فهرست مطالب
مجله پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران
سال هفتم شماره 2 (پیاپی 26، تابستان 1401)
- تاریخ انتشار: 1401/07/12
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 5-16
هرساله 5/2 میلیون تن پلاستیک وارد اقیانوسها میشود. در خشکی نیز پلاستیک در زمینهای دفع زباله، سواحل و دیگر زیستبومهای حساس سراسر جهان جمع میشود. تحقیقات اخیر نشان داده است نوعی کرم ممکن است به ما در حل مشکل عظیم زبالههای پلاستیکی کمک کند. دانشمندان کشف کردهاند که نوعی کرم میتواند استایروفوم و دیگر پلیاستایرنها را در رژیم غذایی خود جای دهد. به گفته آنها، نهتنها کرمها با رژیم غذایی استایروفوم به حیات خود ادامه میدهند، بلکه ریزانداموارههای موجود در احشای آنها طی فرایند گوارش، پلاستیک را تجزیه کرده و تبدیل به دیاکسیدکربن و ماده غذایی مورد نیاز بدن خود میکنند. مواد زیستتخریبپذیر دفعشده از کرمها نیز به نظر میرسد میتواند به عنوان کود برای بارورکردن خاک زمین کشاورزی استفاده شود. دانشمندان به دنبال راهکارهایی برای پیادهسازی این کشف با روشی مناسب هستند تا زبالههای پلاستیکی را از بین برده و راهکاری برای نجات اقیانوسها، رودخانهها و تمام محیطزیست از عواقب غیرقابلاجتناب تجمع پلاستیک ایجاد کنند. در این مطالعه مروری، به بررسی مقالههای مرتبط با تجزیه زیستی پلیاتیلن و پلیاستایرن و پلیپروپیلن پرداخته شده است.
کلیدواژگان: ضایعات پلاستیکی، پلی استایرن، پلی اتیلن، زیست تخریب پذیری -
صفحات 17-26
خوداجتماعی مولکولی (Molecular Self-assembly) گردهمآیی آنی مولکولها یا درشتمولکولها برای تشکیل ساختارهای ابرمولکولی به وسیلهی برهمکنشهای غیرکوالانسی است. این پدیدهی مهم موضوع تحقیقاتی میانرشتهای است که ظرفیتهای کاربردی فراوانی در حوزههای مختلف دارد. یکی از مهمترین نیروهای پیشران (Driving Forces) خوداجتماعی مولکولی وجود خاصیت دومحیطدوستی (Amphiphilicity) در مولکولهای سامانه است که میتواند سبب جدایی میکروفاز شود و نانوساختارهای پیچیده و پایداری به وجود آورد. پپتیدهای (Peptides) خوداجتماع یکی از مهمترین دستهها در میان انواع مولکولهای با قابلیت خوداجتماعی هستند. در سامانههای حاوی این پپتیدها رفتار غنی خوداجتماعی مشاهده میشود که به دلیل حضور همزمان برهمکنشهای مختلف (مانند برهمکنشهای الکترواستاتیک (Electrostatic)، آبگریزی (Hydrophobicity) و پیوند هیدروژنی) در سامانه متشکل از آنها و تنوع پیکربندی مولکولی آنهاست. درک بهتر خوداجتماعی پپتیدها سبب طراحی بهتر آنها برای تولید نانوساختارهای کاربردیتر خواهد شد. در این مقالهی مروری، ابتدا خوداجتماعی پپتیدها و اهمیت مطالعهی آن بیان میشود. سپس چند نمونه از پپتیدهایی که خوداجتماعی آنها به دلایل مختلف مورد توجه دانشمندان این حوزه است، مانند پپتیدهای حلقوی، پپتیدهای دومحیطدوست، پپتیدهای مکمل یونی (Ionic Com ple men tary Pep tides) و چند نمونهی دیگر، معرفی میشوند. همچنین برخی کاربردها و مزایای مهم خوداجتماعی پپتیدها، که شامل ساختوساز در ابعاد نانومتری، مهندسی بافت (Tissue Engineer ing)، انتقال دارو (Drug Delivery)، استفاده به عنوان حسگرهای زیستی و مطالعهی بیماریهای صورتبندی (Con formational Disease) است، مرور میشوند.
کلیدواژگان: خوداجتماعی مولکولی، پپتید، پلیمر، جدایی میکروفاز، نانوساختار -
صفحات 27-35
پلیمرهای حافظه شکلی (SMPs)، جایگاهی ویژه از مواد را تشکیل میدهند و بهعنوان یکی از نمایندگان سامانههای پلیمری هوشمند، در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند. پلیمرهای حافظه شکلی، پلیمرهای پاسخگو به محرک هستند. عوامل تحریککننده ورودی میتواند بهصورت نور، دما، تغییر pH، تغییر حلال، میدانهای الکتریکی یا مغناطیسی باشد که خروجی آنها کرنش است. امروزه این پلیمرها، توجه زیادی را به خود جلب کرده است و علاوهبراین تحقیقات بنیادی و نوآوریهای بسیاری روی این مواد انجام میشود. بررسی حاضر، مروری کوتاه با توجه ویژه بر ساختار، سازوکارها و کاربردهای SMPها، اثر حافظه شکلی و همچنین پیشرفتها و مفاهیم حال حاضر را که برای این پلیمرها انجام شده است، ارایه میکند. از جمله کاربردهای پلیمرهای حافظه شکلی میتوان در صنایع پزشکی، صنایع تجاری، صنایع هوافضا، پلیمرهای خودترمیمشونده و غیره اشاره کرد.
کلیدواژگان: پلیمر حافظه شکلی، دما، سازوکار، برهمکنش، شکل موقت -
صفحات 37-44
مشخصه برهم کنش فلوری-هاگینز (χ)، عاملی کلیدی است که بر امتزاج پذیری و مورفولوژی اجزا در آمیزه های پلیمری و در نهایت بر خواص و کاربرد محصولات نهایی اثرگذار است. اندازه گیری قابل اعتماد این مشخصه برای درک بنیادین و کاربردهای عملی پلیمرها و هم چنین برای تعیین ارتباط کمی ساختار- عملکرد آنها، ارزشمند است. از روش های متفاوتی برای ارزیابی این مشخصه استفاده می شود. در این مطالعه، شش روش نیمه تجربی: اندازهگیری کاهش دمای ذوب، تورم تعادلی، زاویه تماس، نقاط جدایی فازی، فشار بخار و سوانگاری گاز معکوس مرور شدند. در این روش ها به ترتیب دمای ذوب تعادلی پلیمر خالص و آمیزه پلیمری، میزان تورم تعادلی پلیمر شبکه ای در حضور متورم کننده، انرژی سطحی اجزای تشکیل دهنده آمیزه پلیمری، ترکیب درصد تعادلی اجزاء در سامانه دوفازی، نسبت فشار جزیی حلال به فشار جزیی اشباع آن و حجم بازداری به صورت تجربی اندازه گیری شده و پس از انطباق معادله مناسب بر این داده ها، مشخصه برهم کنش محاسبه می شود. در برخی از روش ها، مانند اندازه گیری زاویه تماس، فقط مشخصه برهم کنش مثبت در دمای آزمون قابل تعیین است. اما در برخی دیگر مانند اندازه گیری کاهش دمای ذوب، محدودیتی برای علامت مشخصه برهم کنش وجود ندارد. هم چنین، برخی از روش ها مانند تعیین نقاط جدایی فازی از قابلیت تعیین وابستگی مشخصه برهم کنش به کسر حجمی اجزا نیز برخوردارند.
کلیدواژگان: مشخصه برهم کنش فلوری-هاگینز، کاهش دمای ذوب، میزان تورم، زاویه تماس، نمودار فازی، فشار بخار، کروماتوگرافی گاز معکوس -
صفحات 45-49
اصطلاحات رایج و تدوینشده، برای ارتباط و تعامل دقیق در میان پژوهشگران، دانشمندان، مهندسان و دیگر تصمیمگیرندگان، نیازی حیاتی محسوب میشود. برای کمک به شناخت فرایند ساخت، درک مشترکی از اصطلاحشناسی بهمنظور تعامل و ارتباطی کارا و موثر در صنعت، اجباری است؛ همچنین این مهم میتواند خودکارسازی (Automation) و همکنشپذیری (in teropera bil ity) ابزارهای نرمافزاری را تسهیل ببخشد. شناخت مشخصات فرایند ساخت، ارزیابی و پیشبرد دقیقی از فرایندهای ساخت واحد، محصولات و سامانههای مرتبط با آن را در چشمانداز زیستپایدار (Sus tain able) امکانپذیر میکند. برای توسعه و اجرای استانداردهای مرتبط با موضوع زیستپایداری (Sus tain abil ity) و دستیابی به بهترین اقدامها در صنعت، لازم است تا علاوهبر نامگذاریهای مصوب؛ معانی، تعاریف و درکی رایج و مشترک از اصطلاحات در کاربردهای گوناگون به وجود آید. در حال حاضر بسیاری از اصطلاحات مورد استفاده معنایی نامشخص، مبهم، و گنگ دارد و به طور کلی از لحاظ مفهومی [برای پژوهشگران و کارکنان در صنعت] همپوشانی داشته و سردرگمی ایجاد میکند. اگرچه تلاشهای استانداردسازی در ارتباط با شناسایی و تعریف اصطلاحشناسی ادامه دارد، اما همچنان مجموعهی مشترک و مدونی در این حوزه توسعه نیافته است. هدف از این کار در پژوهش و بازنگری فعلی، تسهیل تلاشهای مداوم برای توسعهی استانداردهای مشخص، از طریق هماهنگسازی ارایهی متنوعی از اصطلاحات مورد استفاده در راستای توصیف فرایندهای تولید بود. نتیجهی بازنگری این مقاله، مجموعهی مختصری از 47 اصطلاح با تمرکز بر شناخت مشخصات فرایند است که روشهای ایجادشده در جهت تولید زیستپایدار را توصیف میکند؛
کلیدواژگان: مشخصه سازی فرایند، اصطلاح شناسی، تولید زیست پایدار، مدل سازی فرایند، فرایند ساخت واحد (فرسو)، ساخت -
صفحات 51-67
اصطلاحات برای معنا و تعریف در مفاهیم کلان (Overarching) در 6 دسته سازماندهی شدهاند: گستره (Scope)، مرز (Boundary)، ماده (Material)، اندازهگیری (Measurement)، مدل (Model)، و جریان (Flow). سپس معنا و تعریفهای هرکدام از این اصطلاحات از متن مقالهها و استانداردهای پیشین بهدست آمده و برای ارایه در کاربردهایی نظیر ساخت صنایع فرایندی و شیمیایی زیستپایدار، برنامهریزی و مشخصهیابی فرایند، سازماندهی استانداردها، ارزیابی چرخهی عمر و مدیریت آماده هستند. ((ارزیابی چرخهی عمر LCA یا Life Cycle Assessment، تحلیل فناورانهای است که برای ارزیابی تاثیرات زیستمحیطی مواد، همراه با تمامی مراحل مختلف چرخهی عمر آنها یعنی از گهواره (تولید) به گور (دفع)، یا از گهواره به گهواره (Cradle to Cradle، تولید به بازیافت) ارایه شدند؛ از استخراج مواد خام گرفته تا فراورش مواد، ساخت، توزیع، استفاده و در نهایت دفع یا بازیافت آنها را به دقت مورد ارزیابی و تحلیل قرار میدهد. مترجم)). اصطلاحات و معانی گزارششده منحصر به تولید زیستپایدار نبوده و قادرند استفاده گستردهای از این مفاهیم را برای بهبود اقتصاد، محیطزیست و عملکرد اجتماعی صنعت پرورش دهند. اصطلاحشناسی توصیفشده در این کار، در آینده میتواند از طریق سازمانهای استانداردهای بینالمللی ارایه شود. از این بیشتر، همچنان جای آن که بازنگری موشکافانه و دقیقتری از پژوهش فعلی، در مورد شناخت مشخصات فرایند ساخت و مدلسازی آن، در حمایت از تولید زیستپایدار تکمیل شود، باقی است. چنین بازنگریای میتواند به سازماندهی کارهای پیشین براساس نوع فرایند، شاید با استفاده از طبقهبندی-استاندارد-فرایندها (Standard Pro cess Taxonomy) در آینده، کمک کند. بنابراین روش تعمیمیافته و باب میل صنعت، برای شناخت مشخصات فرایند ساخت میتواند ایجاد شود؛ تا افزون بر پشتیبانی از ارزیابیهای زیستپایدار، بتواند از طریق برنامههای نرمافزاری قابل دسترس برای کاربران مختلف به اجرا گذاشته شود.
کلیدواژگان: مشخصه سازی فرایند، اصطلاح شناسی، تولید زیست پایدار، مدل سازی فرایند، فرایند ساخت واحد (فرسو)، ساخت
-
Pages 5-16
Every year, an enormous amount of 2.5 million tons of plastic enter the oceans. On land, plastic also accumulates in landfills, beaches and other sensitive ecosystems around the world which has been a huge concern through the years. Recent research has been conducted to show us that one type of worm may help us solve the huge problem of plastic waste. Scientists have discovered that the larvae of a type of worm, Mealworm called Tenebrio Molitor, can include styrofoam and other polystyrenes as well as polyethylene in their diet. Not only do worms go on a styrofoam diet, they say, but the microorganisms in their gut can break down plastics during their digestive process, turning it into carbon dioxide and eventually use it as the nutrients that their bodies need. Biodegradable materials disposed by worms also seem to be used as fertilizer to fertilize and impregnate agricultural soil. We are looking for solutions to implement this discovery in a way that eliminates plastic waste therefore can be a solution to clearer oceans, rivers and the entire environment from the inevitable consequences of plastic accumulation. In this review study, narrations from articles related to the biodegradation of polyethylene, polystyrene and polypropylene have been reviewed.
Keywords: Mealworms, Polystyrene, Biodegradation -
Pages 17-26
Molecular self-assembly is the spontaneous aggregation of molecules or macromolecules into supramolecular structures with non-covalent interactions. This phenomenon is an interdisciplinary research topic that has a lot of potential applications in various fields. One of the main driving forces of molecular self-assembly is the existence of molecular amphiphilicity in the system which can cause microphase separation and create complex and stable nanostructures. Self-assembling peptides are one of the most important classes of molecules with the ability to self-assemble. The rich self-assembly behavior is observed in systems of peptides, due to the simultaneous presence of different interactions (such as electrostatic interaction, hydrophobicity and hydrogen bond) in systems consisting of them and the diversity of their molecular configuration. Better understanding of peptides self-assembly enables the better design of peptides to form functional nanostructures. In this review article, at first, peptide self-assembly and its importance are stated. Then, some examples of self-assembling peptides which have attracted the interest of scientists for various reasons, such as cyclic peptides, amphiphilic peptides, ionic complementary peptides and some other examples, are explained. Also, some important applications and benefits of peptides self-assembly, which include nanoscale construction, tissue engineering, drug delivery, applications in biosensors, and the study of conformational diseases, are reviewed.
Keywords: molecular self-assembly, peptide, polymer, microphase separation, nanostructure -
Pages 27-35
Shape memory polymers (SMPs) represent a highly special class of materials. As one representative of the intelligent polymeric systems, these materials gained significant interest in recent years. SMPs are stimuli-responsive polymers, which act as stimulants like light, temperature, PH changes, solvent changes, electrical fields or magnetic fields, and their output is strain. Also, these polymers are highly regarded as essential for fundamental research and technological innovation. The present review will provide a short overview with particular attention to structure, mechanisms and applications of SMPs, shape memory effects and, as well as the current developments and concepts for shape memory polymers. The applications of shape memory polymers can be noted in medical industries, commercial industries, S hape memory polymers (SMPs) represent a highly special class of materials. As one representative of the intelligent polymeric systems, these materials gained significant interest in recent years. SMPs are stimuli-responsive polymers, which act as stimulants like light, temperature, PH changes, solvent changes, electrical fields or magnetic fields, and their output is strain. Also, these polymers are highly regarded as essential for fundamental research and technological innovation. The present review will provide a short overview with particular attention to structure, mechanisms and applications of SMPs, shape memory effects and, as well as the current developments and concepts for shape memory polymers. The applications of shape memory polymers can be noted in medical industries, commercial industries, aerospace industries, self-healing polymers, etc. aerospace industries, self-healing polymers, etc.
Keywords: Shape memory polymers, Temperature, Mechanism, Interaction, Temporary shape -
Pages 37-44
The Flory-Huggins interaction parameter (χ) is a crucial factor affecting the miscibility and morphology of components in polymer mixtures and their final properties and applications. The reliable measurement of the interaction parameter is worthwhile in fundamental understanding and quantitative determination of structure-performance relation and finally in practical applications of polymers in different fields. Different methods are used for evaluation of this parameter. In this study, six semi-experimental methods are reviewed: measurement of melting point depression, equilibrium swelling, contact angle, phase separation points, vapor pressure, and inverse gas chromatography. In these methods, equilibrium melting temperatures of pure polymer and its mixtures, degree of equilibrium swelling of the cross-linked polymer in the presence of swelling agent, surface energy of components in the polymeric mixtures, equilibrium components composition in the two-phase system, the ratio of partial vapor pressure of solvent to its saturated one and retention volume are experimentally measured, respectively. Then a proper equation is fitted on the data and the interaction parameter is obtained. In some methods, such as measurement of contact angle, only a positive interaction parameter at temperature of the test is obtained. But in some others, such as measurement of melting point depression, there is no constraint for the sign of interaction parameter. In addition, some methods can determine the composition dependency of the interaction parameter, such as determination of phase separation points.
Keywords: Flory-Higgins interaction parameter, Melting point depression, Equilibrium swelling, Contact angle, Phase diagram, Vapor pressure, Inverse gas chromatography -
Pages 45-49
Common terminology is essential for accurate communication among researchers, scientists, engineers, and other decision makers. To assist manufacturing process characterization, a common understanding of terminology is imperative for efficient and effective communication in industry; it can also facilitate automation and interoperability of software tools. Manufacturing process characterization enables the assessment and improvement of unit manufacturing processes, products, and systems from a sustain- ability perspective. To develop and implement sustainability-related standards and best practices in industry, naming conventions and definitions of common terms are needed. Presently, many terms used are ill-defined, vague, or overlap in meaning. Although there are ongoing standards efforts related to terminology identification and definition, an identified common set is yet to be developed. The objective of this work was to facilitate ongoing standards development efforts by harmonizing the varied array of terms used to describe production processes. As a result of a review of the literature, a concise set of 47 terms focusing on process characterization and able to describe sustainable production was generated; terms unique to individual production processes were omitted. The terms were orga- nized into six categories to define the overarching concepts: Scope, Boundary, Material, Measurement, Model, and Flow. Definitions of the terms were then derived from the literature in sustainable manufacturing and chemical and process industries, process characterization and planning, organization standards, and life cycle assessment and management. The reported terms and definitions are not unique to sustainable production, and could foster wide- spread use of the concepts to improve the economic, environmental, and social performance of industry. In the future, the terminology described could be standardized through international standards orga- nizations.
Keywords: Process characterization, Terminology, Sustainable production, Process modeling, Unit manufacturing process, Manufacturing -
Pages 51-67
Common terminology is essential for accurate communication among researchers, scientists, engineers, and other decision makers. To assist manufacturing process characterization, a common understanding of terminology is imperative for efficient and effective communication in industry; it can also facilitate automation and interoperability of software tools. Manufacturing process characterization enables the assessment and improvement of unit manufacturing processes, products, and systems from a sustain- ability perspective. To develop and implement sustainability-related standards and best practices in industry, naming conventions and definitions of common terms are needed. Presently, many terms used are ill-defined, vague, or overlap in meaning. Although there are ongoing standards efforts related to terminology identification and definition, an identified common set is yet to be developed. The objective of this work was to facilitate ongoing standards development efforts by harmonizing the varied array of terms used to describe production processes. As a result of a review of the literature, a concise set of 47 terms focusing on process characterization and able to describe sustainable production was generated; terms unique to individual production processes were omitted. The terms were orga- nized into six categories to define the overarching concepts: Scope, Boundary, Material, Measurement, Model, and Flow. Definitions of the terms were then derived from the literature in sustainable manufacturing and chemical and process industries, process characterization and planning, organization standards, and life cycle assessment and management. The reported terms and definitions are not unique to sustainable production, and could foster wide- spread use of the concepts to improve the economic, environmental, and social performance of industry. In the future, the terminology described could be standardized through international standards orga- nizations.
Keywords: Process characterization, Terminology, Sustainable production, Process modeling, Unit manufacturing process, Manufacturing