نانو سیلیس یا سیلیکا چیست؟
نانو ذرات سیلیکا چه خواص مهمی دارد؟ اثر نانو سیلیس در خاک چیست؟ کاربرد های این نانو ماده در چه صنایعی می باشد؟
نانو ذرات اکسید سیلیکون که به آن نانوذرات سیلیکا یا نانوسیلیکا هم می گویند با توجه به ثبات و پایداری، سمیت پایین و خواص و توانایی عاملدار شدن با یک سری مولکول ها و پلیمرها در تحقیقات زیست پزشکی بسیار مورد توجه می باشند.
نانو ذرات سیلیکا با توجه به ساختار شان به دو نوع P-type و S-type تقسیم می شوند. نانو ذرات نوع P با نرخ حفره ۰٫۶۱ ml/g مشخص می شوند. ذرات نوع S سطح ویژه نسبتا کوچکتری دارند. نانو سیلیکای نوع P در مقایسه با S اثر و خواص بازتاب فرابنفش بیشتری از خود نشان می دهد.
خواص شیمیایی نانو ذرات سیلیکا
خواص شیمیایی شامل چگالی و جرم مولی است که برای نانو ذرات با ذرات معمولی متفاوت است. مثلا برای نانو ذرات سیلیکا خواص به صورت زیر است:
چگالی: ۲٫۴g/cm3
جرم مولی: ۵۹٫۹۶g/mol
ولی برای سیلکای معمولی داریم:
چگالی: ۲٫۶۵g/cm3
جرم مولی: ۶۰٫۰۸g/mol
کاربرد های نانو ذرات سیلیکا
در زیر مهمترین مواد کاربرد نانو ذرات سیلیکا ذکر می شود:
افزودنی برای صنایع لاستیک و پلاستیک
پرکننده و تقویت کننده سیمان و دیگر مصالح ساختمانی
یک پلتفرم یا سطح غیر سمی پایدار برای کاربردهای زیستی مانند دارو رسانی و ترانوستیک
نانو ذرات سیلیس در تثبیت خاک
تاکنون مقالات زیادی اثر نانو سیلیس بر خاک را بررسی کرده اند. برای مثال در خلاصه مقاله ای با عنوان (بررسی آزمایشگاهی اثرات نانو ذرات بر خصوصیات ژئوتکنیکی خاک ماسه رس دار) می خوانیم:
تثبیت خاک با اضافه نمودن موادی همچون سیمان، آهک، قیر و … از دیرباز یکی از روش های موثر در بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی خاک ها بوده است. نانوذرات از جدیدترین افزودنی هایی می باشند که مطالعاتی در زمینه استفاده از این ذرات در بهبود خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک ها صورت پذیرفته است. در این پژوهش اثر نانو ذرات نانو سیلیس و نانو اکسید روی بر خواص مهندسی خاک ماسه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا از آسیاب توپی برای پرکردن نانو ذرات در توده خاک و آماده سازی نمونه ها استفاده شد. از درصد های مختلفی از نانو ذرات شامل ۱، ۲، ۳، ۵ و ۷ درصد وزنی در نمونه ها استفاده شد تا میزان تغییرات به وجود آمده با افزایش درصد نانو ذرات بررسی شود. ابتدا به منظور دستیابی به رطوبت بهینه و وزن مخصوص بیشینه، آزمایش تراکم بر روی خاک مورد مطالعه انجام گرفت و سپس آزمایشات حدود اتربرگ به منظور بررسی تاثیر نانو ذرات یاد شده بر خصوصیات شاخص خاک ماسه ای رس دار با نسبت ۸۰% ماسه و ۲۰% رس کائولینیت انجام گرفتند. در آزمایشات برش مستقیم و سه محوری (تحکیم یافته-زهکشی شده) تاثیر نانو ذرات بر مقاومت برشی خاک ماسه رس دار با نسبت ۸۰% ماسه و ۲۰% رس کائولینیت بررسی شده است.
تاثیر نانو سیلیس در خاک
افزودن نانو سیلیس به خاک موجب افزایش حدود روانی و خمیری شده ولی افزودن نانو اکسید روی به خاک تاثیر چندانی بر پارامترهای خمیری آن نداشته است. در آزمایش برش مستقیم شاهد افزایش زاویه اصطکاک داخلی و کاهش چسبندگی با اضافه کردن ۵ و ۷ درصد نانو سیلیس به خاک و کاهش زاویه اصطکاک داخلی و افزایش چسبندگی با افزودن نانو اکسید روی بودیم و آزمایش سه محوری نیز تاثیر اندک نانو اکسید روی بر بهبود پارامترهای مقاومتی خاک ماسه ای را نشان داد.