تولید نانوچسب جهت تقویت سازه های فولادی

محقق دانشگاه علم و صنعت ایران با همکاری دانشگاه موناش استرالیا نانوچسبی تولید کرده اند که می توان از آن در تقویت سازه های فولادی موجود در مناطق با آب و هوای گرم استفاده کرد.

کد خبر: ۱۲۴۷۹۸

تاریخ: ۲۱ شهريور ۱۳۹۵ - ۰۹:۱۴

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری، امروزه استفاده از کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف جهت مقاوم سازی و تقویت سازه های فلزی، یک روش نوین و کارا برای بهسازی سازه های فولادی محسوب می شود.
وزن پایین، استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی این نوع کامپوزیت ها، آن ها را به یک گزینه ایده ال جهت استفاده در بازه وسیعی از سازه ها، نظیر سازه های فولادی، سازه های بتنی و سازه های چوبی تبدیل کرده است.
بااین حال، کاهش شدید استحکام چسب متصل کننده این کامپوزیت ها به سازه فلزی مادر در برخی شرایط خاص دمایی، استفاده از آن ها را با محدودیت جدی مواجه کرده است. امروزه با ورود فناوری نانو به حوزه ساختمان و پلیمر، این مشکلات تا حدود زیادی در حال مرتفع شدن است.
دکتر اصغر حبیب نژاد کورایم محقق دانشگاه علم و صنعت ایران هدف از انجام طرح حاضر را بهبود عملکرد در دمای بالای چسب اپوکسی متصل کننده این کامپوزیت ها به سازه فلزی مادر به کمک نانولوله های کربنی عنوان کرد.
حبیب نژاد افزود: سازه های فلزی موجود در خلیج فارس، نظیر اسکله ها و سکوهای نفتی در تابستان دمای 50 تا 60 درجه سانتی گراد را تجربه می کنند. چسب های تقویت کننده رایج، در بازه دمایی مذکور ضعیف شده و کارایی خود را از دست می دهند. با استفاده از نانوچسب تولید شده در این طرح، می توان این سازه ها را محافظت نموده و موجب صرفه جویی در هزینه و افزایش عمر کاری سازه های فلزی مذکور شد.
نانولوله های کربنی به عنوان یک نانوذره یک بعدی خواص مکانیکی و الکتریکی منحصربه فردی دارند. خواص مکانیکی عالی و نیز نسبت طول به قطر بسیار بالای این نانومواد امکان استفاده از آن ها را به عنوان یک مسلح کننده در مقیاس نانو فراهم می کند. این مسلح کننده با خاصیت پل زنندگی خود بر روی دو طرف ترک می تواند از توسعه ترک جلوگیری کرده یا انرژی زیادی را مستهلک کند که این موضوع موجب بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت حاصل در مقایسه با ماده اولیه می شود.
وی تصریح کرد: نانولوله های کربنی به واسطه انرژی سطحی بالایشان به شدت تمایل به کلوخه شدن در ماده زمینه دارند. لذا توزیع یکنواخت آن ها در ماده زمینه، پارامتر بسیار مهمی در اثرگذاری این نانوذرات است. در غیر این صورت، این نانوذرات نه تنها خواص مکانیکی و ترمومکانیکی ماده زمینه را بهبود نخواهد بخشید، بلکه به واسطه تمرکز تنش ناشی از وجود این نانوذرات، خواص نانوکامپوزیت حاصل نسبت به ماده اولیه بدتر خواهد شد.
عضو هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران ادامه داد:مرحله اول در انجام این پژوهش، انتخاب یک روش مناسب جهت اختلاط یکنواخت نانولوله های کربنی با رزین اپوکسی بود. در مرحله بعد اتصال سازه ی فلزی مادر و نانوچسب تولید شده و در شرایط مختلف از جمله دماهای 40 الی 70 درجه سانتی گراد آزمایش گردید تا اثر استفاده از نانولوله های کربنی بر رفتار چسب اتصال بررسی شود.
این تحقیقات حاصل تلاش های دکتر اصغر حبیب نژاد کورایم- عضو هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران- و پژوهشگرانی از دانشگاه موناش کشور استرالیا است.نتایج این کار در مجله Composites Part B (جلد 94، سال 2016، صفحات 95 تا 101) به چاپ رسیده است.