نانوچسب‌های خودترمیم شونده جایگزین لحیم‌کاری شدند

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، پژوهشگر دانشگاه تهران با همکاری محققانی از پژوهشگاه نیرو و پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران در مطالعات آزمایشگاهی خود موفق به تولید نانوچسب‌هایی پلیمری با دو خصوصیت رسانایی و خودترمیم‌شوندگی شدند. این نانوچسب‌ها می‌توانند جایگزین مناسبی برای عملیات لحیم‌کاری باشند.

در سال‌های اخیر، فناوری چسب رسانای الکتریسیته به‌عنوان یکی از گزینه‌های جایگزین روش سنتی لحیم‌کاری در تولید مدارهای الکتریکی، اتصال قطعات سلول‌های خورشیدی و بسته‌بندی‌های الکترونیکی مورد توجه صاحبان صنایع در حوزه‌ برق و الکترونیک قرار گرفته است. از سوی دیگر قابلیت‌های گسترده‌ی فناوری نانو، پژوهشگران دانشگاه تهران، پژوهشگاه نیرو و پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران را به فکر استفاده از این فناوری جهت بهینه کردن عملکرد این چسب‌ها انداخته است.

دکتر فرزانه هاشمی نصر دانش‌آموخته مقطع دکتری دانشگاه تهران به‌کارگیری فلز سمی سرب را یکی از معایب اصلی استفاده از فرایند لحیم‌کاری در اتصال قطعات در مدارهای الکترونیکی عنوان کرد و افزود: در طرح حاضر از یک سو از نانوصفحات گرافن به‌منظور بهبود خواص رسانایی چسب‌های رسانای الکتریکی استفاده شده‌است و از سوی دیگر با بهره‌گیری از نانوکپسول‌های حاوی مواد ترمیم‌کننده، خاصیت خودترمیم‌شوندگی به چسب القا شده‌است.

وی افزود: اعمال اصلاح ساختاری و همچنین استفاده از فناوری نانو در ساخت چسب رسانا علاوه بر بهبود کارایی چسب، افزایش طول عمر و مقاومت در برابر شوک حرارتی را در پی داشته است.

این محقق ضمن مقایسه‌ نانوچسب تولیدشده با چسب‌های رایج در بازار، در خصوص سازوکار خودترمیم‌شوندگی این نانوچسب گفت: اغلب چسب‌های موجود در بازار بر پایه‌ اپوکسی هستند و معایبی از قبیل قیمت بالا و طول عمر کم دارند. در طرح حاضر از پلیمر پلی‌یورتان به‌عنوان پایه‌ چسب استفاده شده‌است که معایب اپوکسی را ندارد. به‌علاوه استفاده از نانوکپسول‌های پلیمری حاوی دی ایزوسیانات در ساختار نانوچسب سبب می‌شود که در اثر ایجاد ترک، نانوکپسول‌ها بشکنند و دی ایزوسیانات موجود در آن‌ها آزاد ‌شود و واکنش با رطوبت هوا سبب ترمیم ترک ایجاد شده شود.

به گفته‌ هاشمی نصر، در این تحقیق در ابتدا گرافن عامل‌دار شد و در ادامه نانوکپسول‌های پلیمری از جنس PMMA حاوی دی ایزوسیانات سنتز شده‌اند. سپس نانوذرات گرافن عامل‌دار و نانوکپسول‌های مملو از دی ایزوسیانات درون زمینه‌ی پلی‌یورتان پراکنده شده‌اند. در انتها و پس از انجام آزمون‌های مشخصه‌یابی و هدایت الکتریکی، قابلیت نانوچسب تولیدی در اتصال قطعات آلومینیومی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

وی گفت: با افزایش درصد پرکننده‌ گرافنی از ۳ تا ۱۰ درصد وزنی، مقاومت تنشی از MPa ۱.۷۵۵ به MPa ۱.۹۳۱ و هدایت الکتریکی ازS/m  ۲.۲ × ۱۰-۹ به S/m ۴.۱ افزایش یافته است.

این مقاله حاصل پژوهش دوره‌ پسادکتری دکتر فرزانه هاشمی نصر دانش‌آموخته مقطع دکتری دانشگاه تهران، دکتر مهدی باریکانی پژوهشگر پسادکتری پژوهشگاه نیرو و عضو هیأت علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران و مهندس مهدی صالحی محقق پژوهشگاه نیرو است.

نتایج این کار در مجله‌ RSC Advances با ضریب تأثیر ۲.۹۳۶ (جلد ۸، شماره ۵۴، سال ۲۰۱۸، صفحه ۳۱۰۹۴ الی ۳۱۱۰۵) منتشر شده‌است.