توسعه لعاب‌های سرامیكی با ویژگی‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی
توسعه لعاب‌های سرامیكی با ویژگی‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی
پیشرفت صنعت در سال‌های اخیر امكان تركیب مواد را حداقل در یك بعد و در ابعاد نانومتری (1تا 100 نانومتر) فراهم ساخته است كه باعث بروز و مشاهده ویژگی‌ها و عملكرد متفاوت مواد جدید نسبت به حالت اصلی آنها در ابعاد میكرومتری می‌شود. مواد در ابعاد نانومتری دارای محدوده گسترده‌ای از كاربردها می‌باشند و به طور ویژه در علوم الكترونیك، مواد، ارتباطات و مخابرات و سامانه‌های زیستی دارای مصارف ویژه می‌باشند. براساس پیش‌بینی آنالیزهای اقتصادی، حجم تجارت تكنولوژی نانو تا سال 2015 دارای سرمایه در گردشی بین 750 میلیون تا 2 میلیارد یورو در سال خواهد بود. هرچند به دلیل عدم استفاده از فناوری نانو در بخش سرامیك فواید وكاربردهای آن برای این صنعت به طور دقیق مشخص نشده است اما به طور مثال خصوصیات ضد میكروبی كه ذرات نانو با جنس مشخص در تركیب با سرامیك‌ها میتوانند ایجاد نمایند از جمله ویژگی‌های این فناوری در صنعت سرامیك محسوب می‌شود.
ظهور نسل جدیدی از مواد، به محصولات سرامیكی این امكان را می‌دهد تا قابلیت‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی بدست آورند به نحوی كه قادر خواهند بود تا از رشد میكروارگانیسم‌های بیماری‌زا جلوگیری نموده و یا آنها را نابود نمایند و از این طریق شرایط بهداشتی محیط را ارتقاء دهند.
صنعت سرامیك می‌تواند با نوآوری در ساخت و افزایش كیفیت، سبب بالا بردن ارزش افزوده در تولید گردیده و قدرت رقابت این محصولات را در بازار بالا ببرد.
1- مقدمه :
بهداشت عمومی، از موضوعات مورد توجه در جوامع امروزی می‌باشد. اخبار وجود آلودگی‌های گوناگون توسط میكروارگانیسم‌های بیماری‌زا در مناطق بحرانی مانند بیمارستان‌ها، كشتارگاه‌ها، رستوران‌ها، فضاهای صنعتی و غیره به طور هشدار دهنده‌ای در حال افزایش بوده و سبب ایجاد نگرانی در سطح جامعه شده و تقاضا برای محصولات و مواد ضدمیكروب، به طور روز افزون در حال افزایش می‌باشد. از جمله این مواد انواع شیشه، پلاستیك، رنگ‌ها، لعاب‌ها و غیره می‌باشد كه به تازگی با ویژگی‌های ضد باكتریایی وارد بازار شده‌اند. در میان یون‌های فلزی كه دارای خصوصیات ضدمیكروبی می‌باشند عنصر نقره در شكل یون نقره به واسطه اثر آن در از بین بردن طیف وسیعی از میكروارگانیسم‌ها مشهور می‌باشد و به همین دلیل در بخش سرامیك در گذشته تلاش‌هایی جهت تولید محصولات با ویژگی‌های ضدمیكروبی كه به طور عمده از عنصر یون نقره بهره گرفته‌اند، انجام شده است. تحقیقات جدید نشان می‌دهد كه اجزاء نقره در ابعاد نانومتری (1 تا 100 نانومتر) خصوصیات ضد باكتریایی را نشان می‌دهند، بر طبق بررسی‌ها مقدار مساوی از ذرات نقره در ابعاد نانو در قیاس با نیترات نقره، دارای فعالیت ضدمیكروبی قوی‌تر و فعال‌تری می‌باشد. نتایج این تحقیق در كنار توجه به ویژگی ضرر اندك این ذرات برای سلامتی انسان، نانوذرات نقره را به عنوان عوامل ضد باكتری موثر و سودمند معرفی می‌نماید. تحقیق پیش‌رو برای نخستین بار یك آزمایش سیستماتیك و اصولی را از عملكرد ذرات نقره در اندازه نانو در محصولات سرامیكی معرفی می‌نماید.
2- مواد مورد استفاده و روش آزمایش :
2-1- مواد مورد استفاده: در انجام این آزمایش مواد زیر مورد استفاده قرار گرفتند: كلوئید نقره با عیار 73 درصد و كائولن حاوی نقره كه دارای 22 درصد نقره می‌باشد. كلوئید نقره شامل اجزاء نقره با ابعاد نانو و یك پروتئین به عنوان پایداركننده می‌باشد كه برای آماده‌سازی سوسپانسیون‌های آب‌دار نانو ذرات نقره مورد استفاده قرار گرفتند. این آزمایش از طریق جابجایی ذرات الكترون (با رعایت وجود نانو ذرات نقره با ابعاد كمتر از 20 نانومتر) انجام شد. در كائولن حاوی نقره كانی كائولن به عنوان شكل فرعی و زیر لایه‌ای عمل نموده و این درحالی‌است كه نانو ذرات نقره از طریق فرآیند جذب سطحی در بخش‌های سطحی ماده قرار گرفته و ته‌نشین شده‌اند.
2-2- آماده سازی غشاء ضد باكتری به منظور استفاده در سرامیك‌های لعابدار پخته شده:
در این فرآیند جوهر مورد استفاده در چاپ تخت توسط اضافه كردن مقدار مشخصی از كائولن نقره‌دار به مقدار معینی از فریت و دستگاه چاپ تخت آماده گردید و سپس این مخلوط تا زمان رسیدن به یك تركیب هموژن از ذرات معلق موجود در آن هم زده شد. دستگاه چاپ مورد استفاده در این آزمایش دارای تركیبی از الكل و ضخامت دهنده سلولزی بوده و جوهر بدست آمده از آن شرایط مساعد برای استفاده در چاپ سرامیك‌های لعابدار پخته شده را نشان می‌دهد. در این آزمایش به طور ویژه از كاشی‌های پرسلانی كه دارای پوشش لعاب مات بودند استفاده گردید. بعد از چاپ بر روی سرامیك‌ها، هر نمونه در خشك كن آزمایشگاهی برای مدت 30 دقیقه و با دمای 110 درجه خشك گردید و در نهایت نمونه‌ها در كوره الكتریكی آزمایشگاهی طبق الگوی زیر پخت گردیدند : - پخت سریع تا دمای 500 درجه سانتیگراد - حرارت دهی با سرعت 25 درجه در دقیقه از 500 درجه تا ماكزیمم دمای پخت - باقی ماندن نمونه در دمای ماكزیمم برای مدت زمان 6 دقیقه – خنك‌سازی سریع از دمای ماكزیمم تا 590 درجه – خنك‌سازی با سرعت 5 درجه در دقیقه از حرارت 590 تا 540 درجه – خنك‌سازی سریع تا دمای محیط - ماكزیمم دمای پخت 1040 درجه سانتیگراد
پیشرفت صنعت در سال‌های اخیر امكان تركیب مواد را حداقل در یك بعد و در ابعاد نانومتری (1تا 100 نانومتر) فراهم ساخته است كه باعث بروز و مشاهده ویژگی‌ها و عملكرد متفاوت مواد جدید نسبت به حالت اصلی آنها در ابعاد میكرومتری می‌شود. مواد در ابعاد نانومتری دارای محدوده گسترده‌ای از كاربردها می‌باشند و به طور ویژه در علوم الكترونیك، مواد، ارتباطات و مخابرات و سامانه‌های زیستی دارای مصارف ویژه می‌باشند. براساس پیش‌بینی آنالیزهای اقتصادی، حجم تجارت تكنولوژی نانو تا سال 2015 دارای سرمایه در گردشی بین 750 میلیون تا 2 میلیارد یورو در سال خواهد بود. هرچند به دلیل عدم استفاده از فناوری نانو در بخش سرامیك فواید وكاربردهای آن برای این صنعت به طور دقیق مشخص نشده است اما به طور مثال خصوصیات ضد میكروبی كه ذرات نانو با جنس مشخص در تركیب با سرامیك‌ها میتوانند ایجاد نمایند از جمله ویژگی‌های این فناوری در صنعت سرامیك محسوب می‌شود.
ظهور نسل جدیدی از مواد، به محصولات سرامیكی این امكان را می‌دهد تا قابلیت‌های ضد باكتریایی و ضد قارچی بدست آورند به نحوی كه قادر خواهند بود تا از رشد میكروارگانیسم‌های بیماری‌زا جلوگیری نموده و یا آنها را نابود نمایند و از این طریق شرایط بهداشتی محیط را ارتقاء دهند.
صنعت سرامیك می‌تواند با نوآوری در ساخت و افزایش كیفیت، سبب بالا بردن ارزش افزوده در تولید گردیده و قدرت رقابت این محصولات را در بازار بالا ببرد.
1- مقدمه :
بهداشت عمومی، از موضوعات مورد توجه در جوامع امروزی می‌باشد. اخبار وجود آلودگی‌های گوناگون توسط میكروارگانیسم‌های بیماری‌زا در مناطق بحرانی مانند بیمارستان‌ها، كشتارگاه‌ها، رستوران‌ها، فضاهای صنعتی و غیره به طور هشدار دهنده‌ای در حال افزایش بوده و سبب ایجاد نگرانی در سطح جامعه شده و تقاضا برای محصولات و مواد ضدمیكروب، به طور روز افزون در حال افزایش می‌باشد. از جمله این مواد انواع شیشه، پلاستیك، رنگ‌ها، لعاب‌ها و غیره می‌باشد كه به تازگی با ویژگی‌های ضد باكتریایی وارد بازار شده‌اند. در میان یون‌های فلزی كه دارای خصوصیات ضدمیكروبی می‌باشند عنصر نقره در شكل یون نقره به واسطه اثر آن در از بین بردن طیف وسیعی از میكروارگانیسم‌ها مشهور می‌باشد و به همین دلیل در بخش سرامیك در گذشته تلاش‌هایی جهت تولید محصولات با ویژگی‌های ضدمیكروبی كه به طور عمده از عنصر یون نقره بهره گرفته‌اند، انجام شده است. تحقیقات جدید نشان می‌دهد كه اجزاء نقره در ابعاد نانومتری (1 تا 100 نانومتر) خصوصیات ضد باكتریایی را نشان می‌دهند، بر طبق بررسی‌ها مقدار مساوی از ذرات نقره در ابعاد نانو در قیاس با نیترات نقره، دارای فعالیت ضدمیكروبی قوی‌تر و فعال‌تری می‌باشد. نتایج این تحقیق در كنار توجه به ویژگی ضرر اندك این ذرات برای سلامتی انسان، نانوذرات نقره را به عنوان عوامل ضد باكتری موثر و سودمند معرفی می‌نماید. تحقیق پیش‌رو برای نخستین بار یك آزمایش سیستماتیك و اصولی را از عملكرد ذرات نقره در اندازه نانو در محصولات سرامیكی معرفی می‌نماید.
2- مواد مورد استفاده و روش آزمایش :
2-1- مواد مورد استفاده: در انجام این آزمایش مواد زیر مورد استفاده قرار گرفتند: كلوئید نقره با عیار 73 درصد و كائولن حاوی نقره كه دارای 22 درصد نقره می‌باشد. كلوئید نقره شامل اجزاء نقره با ابعاد نانو و یك پروتئین به عنوان پایداركننده می‌باشد كه برای آماده‌سازی سوسپانسیون‌های آب‌دار نانو ذرات نقره مورد استفاده قرار گرفتند. این آزمایش از طریق جابجایی ذرات الكترون (با رعایت وجود نانو ذرات نقره با ابعاد كمتر از 20 نانومتر) انجام شد. در كائولن حاوی نقره كانی كائولن به عنوان شكل فرعی و زیر لایه‌ای عمل نموده و این درحالی‌است كه نانو ذرات نقره از طریق فرآیند جذب سطحی در بخش‌های سطحی ماده قرار گرفته و ته‌نشین شده‌اند.
2-2- آماده سازی غشاء ضد باكتری به منظور استفاده در سرامیك‌های لعابدار پخته شده:
سرامیک مشتق از کلمه keramos یونانی است که به معنی سفالینه یا شئی پخته شده است. در واقع منشا پیدایش این علم همان سفالینههای ساخته شده توسط انسانهای اولیه هستند. در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گلهای رس به علت وفور و فراوانی آنها و همچنین شکلگیری بسیار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پایین پخت آنها استفاده میکرد. آلومینوسیلیکاتها که خاکهای رسی خود آنها به حساب میآیند، از عناصر آلومینیوم، سیلیسم و اکسیژن ساخته میشوند که این سه عنصر بر روی هم حدود 85 درصد پوسته جامد کره زمین را تشکیل می‌دهند. این سه عنصر فراوانترین عناصر پوسته زمین هستند.