امروزه استفاده از کامپوزیت‌های پلیمری تقویت شده با الیاف جهت مقاوم‌سازی و تقویت سازه‌های فلزی، یک روش نوین و کارا برای بهسازی سازه‌های فولادی محسوب می‌شود.
وزن پایین، استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی این نوع کامپوزیت‌ها، آن‌ها را به یک گزینه ایده‌ال جهت استفاده در بازه‌ی وسیعی از سازه‌ها، نظیر سازه‌های فولادی، سازه‌های بتنی و سازه‌های چوبی تبدیل کرده است.
بااین‌حال، کاهش شدید استحکام چسب متصل کننده این کامپوزیت‌ها به سازه فلزی مادر در برخی شرایط خاص دمایی، استفاده از آن‌ها را با محدودیت جدی مواجه کرده است. امروزه با ورود فناوری نانو به حوزه‌ی ساختمان و پلیمر، این مشکلات تا حدود زیادی در حال مرتفع شدن است.
اصغر حبیب نژاد کورایم، مجری طرح، هدف از انجام طرح حاضر را بهبود عملکرد در دمای بالای چسب اپوکسی متصل کننده این کامپوزیت‌ها به سازه فلزی مادر به کمک نانولوله‌های کربنی عنوان کرد.
وی با بیان اینکه سازه‌های فلزی موجود در خلیج‌فارس، نظیر اسکله‌ها و سکوهای نفتی در تابستان دمای ۵۰ تا ۶۰ درجه‌ی سانتی‌گراد را تجربه می‌کنند، افزود: چسب‌های تقویت‌کننده‌ رایج، در بازه‌ دمایی مذکور ضعیف شده و کارایی خود را از دست می‌دهند؛ با استفاده از نانوچسب تولید شده در این طرح، می‌توان این سازه‌ها را محافظت کرده و موجب صرفه‌جویی در هزینه و افزایش عمر کاری سازه‌های فلزی مذکور شد.
حبیب نژاد کورایم عنوان کرد: نانولوله‌های کربنی به‌عنوان یک نانوذره یک‌بعدی خواص مکانیکی و الکتریکی منحصربه‌فردی دارند؛ خواص مکانیکی عالی و نیز نسبت طول به قطر بسیار بالای این نانومواد امکان استفاده از آن‌ها را به‌عنوان یک مسلح کننده در مقیاس نانو فراهم می‌کند.
به گفته وی، این مسلح کننده با خاصیت پل زنندگی خود بر روی دو طرف ترک می‌تواند از توسعه‌ ترک جلوگیری کرده یا انرژی زیادی را مستهلک کند که این موضوع موجب بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت حاصل در مقایسه با ماده‌ اولیه می‌شود.
حبیب نژاد کورایم تصریح کرد: نانولوله‌های کربنی به‌واسطه‌ انرژی سطحی بالایشان به‌شدت تمایل به کلوخه شدن در ماده زمینه دارند؛ لذا توزیع یکنواخت آن‌ها در ماده‌ زمینه، پارامتر بسیار مهمی در اثرگذاری این نانوذرات است.
این محقق اظهار داشت: در غیر این صورت، این نانوذرات نه‌تنها خواص مکانیکی و ترمومکانیکی ماده‌ زمینه را بهبود نخواهد بخشید، بلکه به‌واسطه‌ تمرکز تنش ناشی از وجود این نانوذرات، خواص نانوکامپوزیت حاصل نسبت به ماده‌ اولیه بدتر خواهد شد؛ ازاین‌رو، مرحله‌ اول در انجام این پژوهش، انتخاب یک روش مناسب جهت اختلاط یکنواخت نانولوله‌های کربنی با رزین اپوکسی بود.
وی ادامه داد: در مرحله‌ بعد اتصال سازه‌ فلزی مادر و نانوچسب تولید شده و در شرایط مختلف از جمله دماهای ۴۰ الی ۷۰ درجه سانتی‌گراد آزمایش شد تا اثر استفاده از نانولوله‌های کربنی بر رفتار چسب اتصال بررسی شود.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر اصغر حبیب نژاد کورایم- عضو هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران و پژوهشگرانی از دانشگاه موناش کشور استرالیا است. نتایج این کار در مجله‌ Composites Part B (جلد ۹۴، سال ۲۰۱۶، صفحات ۹۵ تا ۱۰۱) به چاپ رسیده است.
منبع: ستاد نانو