وقتی ضایعات شیشه هم مفید می شوند

پژوهشگران کشور در یک طرح آزمایشگاهی ضایعات شیشه را به نانوذرات پرکاربرد کلوئیدی سیلیکا تبدیل کردند. نانوسیلیکا در صنعت لاستیک، نساجی، عایق‌های حرارتی و کاغذ کاربرد دارد.

به گزارش بازتاب به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، امروزه استفاده از انواع نانوذرات در صنایع مختلف در حال تبدیل شدن به امری رایج است. یکی از چالش‌های تولید نانوذرات، بحث هزینه بالای تولید آن‌هاست. ازاین‌رو پژوهشگران بسیاری به دنبال راهکارهایی برای کاهش هزینه‌های تولید نانوذرات هستند. استفاده از پیش ماده ارزان، یکی از رویکردها برای کاهش هزینه تولید نانومواد به‌شمار می‌رود.

در این راستا، محققان دانشگاه علم و صنعت از ضایعات شیشه به‌عنوان یک پیش ماده ارزان‌قیمت برای تولید نانوسیلیکای کلوئیدی بهره برده‌اند.

دکتر رضا نوروزبیگی ضمن اشاره به کاربردهای متعدد نانوسیلیکای کلوئیدی، در خصوص هدف از انجام این طرح گفت: در تحقیقات اخیر کارایی نانوسیلیکا در افزایش خواص مکانیکی بتن و همچنین کاربرد آن در تولید پوشش‌های فوق آب‌گریز در صنعت نساجی به اثبات رسیده است. ازاین‌رو در این طرح تلاش شد تا با استفاده از یک پیش ماده ارزان، یک ماده مورد نیاز صنعت را تولید کنیم.

وی خاطرنشان کرد: ضایعات شیشه یکی از زباله‌هایی است که دیر تجزیه شده و انباشت آن مشکلاتی را برای محیط‌ زیست ایجاد می‌کند. ما در این طرح با بهره‌گیری از ضایعات شیشه، نانوذراتی مفید تولید کرده‌ایم که می‌تواند کاربرد وسیعی در صنایع مختلف داشته باشد.

نوروزبیگی در خصوص مراحل سنتز و مشخصه‌یابی نانوذرات سنتز شده گفت: فرایند سنتز نانوسیلیکای کلوئیدی شامل دو مرحله کلی بود. در مرحله اول سیلیکا ژل خیس تولید شد و در گام بعد ژل تولیدشده لخته زدایی شد. بدین منظور در ابتدا پودر شیشه به‌منظور خالص‌سازی تحت عملیات اسید شویی قرار گرفت و سپس پودر تصفیه‌شده با سدیم هیدروکسید وارد واکنش و ژل سیلیس تولید شد. نوع اسید مورد استفاده و همچنین دمای فرایند تولید ژل به‌عنوان پارامترهای مؤثر بهینه‌سازی شدند.

به گفته وی، پس از اتمام فرایند تولید نانوسیلیکا، مشخصه‌های مورفولوژیکی و ساختاری توسط آزمون‌های XRF، DLS، FESEM ،FTIR و جذب نیتروژن مورد بررسی قرار گرفتند.

وی خاطر نشان کرد: میانگین اندازه نانوذرات نانوسیلیکای کلوئیدی تولیدشده ۱۵ تا ۲۷ نانومتر و پتانسیل زتای نانوذرات ۴۳.۶ میلی‌ولت اندازه‌گیری شده که بیانگر پایداری بالای کلوئید است. همچنین یک گرم از نانوذرات پس از خشک شدن ۸۳.۶۳ مترمربع سطح ویژه دارند.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر رضا نوروزبیگی عضو هیأت علمی و زهرا اسدی دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه علم و صنعت ایران است.

نتایج این کار در مجله Ceramics International با ضریب تأثیر ۳.۰۵۷ (جلد ۴۴، شماره ۱۸، سال ۲۰۱۸، صفحات ۲۲۶۹۲ تا ۲۲۶۹۷) منتشر شده است.