنترل دمای ابر¬سازی و تثبیت ساختار سلولی ابزار قدرتمندی برای کنترل ساختار ابر است به گونه¬ایی که محدوده گسترده¬ایی از ابر¬های میکرو¬سلولی با چگالی سلولی بین 106 تا 1012 حباب در واحد حجم و اندازه سلول 600 نانو¬متر تا 20 میکرون با تغییر شرایط و به صورت کنترل شده تولید گردید. نتایج نشان داد که هر چند اثر افزایش دما، مطابق نظریه هسته¬گذاری کلاسیک، برای افرایش سرعت هسته-گذاری و چگالی سلولی ابر مطلوب است اما برای حفظ چگالی تجمع حباب¬ها و کاهش اندازه آن¬ها لازم است پدیده¬های رشد حباب و خروج گاز از پلیمر از طریق تثبیت سریع ساختار سلولی کنترل گردد. ابر¬سازی نانو¬کامپوزیت¬های نانوسیلیکا نشان داد نانو¬ذره به خوبی به عنوان عامل هسته¬گذار عمل کرده و منجر به افزایش چگالی سلولی و کاهش اندازه سلول¬ها در ابر نهایی می¬شود.