تولید چوب هوشمند با نانوذرات؛ محصولی مقاوم در برابر آتش رطوبت و آفات

جریان آنلاین: چوب هزاران سال است که یکی از مهم‌ترین مصالح مورد استفادهٔ بشر به شمار می‌رود. در دسترس بودن، تجدیدپذیری، قابلیت تجزیهٔ زیستی و ویژگی‌هایی مانند رسانایی پایینٔ گرمایی و الکتریکی، این مادهٔ طبیعی را به گزینه‌ای ارزشمند برای صنایع مختلف تبدیل کرده است. با وجود این مزایا، چوب همواره با محدودیت‌هایی مانند حساسیت به رطوبت، حملهٔ قارچ‌ها و حشرات، تغییر ابعاد در اثر جذب آب و آتش‌پذیری روبه‌رو بوده است. اکنون نتایج یک مقالهٔ مروری که در نشریه Plant Science Today منتشر شده، نشان می‌دهد که نانوفناوری می‌تواند راهکاری مؤثر برای برطرف کردن بسیاری از این مشکلات ارائه دهد.

این مقاله که توسط مانیش مان تهیه شده، تازه‌ترین دستاوردهای دو دههٔ گذشته در زمینهٔ استفاده از نانومواد برای بهبود عملکرد چوب و فرآورده‌های چوبی را بررسی کرده است. در این بررسی علمی، ۴۳ مطالعهٔ معتبر دربارهٔ استخراج نانوسلولز، استفاده از نانوذرات فلزی و توسعهٔ نانوپوشش‌های کاربردی برای چوب مورد تحلیل قرار گرفته است. یکی از مهم‌ترین محورهای این پژوهش، استفاده از نانوسلولز است که از الیاف سلولزی بسیار ریز استخراج شده و به دو شکل اصلی سلولز نانوالیافی و سلولز نانوبلوری وجود دارد. بررسی‌ها نشان می‌دهد افزودن نانوسلولز به کامپوزیت‌های چوبی باعث افزایش قابل‌توجه مقاومت مکانیکی آن‌ها می‌شود و سطح ویژهٔ بسیار زیاد و ساختار شبکه‌ای در مقیاس نانو، موجب انتقال بهتر تنش درون ماده و در نتیجه افزایش استحکام محصول نهایی می‌شود.

بخش دیگری از این مقاله به استفاده از نانوذرات فلزی و اکسیدهای فلزی اختصاص دارد. نانوذرات نقره، مس و اکسید روی از جمله موادی هستند که می‌توانند با نفوذ به ساختار چوب، مقاومت آن را در برابر قارچ‌ها، باکتری‌ها، حشرات و عوامل پوسیدگی افزایش دهند. برای نمونه، نتایج یکی از پژوهش‌های بررسی‌شده نشان می‌دهد نفوذ نانونقره به چوب سپیدار سیاه که تحت عملیات حرارتی قرار گرفته بود، علاوه بر افزایش خواص مکانیکی، خاصیت ضدباکتری قابل‌توجهی نیز ایجاد کرده است. همچنین استفاده از نانووللاستونیت و نانوذرات مبتنی بر مس، توانسته مقاومت چوب را در برابر آتش، نفوذ آب و حملهٔ موریانه‌ها افزایش دهد. نکتهٔ مهم آن است که این نانوذرات حتی در مقادیر کم نیز عملکرد بسیار مطلوبی دارند و می‌توانند مصرف مواد نگهدارندهٔ شیمیایی را کاهش دهند.

سومین محور اصلی این مقاله، توسعهٔ نانوپوشش‌های محافظ برای سطوح چوبی است. این پوشش‌ها که با استفاده از نانوسیلیکا، نانوسلولز و دیگر نانومواد ساخته می‌شوند، لایه‌ای محافظ روی سطح چوب ایجاد می‌کنند که مانع نفوذ آب، تابش‌های مخرب محیطی و عوامل زیستی می‌شود. پژوهشگران گزارش کرده‌اند که استفاده از نانوالیاف سلولزی اکسیدشده در پوشش‌های پلی‌یورتانی و همچنین پوشش‌های هیبریدی پایه‌آب، دوام محصولات چوبی را در شرایط مختلف آب‌وهوایی به‌طور چشمگیری افزایش داده است. افزون بر این، استفاده از نانوسیلیکا و ترکیبات سیلیکونی زیست‌پایه نیز موجب افزایش پایداری ابعادی و طول عمر چوب می‌شود. یکی از مزیت‌های مهم این فناوری، توسعهٔ پوشش‌های سازگار با محیط‌زیست است که برخلاف پوشش‌های قدیمی بر پایهٔ حلال‌های شیمیایی، عمدتاً پایه‌آب هستند و آسیب کمتری به محیط‌زیست وارد می‌کنند.

به گزارش ایسنا؛ پژوهشگران معتقدند نانوپوشش‌ها تنها نقش حفاظتی ندارند، بلکه می‌توانند قابلیت‌های کاملاً جدیدی مانند خودتمیزشوندگی، مقاومت بیشتر در برابر شعله، خاصیت ضدمیکروبی و حتی قابلیت حسگری هوشمند را به محصولات چوبی اضافه کنند. البته آن‌ها تأکید می‌کنند که برای بهره‌برداری صنعتی گسترده از این فناوری، همچنان به تحقیقات بیشتری در زمینهٔ ایمنی زیست‌محیطی، کاهش هزینه‌های تولید، توسعهٔ روش‌های تولید انبوه و ارزیابی دوام بلندمدت این نانومواد نیاز است. با این حال، شواهد موجود نشان می‌دهد نانوفناوری می‌تواند جایگاه چوب را به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مواد تجدیدپذیر قرن بیست‌ویکم بیش از هر زمان دیگری تقویت کند و افق تازه‌ای پیش روی صنایع وابسته به این مادهٔ طبیعی بگشاید.

پایگاه خبری جریان/ جریان آنلاین