باشگاه خبرنگاران جوان - با گسترش سریع فناوری خانه‌های هوشمند، نیاز به مواد چندمنظوره و کارآمد برای ساخت تجهیزات و مبلمان هوشمند روزبه‌روز افزایش می‌یابد. در همین راستا، ماشاالله رضاکاظمی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی شیمی و مواد دانشگاه صنعتی شاهرود، در همکاری با تیمی از پژوهشگران بین‌المللی، موفق به توسعه نوعی کامپوزیت زیستی نوآورانه شده‌اند که می‌تواند نقش مهمی در ساخت خانه‌های هوشمند، ایمن و کم‌مصرف ایفا کند.

در این پژوهش، از آرد چوب صنوبر (پسماندی تجدیدپذیر از منابع جنگل‌داری و کشاورزی)، نانولوله‌های کربنی چنددیواره (MW-CNT) به‌عنوان پرکننده‌های رسانا و لیگنین طبیعی به‌عنوان چسب زیستی استفاده شده است. این ترکیب منحصر به‌فرد نه‌تنها خواص مکانیکی چشمگیری ارائه می‌دهد، بلکه با حذف چسب‌های مصنوعی، پایداری زیست‌محیطی بیشتری دارد و به کاهش اثرات زیست‌محیطی نسبت به پلی‌اتیلن و پلی‌وینیل کلراید (PVC) کمک می‌کند.

این نانوکامپوزیت زیستی به‌طور خاص سه چالش عمده در محیط خانه‌های هوشمند را هدف قرار می‌دهد:

خطر تخلیه الکترواستاتیکی که می‌تواند به تجهیزات حساس آسیب برساند؛

مدیریت حرارتی تجهیزات هوشمند که به انتقال مؤثر گرما نیاز دارند؛

کارایی پایین سیستم‌های گرمایش تابشی با دمای پایین مانند کف‌گرمایی.

برای دستیابی به عملکرد بالا، ابتدا آرد چوب تحت تیمار قلیایی قرار گرفت تا همی‌سلولز حذف و واکنش‌پذیری سلولز افزایش یابد. سپس لیگنین با ایجاد پیوندهای هیدروژنی و برهم‌کنش‌های قوی در فرآیند پرس گرم، نقش کلیدی در استحکام بین نانولوله‌های کربنی و الیاف چوب ایفا کرد. اختلاط مکانیکی نیز موجب توزیع یکنواخت نانولوله‌ها در ماتریس کامپوزیت شد.

بر اساس نتایج آزمایشگاهی، این ماده جدید عملکرد فیزیکی و الکتریکی بسیار خوبی دارد: استحکام خمشی ایستا: ۱۲۶٫۵۶ مگاپاسکال، استحکام کششی: ۱۱۸٫۶۵ مگاپاسکال، رسانایی الکتریکی: ۳٫۱۶×۱۰⁵ اهم‌متر و رسانایی حرارتی: ۰٫۸۰۶ وات بر متر-کلوین.

این خواص، آن را برای استفاده در تجهیزات خانه‌های هوشمند، سطوح گرمایشی، پوشش‌های دیوار و کف، و حتی مبلمان الکترونیکی مناسب می‌سازد.

ارزیابی چرخه عمر (LCA) این نانوکامپوزیت نشان می‌دهد که تأثیرات زیست‌محیطی آن به‌مراتب کمتر از مواد پلاستیکی رایج است. استفاده از چسب زیستی طبیعی و پسماندهای چوبی، نه‌تنها آلودگی‌ها را کاهش می‌دهد بلکه به ایجاد یک زنجیره تأمین پایدارتر و دوستدار محیط زیست کمک می‌کند.

این دستاورد می‌تواند زمینه‌ساز تغییر مهمی در صنعت ساخت‌وساز، طراحی داخلی و تولید تجهیزات هوشمند خانگی باشد و جایگزینی مناسب برای مواد پایه نفتی در مسیر تحقق خانه‌هایی کم‌مصرف و پایدار فراهم کند.

منبع: ستاد ویژه فناوری نانو