تاریخ شروع : 1403/03/01
مهلت ارسال : 1403/05/02
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 900 میلیون تومان
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 900 میلیون تومان
مهلت ارسال پروپوزال به اتمام رسیده است
ساخت پرایمر با خاصیت چسبندگی برای الاستومرهای سیلیکونی قابل پخت با حرارت با کمک بهینه‌سازی آماری
خلاصه فناوری
هر ماده لاستیکی متشکل از مولکول‌های شبه زنجیر یا پلیمرها که قابلیت بازیابی مجدد شکل اولیه خود پس از کشیده شدن را داشته باشد، الاستومر نامیده می‌شود. نام الاستومرها از پلیمر الاستیک گرفته شده است. سادهترین نوع الاستومرها تنها حاوی کربن، هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن میباشد (الاستومرهای هیدروکربن). این الاستومرها نسبت به نفت، مواد شیمیایی و تشعشعات UV آسیب پذیر هستند. جایگزینی سیلیکون ثبات بیشتری برای پلیمرهای مصنوعی ایجاد میکند. زنجیره اصلی لاستیک سیلیکون به صورت خطی با وزن مولکولی بالا است که به طور یک در میان از سیلسیم(Si) و اکسیژن (O) تشکیل شده و فاقد کربن است. لاستیک‌های سیلیکونی بر خلاف لاستیک‌های آلی مجموعه‌ای از خواص معدنی و آلی را دارند. قدرت پیوند Si-O (kcal/mol 106) نسبت به پیوند C-C (kcal/mol 9/84) بالاتر است. مواد سیلیکونی خواص فوقالعاده و چسبندگی داخلی خوبی دارند اما به طور ذاتی چسبندگی خوبی با زیر سطح ندارند که در این زمینه باید تقویت و اصلاح شوند.
هدف این طرح، ساخت پرایمر با خاصیت چسبندگی برای الاستومرهای سیلیکونی قابل پخت با حرارت به کمک بهینه‌سازی آماری است. 10 ماده اولیه شیمیایی و 3 نانوذره مختلف برای ساخت این پرایمر مورد بررسی قرار می‌گیرد. میزان چسبندگی سیلیکون به سطح میله نگهدارنده به تنهایی کمتر از 50 کیلوپاسکال است. پیشبینی می‌شود با کمک پرایمر بهینه شده، میزان چسبندگی سیلیکون پخت شده در دمای بالا (HTV) به سطح زیرین حدود 500 کیلوپاسکال گردد که 20 درصد بیشتر از محصولات مشابه بازار میباشد. هدف اصلی ساخت این محصول استفاده در صنعت برق و مقره‌های کامپوزیتی میباشد.
ضرورت مسئله
با توجه به ورود گرد و غبار به داخل کشور نوع مقره انتخابی در محیط‌های حساس باید دارای خواص زیر باشد:
هر ماده لاستیکی متشکل از مولکول‌های شبه زنجیر یا پلیمرها که قابلیت بازیابی مجدد شکل اولیه خود پس از کشیده شدن را داشته باشد، الاستومر نامیده می‌شود. نام الاستومرها از پلیمر الاستیک گرفته شده است. سادهترین نوع الاستومرها تنها حاوی کربن، هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن میباشد (الاستومرهای هیدروکربن). این الاستومرها نسبت به نفت، مواد شیمیایی و تشعشعات UV آسیب پذیر هستند. جایگزینی سیلیکون ثبات بیشتری برای پلیمرهای مصنوعی ایجاد میکند. زنجیره اصلی لاستیک سیلیکون به صورت خطی با وزن مولکولی بالا است که به طور یک در میان از سیلسیم(Si) و اکسیژن (O) تشکیل شده و فاقد کربن است. لاستیک‌های سیلیکونی بر خلاف لاستیک‌های آلی مجموعه‌ای از خواص معدنی و آلی را دارند. قدرت پیوند Si-O (kcal/mol 106) نسبت به پیوند C-C (kcal/mol 9/84) بالاتر است. مواد سیلیکونی خواص فوقالعاده و چسبندگی داخلی خوبی دارند اما به طور ذاتی چسبندگی خوبی با زیر سطح ندارند که در این زمینه باید تقویت و اصلاح شوند.
هدف این طرح، ساخت پرایمر با خاصیت چسبندگی برای الاستومرهای سیلیکونی قابل پخت با حرارت به کمک بهینه‌سازی آماری است. 10 ماده اولیه شیمیایی و 3 نانوذره مختلف برای ساخت این پرایمر مورد بررسی قرار می‌گیرد. میزان چسبندگی سیلیکون به سطح میله نگهدارنده به تنهایی کمتر از 50 کیلوپاسکال است. پیشبینی می‌شود با کمک پرایمر بهینه شده، میزان چسبندگی سیلیکون پخت شده در دمای بالا (HTV) به سطح زیرین حدود 500 کیلوپاسکال گردد که 20 درصد بیشتر از محصولات مشابه بازار میباشد. هدف اصلی ساخت این محصول استفاده در صنعت برق و مقره‌های کامپوزیتی میباشد.
ضرورت مسئله
با توجه به ورود گرد و غبار به داخل کشور نوع مقره انتخابی در محیط‌های حساس باید دارای خواص زیر باشد:
- دارای سطح آبگریز
- مقاوم در مقابل ترکخوردگی و سایش؛
- مقاوم به هوازدگی و پرتو فرابنفش؛
- مقاومت در مقابل مواد شیمیایی محیطی و همچنین تخریب فیزیکی توسط رطوبت؛
- دارای مقاومت حجمی مناسب؛
- مقاومت در مقابل گاز ازون؛
- نیاز اندک به شستشو پس از نصب؛
در میان تمامی الاستومرهایی که امکان ساخت مقره دارند، فقط الاستومر سیلیکونی تمامی خواص بالا را دارد بنابراین نیاز روز افزون ساخت مقره‌های HTV آبگریز در داخل کشور وجود دارد و استفاده از پرایمرهای چسبی به عنوان عامل چسبنده سیلیکون به سطح فایبرگلس (میله نگهدارنده مقره برق) رونق پیدا کرده است ولی به دلیل تحریم‌ها ورود این پرایمر با مشکلاتی همراه میباشد و قیمتی بیشتر از سطح جهانی دارد. بنابراین با انجام این پژوهش، امکان ساخت و دسترسی آسان‌تر با قیمت مناسب‌تر به این پرایمر برای کشور امکان پذیر خواهد بود.
مسئله اصلی تحقیق
در شرایط عادی، مولکول‌های بلندی که مواد الاستومری را تشکیل داده‌اند، به شکل نامنظم در هم پیچیده شده‌اند. در اثر اعمال نیرو، اگرچه مولکولها در جهت نیرو کشیده می‌شوند، اما با حذف نیرو، مولکولها مجدد به شکل اولیه خود بازآرایی می‌شوند. ضریب پواسون آن‌ها به ۰٫۵ بسیار نزدیک است، بنابراین میتوان آن‌ها را تراکم‌ناپذیر فرض کرد. الاستومرها به دو دسته تقسیم می‌شوند: ترموست و ترموپلاستیک. تقسیم‌بندی دیگر الاستومرها بر مبنای: طبیعی (مانند کائوچوی طبیعی) و مصنوعی (مانند پلی استایرن بوتادین رابر (SBR)، پلی بوتادین رابر (PBR)، پلی اورتان دی ایزوسیانات و سیلیکون رابر) بودن آن‌ها است.
از الاستومرهای پرکابرد قدیمی میتوان به پلی ایزوپرن اشاره نمود که پلیمر سازنده لاستیک طبیعی بوده و درواقع همان لاتکس شیره درختان مختلف به خصوص درخت هوها میباشد. لاستیک طبیعی همچنان یک پلیمر مهم با کاربرد صنعتی میباشد، اما آن را با انواع مختلف لاستیک‌های سنتزی مانند استایرن-بوتاداین و بوتاداین که از محصولات جانبی پتروشیمی حاصل می‌شوند، ترکیب می‌کنند. آن‌ها نسبت به نفت، مواد شیمیایی و تشعشعات UV آسیب‌پذیر هستند. پر کردن الاستومر با کربن سیاه (دوده) به حفاظت در مقابل UV کمک میکند. جایگزینی برخی از هیدروژن‌ها با کلر یا فلور، باعث ثبات شیمیایی بیشتری می‌شود. جایگزینی سیلیکون ثبات بیشتری ایجاد میکند. لاستیک سیلیکون به اختصار SR یا پلی‌سیلوکسان نامیده می‌شود و پلیمری قابل انعطاف است. این الاستومرها مخلوطی از پلیمرهای کانی و آلی هستند که از بسپارش حلقه باز انواع سیلان‌ها و سیلوکسان‌ها به دست می‌آیند. با وجود بالا بودن قیمت به دلیل مقاومت به گرما و شرایط سخت محیطی، مصرف این نوع الاستومرها در صنعت قابل توجه است. الاستومرها برای ایجاد چسبش، مناسب هستند ولی هر یک از آن‌ها محدودیت‌های خاص خود را دارند بنابراین برخی از محققین به دنبال رفع مشکلات الاستومرها برآمده‌اند. برای افزایش چسبندگی به سطح الاستومرها میتوان از تغییرات مکانیکی روی سطح، افزایش چسبندگی قطبی یا شیمیایی به سطح و از مواد تقویت‌کننده چسبندگی مانند آلکوکسی، اپوکساید، اکریلویل، الکنیل و یا سیلیکون هیدروژنی (SiH) استفاده کرد. برخی از محققان نیز با استفاده از نانوذرات و تقویت پیوستگی میزان چسبندگی را افزایش دادند. در این پژوهش علاوه بر چسبندگی، میزان پیوستگی هم بهینه می‌گردد تا پرایمر ساخته شده در شرایط سخت محیطی دوام بیشتری داشته باشد.
مسئله اصلی تحقیق
در شرایط عادی، مولکول‌های بلندی که مواد الاستومری را تشکیل داده‌اند، به شکل نامنظم در هم پیچیده شده‌اند. در اثر اعمال نیرو، اگرچه مولکولها در جهت نیرو کشیده می‌شوند، اما با حذف نیرو، مولکولها مجدد به شکل اولیه خود بازآرایی می‌شوند. ضریب پواسون آن‌ها به ۰٫۵ بسیار نزدیک است، بنابراین میتوان آن‌ها را تراکم‌ناپذیر فرض کرد. الاستومرها به دو دسته تقسیم می‌شوند: ترموست و ترموپلاستیک. تقسیم‌بندی دیگر الاستومرها بر مبنای: طبیعی (مانند کائوچوی طبیعی) و مصنوعی (مانند پلی استایرن بوتادین رابر (SBR)، پلی بوتادین رابر (PBR)، پلی اورتان دی ایزوسیانات و سیلیکون رابر) بودن آن‌ها است.
از الاستومرهای پرکابرد قدیمی میتوان به پلی ایزوپرن اشاره نمود که پلیمر سازنده لاستیک طبیعی بوده و درواقع همان لاتکس شیره درختان مختلف به خصوص درخت هوها میباشد. لاستیک طبیعی همچنان یک پلیمر مهم با کاربرد صنعتی میباشد، اما آن را با انواع مختلف لاستیک‌های سنتزی مانند استایرن-بوتاداین و بوتاداین که از محصولات جانبی پتروشیمی حاصل می‌شوند، ترکیب می‌کنند. آن‌ها نسبت به نفت، مواد شیمیایی و تشعشعات UV آسیب‌پذیر هستند. پر کردن الاستومر با کربن سیاه (دوده) به حفاظت در مقابل UV کمک میکند. جایگزینی برخی از هیدروژن‌ها با کلر یا فلور، باعث ثبات شیمیایی بیشتری می‌شود. جایگزینی سیلیکون ثبات بیشتری ایجاد میکند. لاستیک سیلیکون به اختصار SR یا پلی‌سیلوکسان نامیده می‌شود و پلیمری قابل انعطاف است. این الاستومرها مخلوطی از پلیمرهای کانی و آلی هستند که از بسپارش حلقه باز انواع سیلان‌ها و سیلوکسان‌ها به دست می‌آیند. با وجود بالا بودن قیمت به دلیل مقاومت به گرما و شرایط سخت محیطی، مصرف این نوع الاستومرها در صنعت قابل توجه است. الاستومرها برای ایجاد چسبش، مناسب هستند ولی هر یک از آن‌ها محدودیت‌های خاص خود را دارند بنابراین برخی از محققین به دنبال رفع مشکلات الاستومرها برآمده‌اند. برای افزایش چسبندگی به سطح الاستومرها میتوان از تغییرات مکانیکی روی سطح، افزایش چسبندگی قطبی یا شیمیایی به سطح و از مواد تقویت‌کننده چسبندگی مانند آلکوکسی، اپوکساید، اکریلویل، الکنیل و یا سیلیکون هیدروژنی (SiH) استفاده کرد. برخی از محققان نیز با استفاده از نانوذرات و تقویت پیوستگی میزان چسبندگی را افزایش دادند. در این پژوهش علاوه بر چسبندگی، میزان پیوستگی هم بهینه می‌گردد تا پرایمر ساخته شده در شرایط سخت محیطی دوام بیشتری داشته باشد.
درباره تیم پژوهشی
| نام و نام‌خانوادگی | رشته/ مقطع تحصیلی | همکار/ مشاور طرح | وضعیت شغلی |
| رضا احمدی | دکتری آمار و احتمالات کاربردی | مجری | عضو هیات‌علمی/دانشگاه علم و صنعت |
| نیما حقشناس | دکتری نانو فناوری | همکار | شاغل بخش خصوصی |
| زینب عسکری اردستانی | دکتری علوم آزمایشاهی | مجری | عضو هیات‌علمی/دانشگاه علوم پزشکی تهران |
| گلناز پرهیزکار | دکتری شیمی آلی | همکار | شاغل بخش خصوصی |
سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
دکتر رضا احمدی، عضو هیات‌علمی و استادیار دانشکده ریاضی و علوم کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت میباشد. دارای 30 عنوان مقاله در زمینههای مدل‌بندی تصادفی در قابلیت اعتماد، بهینه‌سازی نگهداری و مدل‌بندی فرسودگی و سنی میباشد. از جمله افتخارات ایشان کسب رتبه یک تیمی در چهارمین مسابقه ملی آمار-۱۳۸۲، کسب رتبه اول دانشجویی در مقطع کارشناسی دانشگاه اصفهان ۱۳۸۲، کسب رتبه اول دانشجویی در مقطع کارشناسی ارشد، دانشگاه اصفهان ۱۳۸۴ و اخذ بورس تحصیلی دکترا، دانشکده مهندسی و علوم ریاضی، دانشگاه سیتی لندن، انگلستان ۱۳۸۹-۱۳۸۵ میتوان نام برد.
دکتر نیما حقشناس، دارای مدرک دکتری نانو فناوری از دانشگاه تهران، رتبه برتر کنکور سراسری (145)، رتبه اول دوره کارشناسی، رتبه برتر آزمون دکتری (2)، دارای مقالات علمی بینالمللی (مجلات nature) و داخلی، طلای مسابقات اختراعات سوئیس، مؤسس دو شرکت دانشبنیان و یک شرکت فناور میباشد. ایشان به عنوان محقق در زمینه نانو فناوری با بخش‌های مختلف ستاد فناوری نانو و میکرو همکاری دارد.
دکتر زینب عسکری اردستانی: عضو هیات‌علمی و استادیار دانشکده بهداشت علوم پزشکی تهران میباشد. دارای 10 عنوان مقاله در زمینههای شیمی و علوم زیستی میباشد. ایشان دکتری علوم آزمایشگاهی از دانشگاه علوم پزشکی تهران، رتبه 1 کنکور دکتری و مؤسس دو شرکت دانشبنیان میباشد.
دکتر رضا احمدی، عضو هیات‌علمی و استادیار دانشکده ریاضی و علوم کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت میباشد. دارای 30 عنوان مقاله در زمینههای مدل‌بندی تصادفی در قابلیت اعتماد، بهینه‌سازی نگهداری و مدل‌بندی فرسودگی و سنی میباشد. از جمله افتخارات ایشان کسب رتبه یک تیمی در چهارمین مسابقه ملی آمار-۱۳۸۲، کسب رتبه اول دانشجویی در مقطع کارشناسی دانشگاه اصفهان ۱۳۸۲، کسب رتبه اول دانشجویی در مقطع کارشناسی ارشد، دانشگاه اصفهان ۱۳۸۴ و اخذ بورس تحصیلی دکترا، دانشکده مهندسی و علوم ریاضی، دانشگاه سیتی لندن، انگلستان ۱۳۸۹-۱۳۸۵ میتوان نام برد.
دکتر نیما حقشناس، دارای مدرک دکتری نانو فناوری از دانشگاه تهران، رتبه برتر کنکور سراسری (145)، رتبه اول دوره کارشناسی، رتبه برتر آزمون دکتری (2)، دارای مقالات علمی بینالمللی (مجلات nature) و داخلی، طلای مسابقات اختراعات سوئیس، مؤسس دو شرکت دانشبنیان و یک شرکت فناور میباشد. ایشان به عنوان محقق در زمینه نانو فناوری با بخش‌های مختلف ستاد فناوری نانو و میکرو همکاری دارد.
دکتر زینب عسکری اردستانی: عضو هیات‌علمی و استادیار دانشکده بهداشت علوم پزشکی تهران میباشد. دارای 10 عنوان مقاله در زمینههای شیمی و علوم زیستی میباشد. ایشان دکتری علوم آزمایشگاهی از دانشگاه علوم پزشکی تهران، رتبه 1 کنکور دکتری و مؤسس دو شرکت دانشبنیان میباشد.
مزایا
- قیمت مناسب
- در دسترس بودن
- افزایش حداقل 20 درصدی در میزان چسبندگی نسبت به محصولات متداول بازار به دلیل افزایش میزان پیوستگی
- قابلیت ارائه در درصدهای جامد مختلف
- استفاده از مواد داخلی و عدم وابستگی به تحریم
کاربرد
این پرایمر قابلیت استفاده در صنایع:
1- برق و الکترونیک
2- خودروسازی
3- صنایع غذایی
4- صنایع پلاستیک
را دارد. هدف اولیه این پژوهش مقره‌های کامپوزیتی و صنعت برق میباشد.
این پرایمر قابلیت استفاده در صنایع:
1- برق و الکترونیک
2- خودروسازی
3- صنایع غذایی
4- صنایع پلاستیک
را دارد. هدف اولیه این پژوهش مقره‌های کامپوزیتی و صنعت برق میباشد.
خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
محصول نهایی دارای ویژگی‌های زیر میباشد.
محصول نهایی دارای ویژگی‌های زیر میباشد.
- محصول به صورت مایع و آماده به مصرف میباشد.
- قابلیت اعمال با اسپری، غلتک و قلمو را دارد.
- قابلیت اتصال به سطح FRP را دارد.
- قابلیت اتصال به سیلیکون HTV را دارد.
- غیر قابل نفوذ نسبت به آب مطابق با استانداردهای IEC62217 و IEC61109 میباشد.
- چگالی پرایمر حدود 8/0 گرم بر سانتیمتر مربع خواهد بود.
- میزان ویسکوزیته بین 2000 الی 3000 سانتیپواز خواهد بود.
- میزان چسبش نهایی حداقل 500 کیلو پاسکال میباشد که 20 درصد نسبت به محصولات مشابه بالاتر است.
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح حدود 900 میلیون تومان برآورد می‌شود.
- مدت‌زمان اجرای طرح حدود 12 ماه برآورد می‌شود.
تسهیم مالکیت فکری
- مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: سهم مشارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و با توجه به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل مذاکره و توافق است).
ارتباط با ما
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@