تولید پارچه فتوترمال و ضدباکتری در ایران

به گزارش خبرگزاری ایمنا، در سال‌های اخیر، توسعه مواد پیشرفته با عملکرد چندگانه به یکی از محورهای اصلی پژوهش در حوزه‌های مهندسی مواد، نانو فناوری و نساجی هوشمند تبدیل شده است، در این میان ترکیبات دوبعدی موسوم به مکس (MAX phases) و مکسین (MXene) به‌دلیل ساختار لایه‌ای منظم، رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، پایداری شیمیایی، مقاومت در برابر خوردگی، و ویژگی‌های زیستی مؤثر، به‌عنوان مواد نسل جدید با کاربردهای گسترده در صنایع پزشکی، انرژی، محیط‌زیست و الکترونیک شناخته می‌شوند. با وجود این ویژگی‌ها، تولید این ترکیبات به‌دلیل نیاز به مواد اولیه خاص، فرایندهای دمای بالا و تجهیزات پیشرفته، بیشتر در اختیار کشورهای صنعتی قرار دارد و نمونه‌های موجود در بازار داخلی، بیشتر وارداتی و وابسته به منابع خارجی هستند، از سوی دیگر، گسترش تقاضا برای منسوجات عملکردی، به‌ویژه پارچه‌هایی با خواص زیستی و حرارتی ویژه، زمینه‌ای مهم برای به‌کارگیری این ترکیبات نوظهور فراهم کرده است. تولید پارچه‌هایی که ضمن حفظ خواص سنتی همچون سبک‌وزنی، تنفس‌پذیری و قابلیت شست‌وشو، دارای عملکردهای پیشرفته‌ای همچون فعالیت ضدباکتری، قابلیت تبدیل نور به گرما (فتوترمال) و پایداری در شرایط مختلف محیطی باشند، می‌تواند افق‌های نوینی در صنایع پزشکی، نظامی، ورزشی و مراقبت‌های سلامت بگشاید.

بر این اساس، در یک طرح پژوهشی نوآورانه، تلاش شد تا با بهره‌گیری از ترکیبات صنعتی در دسترس همچون کربن فعال، تیتانیوم، آلومینیوم و منابع کربنی حاصل از ضایعات کشاورزی، ترکیبات مکس و مکسین با خلوص قابل قبول و هزینه تولید پایین سنتز شوند، در مرحله بعد این ترکیبات به‌روش پوشش‌دهی روی پارچه پنبه‌ای اصلاح‌شده اعمال شد تا منسوجی چندمنظوره با خواص مطلوب ایجاد شود، نتایج حاصل از آزمون‌های انجام‌شده نشان داد که منسوج تولیدی دارای خواص قابل توجهی از جمله فعالیت ضدباکتری مؤثر در شرایط تاریک و روشن، عملکرد فتوترمال، پایداری در برابر شست‌وشو و حفظ قابلیت تنفس‌پذیری است، این دستاورد نشان می‌دهد که با تکیه بر دانش فنی داخلی و استفاده از منابع ارزان‌قیمت، می‌توان مسیر بومی‌سازی ترکیبات پیشرفته و تولید محصولات نساجی هوشمند را هموار کرد، چنین رویکردی می‌تواند گامی مؤثر در جهت کاهش وابستگی به واردات، توسعه فناوری‌های داخلی و ارتقای رقابت‌پذیری کشور در حوزه مواد پیشرفته و منسوجات عملکردی به‌شمار آید.

منصور ماندگاری، کارشناس صنایع نساجی در گفت‌وگویی با خبرنگار ایمنا اظهار کرد: در قالب رساله دکتری خود موفق به سنتز ترکیبات پیشرفته مکس (MAX) و مکسین (MXene) با استفاده از مواد اولیه ارزان و در دسترس شدم و از این ترکیبات در تولید پارچه پنبه‌ای اصلاح‌شده با خواص ضدباکتری و فتوترمال استفاده کردم.

وی با اشاره به کاربردهای این نوع پارچه، افزود: این منسوج مهندسی‌شده برای مدیریت گرمایشی به دلیل خاصیت تبدیل نور به گرما (فتوترمال) و همچنین برای مصارف پزشکی به‌دلیل خاصیت ضدباکتری مؤثر آن، قابل استفاده است؛ خاصیتی که هم در تاریکی و هم در حضور نور فعال باقی می‌ماند.

کارشناس نساجی گفت: ترکیب مکس و مکسین از جمله موادی است که به دلیل خواص الکتریکی، حرارتی، ضدخوردگی و ضدباکتری، در حوزه‌های مختلف علمی و صنعتی جایگاه مهمی دارد اما تاکنون امکان تولید آن در ایران فراهم نبوده و شرکت‌های داخلی نیز عمدتاً از نمونه‌های وارداتی چینی یا آمریکایی استفاده می‌کردند.

ماندگاری ادامه داد: در این پروژه که با راهنمایی دکتر نصوری و دکتر قاسمی و مشاوره دکتر جلالی انجام شد، تلاش کردیم این ترکیب را با بهره‌گیری از کربن فعال صنعتی، تیتانیوم، آلومینیوم و منابع کربنی حاصل از ضایعات کشاورزی، با خلوص مناسب و هزینه پایین تولید کنیم. در ادامه، پوشش‌دهی آن روی پارچه پنبه‌ای اصلاح‌شده انجام شد.

به تاکید کرد: بخشی از نتایج این طرح در قالب مقاله‌ای علمی در یکی از کنفرانس‌های تخصصی ارائه شده و به عنوان مقاله برتر انتخاب شده است. تمرکز این مقاله بر بررسی خواص ضدباکتری و فتوترمال منسوج تولیدشده بوده است.

کارشناس نساجی با اشاره به چالش‌های این پژوهش گفت: بخش مهمی از زمان پروژه صرف تأمین تجهیزات و انجام تست‌های تخصصی شد، چراکه آزمایش‌هایی نظیر XRD و TEM که برای ارزیابی ترکیبات معدنی و بررسی ساختار میکروسکوپی مورد نیاز هستند، هم به سختی در کشور در دسترس‌اند و هم هزینه بسیار بالایی دارند. همین مسئله روند پیشرفت پروژه را کند کرده است.

ماندگاری تأکید کرد: در صورت تأمین تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته، می‌توان این محصول را به تولید انبوه رساند و در صنایع نساجی هوشمند، پزشکی، تجهیزات ضدباکتری، سامانه‌های گرمایشی پیشرفته و حتی حوزه‌های تصفیه آب و نانوکامپوزیت‌های صنعتی به‌کار گرفت.

به گزارش ایمنا، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که با بهره‌گیری از منابع اولیه ارزان‌قیمت و روش‌های مهندسی قابل پیاده‌سازی در مقیاس آزمایشگاهی، می‌توان ترکیبات مکس و مکسین را با خلوص مناسب سنتز و در تولید منسوجات عملکردی به‌کار گرفت، پارچه پنبه‌ای پوشش‌داده‌شده با این ترکیبات، ضمن حفظ خواصی همچون سبکی، انعطاف‌پذیری و تنفس‌پذیری، دارای عملکرد ضدباکتری در شرایط نور و تاریکی و توانایی جذب و تبدیل نور به گرما (ویژگی فتوترمال) است.

این دستاورد نشان‌دهنده ظرفیت بالقوه فناوری‌های نوین در بومی‌سازی مواد پیشرفته و توسعه کاربردهای آن‌ها در صنایع نساجی، پزشکی و مدیریت انرژی است، همچنین استفاده از منابع کربنی حاصل از ضایعات کشاورزی، علاوه بر کاهش هزینه تولید، می‌تواند گامی در راستای اقتصاد چرخشی و کاهش وابستگی به مواد وارداتی تلقی شود، با توسعه زیرساخت‌های آزمایشگاهی و تسهیل دسترسی به تجهیزات تخصصی، امکان ارتقا کیفیت، گسترش مقیاس تولید و تجاری‌سازی این نوع منسوجات فراهم خواهد شد، تداوم چنین پژوهش‌هایی می‌تواند به تثبیت جایگاه علمی و فناورانه کشور در حوزه نانومواد و منسوجات هوشمند منجر شود.