ساخت پوشش نانوکامپوزیت هیبریدی سازگار با محیط زیست برای حفاظت از ابنیه تاریخی در کشور

حفاظت از میراث فرهنگی و تاریخی یک حوزه علمی بین رشته ای است که زمینه ساز استفاده از علوم مختلف پایه و مهندسی در عرصه هنر و فرهنگ شده است. در میان این علوم می توان از مهندسی سطح به عنوان یک فناوری سودمند نام برد. زیرا فعالیت بیشتر عوامل مخرب از سطح مواد آغاز می‌شود. با بهره گیری از علم و مهندسی سطح و ایجاد پوشش های محافظ بر سطح اشیاء، بناها و مصالح تاریخی می‌توان سرعت تخریب آنها را تا حدود زیادی کاهش داد.

شیدا برهانی اصفهانی، حمیدرضا سلیمی، محمدحسین فتحی، امیر ارشاد لنگرودی و مهسا خوشنام از دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان و پژوهشکده فرایند پلیمرها، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران در پژوهشی به ساخت و مشخصه یابی پوشش نانوکامپوزیت هیبریدی سازگار با محیط زیست پرداختند.

محققان در این پژوهش با توجه به نقش مؤثر آب و پرتوی فرابنفش نور خورشید در تخریب بسیاری از مواد و مصالح، داشتن ویژگی هایی مانند آبگریزی و توانایی در جذب پرتوی فرابنفش برای چنین پوشش هایی را ضروری می دانند و می نویسند: «برای پوششی که برای حفاظت از میراث فرهنگی به کار می رود شفافیت، دوام و سازگاری با زیرلایه نیز از جمله ویژگی های اساسی به شمار می رود.»

آنها معتقدند که در سال های اخیر توجه ویژه ای به استفاده از نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری در امر حفاظت و مرمت شده است و  کارآمدترین این مواد کامپوزیت های محتوی نانوذرات اکسیدی در زمینه ای از پلیمرهای سیلیکونی هستند و یکی از ترکیباتی که کاربرد گسترده ای در تهیه این کامپوزیت ها دارد تترااتوکسی سیلان است که طی فرایند سل – ژل محصولی پایدار اما ترد و مستعد ایجاد ترک از جنس دی اکسید سیلیسیم ایجاد می کند.

این پژوهشگران در تهیه زمینه کامپوزیت به روش سل- ژل، با استفاده از دو شیوه فراصوت دهی و تقطیر بازگشتی، از تترااتوکسی سیلان و پلی دیمتیل سیلوکسان منتهی به هیدروکسی به ترتیب برای ایجاد زمینه ای از دی اکسید سیلیسیم و خلق ویژگی آب گریزی استفاده کردند و نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به صورت هسته /پوسته دی اکسید تیتانیوم/ دی اکسید سیلیسیم به عنوان جاذب پرتوی فرابنفش به کار رفت و نانوکامپوزیت تهیه شده به روش غوطه وری روی لام میکروسکوپ و کاشی پوشش داده شد.

در نهایت این پژوهشگران دریافتند که تشکیل ساختار هسته/پوسته دی اکسید تیتانیوم / دی اکسید سیلیسیم (TEM) موفقیت آمیز بوده است. بررسی تأثیر مقدار پلی دیمتیل سیلوکسان بر شفافیت، پیوستگی و آبگریزی پوشش نشان داد که مقدار بهینه این سیلوکسان در حدود ۲۰ درصد وزنی است و بنا بر نتایج، نانوکامپوزیت های هیبریدی بر پایه دی اکسید سیلیسیم تقویت شده با نانوذرات با نانوذرات هسته/ پوسته دی اکسید تیتانیوم/ دی اکسید سیلیسیم می‌توانند پوشش‌های شفاف و آبگریز برای حفاظت کاشی و شیشه ایجاد کنند.

آنها نتیجه گیری کردند که تهیه یک ماده هیبریدی شفاف، فاقد رنگ و آب گریز طی فرایند سل- ژل با استفاده از تترااتوکسی سیلان و پلی دیمتیل سیلوکسان و با به کارگیری امواج فراصوت و تقطیر بازگشتی، بدون استفاده از کاتالیست‌ها و حلال‌های بسیار سمی رایج امکانپذیر است و می تواند به سازگاری بیشتر این فرایند با محیط زیست کمک کند.

نتایج این پژوهش در فصلنامه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی دانشگاه صنعتی در سال ۱۳۹۹ اصفهان منتشر شد.