به گزارش پیام خانواده از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، شرکت لویدیان (Levidian) محصول جدید خود با نام نانوفلو S۱-۲۰ (NanoFlow-S۱-۲۰) را به‌عنوان یک افزودنی گرافنی آماده برای استفاده در رنگ‌ها و پوشش‌های حلال‌پایه معرفی کرده است. هدف اصلی این محصول، ساده‌تر و سریع‌ترکردن فرایند ارزیابی و به‌کارگیری گرافن در فرمولاسیون‌های موجود صنعت پوشش است؛ به‌گونه‌ای که تولیدکنندگان بتوانند بدون طراحی یک فرایند اختصاصی برای پراکنش گرافن، عملکرد این ماده را در محصولات خود بررسی کنند.

نانوفلو S۱-۲۰ حاوی ۲۰ درصد وزنی گرافن G۳ تولیدشده توسط لویدیان است که از پیش در حلال زایلن پراکنده شده است. ساختار این محصول به‌گونه‌ای طراحی شده که به‌عنوان یک افزودنی «آماده‌مصرف» یا Drop-in وارد فرمولاسیون شود. در نتیجه، تولیدکنندگان می‌توانند آن را با استفاده از تجهیزات معمول اختلاط رنگ به سامانه خود اضافه کنند.

این افزودنی در پوشش‌های دوجزئی می‌تواند به بخش A اضافه شود یا مستقیماً در فرمولاسیون‌های یک‌جزئی مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب، تولیدکننده رنگ برای آغاز آزمایش‌های مربوط به گرافن، الزاماً به تجهیزات تخصصی یا توسعه یک فرایند جدید پراکنش نیاز ندارد.

مسئله پراکنش یکی از چالش‌های مهم در استفاده صنعتی از گرافن است. اگر ذرات گرافن به‌صورت یکنواخت و پایدار در ماتریس پوشش توزیع نشوند، بخشی از خواص مورد انتظار این ماده ممکن است از دست برود. از سوی دیگر، ایجاد یک فرایند پراکنش پایدار و قابل‌تکرار می‌تواند به دانش فنی، تجهیزات و زمان توسعه قابل‌توجهی نیاز داشته باشد. لویدیان تلاش کرده است با ارائه گرافن از پیش پراکنده‌شده، این مرحله را تا حد امکان ساده کند.

به گفته ناصر مک‌آدام (Nasir Macadam)، مهندس ارشد لویدیان، گرافن ظرفیت قابل‌توجهی برای بهبود عملکرد پوشش‌ها دارد، اما دستیابی به یک پراکنش یکنواخت و پایدار در بسیاری از موارد به دانش تخصصی و توسعه فرایندهای اضافی نیاز دارد. به گفته او، نانوفلو S۱-۲۰ با هدف حذف همین پیچیدگی طراحی شده است تا مشتریان بتوانند محصول را با تجهیزات متداول اختلاط به فرمولاسیون‌های حلال‌پایه خود اضافه کنند و ارزیابی عملکرد گرافن را سریع‌تر آغاز کنند.

پتانسیل‌های مطرح‌شده برای استفاده از گرافن G۳ در پوشش‌های حلال‌پایه، طیف نسبتاً گسترده‌ای را شامل می‌شود. یکی از این قابلیت‌ها، ایجاد خاصیت سدکنندگی بهتر در برابر هوا، هیدروژن، رطوبت و سایر گونه‌های شیمیایی است. ایجاد چنین سدهایی می‌تواند در افزایش دوام پوشش‌ها و محافظت بهتر از سطح زیرین نقش داشته باشد.

از سوی دیگر، استفاده از گرافن می‌تواند به افزایش مقاومت در برابر خوردگی کمک کند. این ویژگی به‌ویژه برای پوشش‌های محافظ صنعتی، تجهیزات زیرساختی و کاربردهایی که سازه‌ها در معرض محیط‌های خورنده قرار دارند، اهمیت دارد. افزایش طول عمر پوشش و کاهش سرعت تخریب سطح می‌تواند در نهایت به کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری منجر شود.

کاهش ضریب اصطکاک نیز یکی دیگر از ویژگی‌هایی است که برای پوشش‌های گرافنی مطرح شده است. در برخی کاربردها، چنین خاصیتی می‌تواند به ایجاد سطوح کم‌اصطکاک و ضدچسبندگی یا ضدرسوب کمک کند. این موضوع برای کاربردهای دریایی و برخی سامانه‌های حمل‌ونقل اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا کاهش اصطکاک می‌تواند به کاهش نیروی کششی و در نتیجه بهبود عملکرد سامانه منجر شود.

پایداری در برابر پرتو فرابنفش و بهبود مقاومت در برابر شعله نیز از دیگر مزایای بالقوه‌ای است که برای این افزودنی مطرح شده است. همچنین لویدیان معتقد است استفاده از گرافن می‌تواند در برخی فرمولاسیون‌ها امکان کاهش میزان فلزات سنگین و در نتیجه کاهش اثرات زیست‌محیطی پوشش را فراهم کند.

دامنه کاربرد موردنظر برای نانوفلو S۱-۲۰ نیز محدود به یک بازار خاص نیست. این محصول برای طیفی از پوشش‌های حلال‌پایه، از پوشش‌های محافظ صنعتی و رنگ‌های دریایی گرفته تا کاربردهای مرتبط با زیرساخت، انرژی و حمل‌ونقل، در نظر گرفته شده است.

معرفی این محصول همچنین نخستین گام در توسعه خانواده بزرگ‌تر نانوفلو محسوب می‌شود. لویدیان اعلام کرده است که قصد دارد در ادامه، انواع دیگری از پراکنه‌های گرافنی آماده‌مصرف را توسعه دهد که برای شیمی‌های مختلف و بازارهای نهایی متفاوت طراحی شده باشند. چنین رویکردی می‌تواند به تولیدکنندگان اجازه دهد به‌جای تطبیق فرمولاسیون‌های موجود با یک ماده خام گرافنی، از محصولی متناسب‌تر با نیاز فرایند خود استفاده کنند.

گرافن مورد استفاده در این محصولات با استفاده از فناوری ثبت‌شده لوپ (LOOP) متعلق به لویدیان تولید می‌شود. این فناوری، متان را در یک فرایند پلاسمای مایکروویوی کم‌دما به هیدروژن و گرافن تبدیل می‌کند. یکی از ویژگی‌های مهم این فناوری، طراحی ماژولار آن است که به گفته شرکت، امکان تولید منطقه‌ای و نزدیک به محل تقاضا را فراهم می‌کند.

تولید نزدیک به بازار مصرف می‌تواند از منظر زنجیره تأمین نیز اهمیت داشته باشد. کاهش فاصله میان محل تولید و مصرف مواد اولیه ممکن است وابستگی به حمل‌ونقل طولانی‌مدت را کاهش دهد و در کنار آن، به کاهش اثرات زیست‌محیطی ناشی از جابه‌جایی مواد کمک کند.

البته معرفی یک افزودنی آماده‌مصرف به‌معنای آن نیست که تمام چالش‌های استفاده از گرافن در صنعت پوشش برطرف شده است. عملکرد نهایی یک پوشش گرافنی همچنان به عواملی مانند نوع رزین، حلال، میزان افزودنی، روش اختلاط، ضخامت پوشش و شرایط کاربرد بستگی دارد. بنابراین، ارزیابی عملکرد محصول در فرمولاسیون‌های مختلف و مقایسه آن با سامانه‌های متداول، مرحله‌ای ضروری برای پذیرش گسترده این فناوری خواهد بود.

با این حال، نانوفلو S۱-۲۰ یک تغییر رویکرد مهم را نمایندگی می‌کند: گرافن دیگر صرفاً به‌عنوان یک ماده پیشرفته برای آزمایشگاه معرفی نمی‌شود، بلکه در قالب یک افزودنی آماده برای ورود به فرمولاسیون‌های صنعتی عرضه شده است. اگر این رویکرد بتواند زمان و هزینه توسعه را برای تولیدکنندگان کاهش دهد، ممکن است مسیر استفاده گسترده‌تر از گرافن در صنعت رنگ و پوشش کوتاه‌تر شود.

نانوفلو S۱-۲۰ در حال حاضر برای ارزیابی مشتریان و برنامه‌های توسعه محصول در دسترس قرار گرفته است؛ مرحله‌ای که می‌تواند مشخص کند آیا وعده‌های فنی گرافن در مقیاس آزمایشگاهی، این بار می‌توانند در قوطی‌های رنگ، خطوط تولید و سازه‌های واقعی نیز به همان اندازه جذاب باشند.