استحصال کامپوزیت سبز از ضایعات برگ نارگیل

یک تیم تحقیقاتی بین ‌المللی از روسیه، هند و تایلند موفق به کشف فناوری ساخت کامپوزیت تقویت شده (مستحکم) از ضایعات برگ نارگیل (CLS) شده اند. به دلیل سبکی و استحکام این کامپوزیت ها، می توان از آنها برای روکش بزرگراه ها و فضای داخلی واگن‌ های قطار و هواپیما استفاده کرد؛ در ضمن آنها در طراحی داخلی نیز کاربرد دارند.

امروزه تقاضا برای الیاف طبیعی مثل نارگیل، سیسال، کوار، جوت، موز، کنف و بامبو به دلیل استحکام و سختی مکانیکی بالا، پایداری حرارتی عالی و مقاومت در برابر خوردگی، در صنعت به شدت در حال افزایش است. استفاده از این الیاف طبیعی به جای جایگزین های مصنوعی آنها، راهکاری مقرون به صرفه، ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست است که روز به روز در حال رشد می باشد.

دانشگاه کینگ مونگ‌ کوت (King Mongkut’s University) واحد فناوری بانکوک شمالی، با بخش مهندسی تجهیزات تکنولوژیکی دانشگاه ملی علم و فناوری (NUST) میسیس (MISIS) روسیه به صورت مشترک این مطالعه را بر روی کامپوزیت های سبز انجام داده اند. دانشمندان برجسته ای در این تحقیق مشارکت داشته اند که در میان آنها می توان از دکتر سانجی ماوینکره رانگاپا (Sanjay Mavinkere Rangappa) از تایلند که پژوهشگر ارشد موسسه KMUTNB به شمار می آید و پروفسور سوشارت سینگچین (Suchart Siengchin)، رئیس این موسسه نام برد.

سرگئی گورباتیوک (Sergey Gorbatyuk)، یکی از نویسندگان همکار این مطالعه که استاد تمام بخش مهندسی تجهیزات تکنولوژیکی دانشگاه ملی علم و فناوری (NUST) میسیس (MISIS) روسیه است، در این باره می گوید: «خواص برتر کامپوزیت های ساخته شده از الیاف طبیعی، تحت تاثیر یک پیوند سطحی مناسب در سطح مشترک الیاف و ماتریس قرار می گیرند. برای به دست آوردن این پیوند، الیاف طبیعی که متعلق به گروه های هیدروکسیل حاوی لیگنین و سلولز هستند از نظر شیمیایی اصلاح می شوند. درجه به هم پیوستگی در سطح مشترک الیاف با ماتریس را با استفاده از اصلاحات شیمیایی یا سطحی می توان بهبود بخشید که در نهایت باعث افزایش بسیار زیاد مقاومت مواد در برابر شکست می شوند».

کامپوزیت های الیاف نارگیل حاوی 60% و 40% فنول فرمالدهید، با روش لایه‌گذاری و سپس قالب گیری فشرده ساخته می شوند؛ این کامپوزیت ها در نهایت تحت آزمایش های کششی، خمشی، مقاومت در برابر ضربه، ارزیابی میزان جذب آب و بررسی ویژگی های زیست تخریب پذیری قرار می گیرند.

به گفته توسعه دهندگان، نتایج این آزمایشات، خواص مکانیکی برتر کامپوزیت های سبز را در مقایسه با الیاف نارگیل طبیعی برگرفته از محتوای اندک گروه های هیدروکسیل آبدوست که دارای ناخالصی های اندکی هستند، به اثبات می رسانند.

برای بهینه سازی این فناوری، دو نوع الیاف تصفیه نشده و مرسریزه با محلول غلیظ سود سوزآور (که پرکاربردترین ماده قلیایی است) عمل آوری گردیده، و سپس با آب سرد و گرم شسته می شوند. نمونه های کامپوزیت مرسریزه شده، مدول الاستیک در حدود 45% تا 60% را نشان می دهند و از نظر استحکام کششی، 30% تا 40% برتر از نمونه های تصفیه نشده هستند. این موضوع به خاطر تشکیل یک سطح زبر بر روی الیاف در نتیجه فرآوری آنهاست که باعث آرایش بهتر الیاف و چسبندگی شان به ماتریس می شود.

این مطالعه به وضوح نشان داد که کامپوزیت ساخته شده، کاندیدای مناسبی برای کاربردهای صنعتی و خانگی در دکوراسیون کابین ها و واگن های قطار، ساخت بزرگراه ها و طراحی داخلی تجاری به عنوان پوشش دیوار و کف است. توسعه دهندگان این محصول قصد دارند در روسیه این فناوری را بر روی الیاف خامی چون کتان، کنف و گزنه امتحان کنند.