مقايسه خواص رئولوژيكي نانوژل‌هاي نانوسلولز چوب، نانوسلولز باكتري و نانوكيتين

سابقه و هدف: سلولز سال‌هاست كه در قالب چوب و الياف گياهي به‌عنوان يك منبع انرژي، مصالح ساختماني و پوشاك به‌كاربرده مي‌شود. سلولز باكتريايي به دليل خلوص زياد و ويژگي‌هاي بسيار مناسب‌تر از سلولز گياهي، به‌عنوان ماده زيستي مناسب براي مصارف گوناگون به‌كاررفته است، مثل صنايع توليد كاغذ، الكترونيكي، غذايي، آكوستيكي، زيست پزشكي، مهندسي بافت و پزشكي. خواص نانوسلولز (مانند خواص مكانيكي، خواص لايه‌نازك، گرانروي و غيره) آن را ماده‌اي جالب براي بسياري از برنامه‌هاي كاربردي مي‌سازد. كيتين فراوان‌ترين پلي ساكاريد طبيعي بعد از سلولز است و مهم‌ترين منبع آن پوسته سخت‌پوستان دريايي و ديواره‌ي سلولي برخي گياهان است. در اين مطالعه خواص رئولوژيكي نانوژل‌هاي سلولز چوب (WCNF) ، سلولز سنتز باكتريايي (BCNF) و كيتين مورد بررسي قرار گرفت.مواد و روش‌ها: از هر نانوژل دو غلظت 0/5 و 1 درصد تهيه شد. ويژگي‌هاي رئولوژيكي ژل نانوالياف سلولزي و نانوالياف كيتين شامل آزمون‌هاي كرنش نوساني، كنترل كرنش نوساني و آزمون برشي پايا با استفاده از رئومتر دوراني مورد ارزيابي قرار گرفت. داده هاي مربوط به رفتارجريان هيدرونانوژل ها توسط مدل هاي رئولوژيكي مورد برازش قرار گرفت.همچنين نانو فيلم تهيه شد و براي بررسي خواص مورفولوژيكي و شيميايي، آزمون هاي SEM,FTIR و AFM انجام گرفت.يافته‌ها: عكس‌هاي ميكروسكوپ الكتروني(SEM) نشان داد كه متوسط قطري نانوكاغذهاي WCNF، BCNF و ChNF به ترتيب برابر با 35، 48 و 26 نانومتر بود . تصاوير AFM نشان داد كه WCNF داراي اختلاف ارتفاع بيشتري بود كه ناشي از آرايش رشته هاي سلولزي و عدم يكنواختي آن‌ها بود در حالي كه در BCNF اختلاف ارتفاع كمتر به دليل سطح و ساختار يكنواخت تر در ساختار نانوفيبرها بود. بيشتر پيك هاي آزمونFITR در نانوكاغذهاي WCNF، BCNF و ChNF تقريبا شبيه به هم بودند. غلظت 1درصد از نانوژل سلولز سنتز باكتريايي داراي مدول ذخيره بالاتري نسبت به ساير نانو ژل‌ها داشت. با افزايش غلظت، استحكام بافتي افزايش يافته و نانوژل داراي ساختار قوي‌تري بود. نانو ژل‌ها به دليل ساختار درهم‌تنيده و محكمي كه دارند در فركانس‌هاي پايين، رفتار الاستيك خود را حفظ مي‌كنند ولي اين ساختار شبكهاي در فركانس بالا، استحكام خود را از دست مي‌دهد و حالت دو فاز پيدا مي‌كند و رفتار آن به حالت ويسكوز تغيير مي‌كند. گرانروي نانوژل هاي با افزايش سرعت برشي به‌طور يكنواخت كاهش پيدا كرد. با افزايش غلظت در نانوژل ها ، مقدار گرانروي افزايش يافت.تمام نانوژل ها رفتار شبه پلاستيكي و غير نيوتني داشتند. با افزايش غلظت نانوژل‌ها ميزان هيسترسيس افزايش پيدا كرد. نانوژل‌هاي سلولز باكتريايي داراي مساحت هيسترسيس بالاتري هستند. نتيجه‌گيري: تمام نانوژل ها داراي رفتار شبه پلاستيك و غير نيوتني را از خود نشان دادند. سلولز سنتز باكتريايي داراي قوي‌ترين ساختار بود. مدول ذخيره(׳G) وابستگي زيادي به غلظت نانوژل داشت، افزايش ميزان كرنش مي‌تواند باعث فروپاشي ساختار نانوژل گردد. رفتار رقيق شوندگي با برش مي تواند به دليل پارگي پيوند هاي ضعيف بين ذرات باشد.