کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت محصولات چوبی

6 ماه پیش
Rate this post

 

نانو تکنولوژی در صنعت چوب

صنعت چوب یکی از محرک های اصلی رشد اقتصادی در کشور‌های استوایی مانند مالزی است. جنگل به عنوان منبع مواد “لیگنوسلولزی” مختلف دارای پتانسیل‌های دست نخورده بسیاری است که می توان از آنها برای تولید مواد نانو سایز پایدار و زیست تخریب پذیر استفاده کرد که دارای ویژگی های بسیار جالبی برای استفاده در صنایع چوبی یا در بسیاری از زمینه های کاربردی مختلف است. بخش محصولات مبتنی بر چوب همچنین می‌تواند از نانو مواد مختلف در دسترس برای بهبود عملکرد محصولات موجود یا ایجاد محصولات، با ارزش افزوده  از جنگل استفاده کرد واین ویژگی بررسی پیشرفت‌های اخیر در کاربرد فناوری نانو در صنعت محصولات مبتنی بر چوب را برجسته می‌کند.

معرفی نانو تکنولوژی

نانوتکنولوژی به عنوان دستکاری مواد بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر تعریف می شود. نانوتکنولوژی یک حوزه چند رشته ای در علم و فناوری است با هدف توسعه مواد جدید و بهبود یافته با عملکردهای قابل توجه، خواص فیزیکی و شیمیایی را ترکیب می کند. مواد در این مقیاس در مقایسه با مواد مشابه در ابعاد بالاتر، خواص منحصر به فردی دارند. به همین دلیل، کاربردهای مختلف نوآورانه از طریق فناوری نانو را می توان در بسیاری از رشته ها مورد بررسی قرار داد.

نانوتکنولوژی به عنوان یک توانمندکننده فناوری، می‌تواند محرکی برای دستیابی به رشد اقتصادی ملی باشد به همین منظور در کشور‌های استوایی مانند مالزی برای صادرات محصولات چوبی و یا الوار‌های چوب از فناوری نانو تکنولوژی برای افزایش ارزش و تنوع محصولات چوبی استفاده می‌شود که در نهایت سبب افزایش رشد اقتصادی در این عرصه شده است. این واقعیت که جنگل برای سالیان متمادی نقش اساسی برای تمدن ایفا می کند را نمی توان رد کرد زیرا به منبع مواد لیگنوسلولزی برای بهره برداری و توسعه محصولات مختلف تبدیل شده است. در حقیقت، محصولات چوبی از دیرباز به شکل الوار، مبلمان، کاغذ و بسیاری مواد کاربردی دیگر در جامعه موجود بوده است. استفاده از فناوری نانو می تواند منجر به تولید محصولات چوبی قوی‌تر، چند منظوره و در عین حال سبک تر شود. محصولات سنتی جنگلی مانند خمیر کاغذ و کاغذ، کامپوزیت های چوب، پوشش های چوبی و نگهدارنده های چوب را می توان گسترش داد یا به محصولات افزوده شده جدید و با ارزش تبدیل کرد تا کاربردهای گسترده تر و/یا پیشرفته تری پیدا کند.

کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت محصولات مبتنی بر چوب را می توان به دو مسیر تقسیم کرد:

استخراج نانومواد (ها) از جنگل

نگرانی‌های روزافزون در رابطه با محیط‌ زیست نیاز شدیدی به معرفی مواد نانوسایز پایدار و زیست تخریب‌پذیر ایجاد کرده است. این ماده جدید به نام نانوسلولز می تواند از منابع جنگلی به روشی ایمن و پایدار تولید شود. فراوانی مواد لیگنوسلولزی از جنگل باعث افزایش علاقه به تبدیل سلولز به نانوسلولز شده است. نانوسلولز عمدتاً سلولز در سطح مولکولی است که دارای چندین ویژگی کلیدی مانند استحکام و سفتی بالا، نسبت استحکام به وزن بالا است. ویژگی های برجسته این ماده، پتانسیل های کاربردی عظیمی را فراتر از خود صنعت محصولات جنگلی ارائه می دهد. به عنوان مثال می توان آن را به عنوان یک عامل تقویت کننده در خمیر کاغذ و کامپوزیت چوب یا به عنوان یک ماده پوششی در پوشش چوب استفاده کرد. همچنین به دلیل تطبیق پذیری آن، نانوسلولز می تواند به عنوان یکی از اجزاء  بخش محصولات غیرجنگلی مانند الکترونیک، حسگرها، باتری ها، مواد غذایی، دارویی و آرایشی استفاده کرد.

استفاده از نانومواد (ها) برای محصولات مبتنی بر چوب

از نانومواد می توان برای تقویت محصولات موجود بر پایه چوب از نظر عملکرد آن استفاده کرد. به عنوان مثال، استفاده از نانومواد در پوشش چوب مانند “اکسید روی” یا “اکسید نانوتیتانیوم” می تواند عملکرد چوب را از نظر دوام، مقاومت در برابر آتش و جذب اشعه ماوراء بنفش و همچنین کاهش جذب آب افزایش دهد. از سوی دیگر، استفاده از “نانوکپسولاسیون” در نگهدارنده چوب می‌تواند اشباع چوب با آفت‌کش‌ها را با اطمینان از اینکه مواد شیمیایی می‌توانند به عمق چوب نفوذ کنند، بهبود بخشد و در نتیجه مسئله شستشوی بیش از حد را کاهش دهد. این امر دوام چوب های تیمار شده را در برابر عوامل تخریب زیستی بهبود می بخشد.

خمیر و کاغذ

کاغذ از مواد لیگنوسلولزی ساخته می شود که تحت یک سری پردازش اولیه، تصفیه، کاغذسازی و خشک کردن ساخته می‌شود. مرحله کاغذ سازی جایی است که تمام مخلوط خمیر و مواد افزودنی اضافه شده، متناسب با محصولات نهایی مختلف تنظیم می شود. نانوتکنولوژی در خمیر و کاغذ به شکل نانومواد یا افزودنی های نانو به کار می رود. به عنوان مثال، از منابع جنگلی یا به جای مواد لیگنوسلولزی می توان برای استخراج بلوک های ساختمانی با اندازه نانو استفاده کرد که به صورت نانوسلولز به عنوان یک واحد تقویت کننده برای ارائه استحکام مکانیکی، عملکرد و انعطاف پذیری منحصر به فرد عمل می کند. این نسل جدید سلولز از طریق لایه لایه شدن دیواره سلولی برای به دست آوردن نانوفیبریل یا با استخراج سلولز کریستالی در مقیاس نانو تولید می شود. نانوسلولز عمدتاً برای افزایش استحکام کاغذ به کاغذسازی اضافه می شود. از دیگر نانومواد مورد استفاده در فرآیند تولید کاغذ می توان به “نانو سیلیس” “نانوزئولیت” و غیره اشاره کرد.

ممنون از توجه شما

منبع: springeropen

ترجمه و تهیه شده توسط تیم درباران

سفارش آنلاین درب در ایران

Rate this post
0

برخی از منابع مجله