گروهی از محققان موفق به تولید نانو پیگمنت‌های هیبریدی شدند که با استفاده از این محصول می‌توان طیف وسیع رنگ‌ها را در سامانه های پلیمری مانند ظروف غذا، رنگ‌های ساختمانی و جوهر چاپ ایجاد کرد.
از آنجایی که پیگمنت‌های آلی به سختی در سامانه‌های پلیمری پخش می‌شوند، گروهی از محققان به منظور غلبه بر این چالش به تولید نانو پیگمنت‌های هیبریدی دست یافتند که به گفته آنها با استفاده از این محصول می‌توان طیف وسیع رنگ‌ها را در سامانه‌های پلیمری مانند ظروف غذا، رنگ‌های ساختمانی و جوهر چاپ ایجاد کرد.
حمید دنیادیده از محققان طرح "نانو پیگمنت‌های هیبریدی" ، اظهار کرد: هر سیستم پلیمری دارای دو بخش فیلر (پرکننده) که باعث بهبود خواص مکانیکی سیستم و رنگزا که موجب رنگ‌دهی می‌شود، است و از آن در کاربردهای مختلف استفاده خواهد شد.
وی با بیان اینکه در این مطالعات این دو بخش رنگزا و فیلر را با هم ترکیب و هیبریدی از رنگزا و فیلر را ایجاد کردیم، ادامه داد: رنگزاهای مرسومی که در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند، پایه آلی دارد، ولی این رنگ‌زاها ثبات حرارتی خوبی ندارد؛ از این رو در این طرح راهکاری برای غلبه بر این چالش ارائه کردیم.
به گفته این محقق زمانی که رنگزا با یک فیلر واکنش می‌دهد، فیلر سپر حرارتی و نوری رنگزا می‌شود و این امر ثبات حرارت و نوری رنگزا را در پی دارد و موجب خواهد شد رنگ در طولانی مدت به صورت ثابت و پایدار در سطح باقی بماند، ضمن آنکه خواص خوردگی خوبی به سیستم می‌دهد.
محقق این طرح با تاکید بر اینکه این سیستم‌ها در داخل ایران تولید نمی‌شود و کاملاً وارداتی است، خاطر نشان کرد: نیاز کشور به این ماده ۸ هزار تن در سال است و ما در این مطالعات به محصولی دست یافتیم که کلیه مواد مورد نیاز آن در داخل کشور تولید شده است، از این رو تولید انبوه آن توجیه اقتصادی دارد.
دنیادیده به جزئیات این طرح اشاره کرد و یادآور شد: پیگمنت‌های موجود به دو دسته آلی و معدنی تقسیم می‌شوند که هر کدام مزایا و معایبی دارند. به عنوان مثال پیگمنت‌های آلی تنوع و قدرت رنگ بالایی دارند، اما ثبات نوری و حرارتی آنها پایین بوده و به سختی در سامانه‌های پلیمری پخش می‌شوند. ولی پیگمنت‌های هیبریدی تولید شده با سهولت بیشتری در سامانه‌های پلیمری پخش می‌شوند، اما تنوع و قدرت رنگی پایینی دارند.
وی اضافه کرد: برای رفع این چالش نانوپیگمنت‌های هیبریدی را تولید کردیم. نانوپیگمنت‌های هیبریدی نسل جدید پیگمنت‌ها هستند که نه تنها معایب موجود در پیگمنت‌های آلی و معدنی را رفع می‌کند، بلکه مزایای آنها را به صورت یکجا دارد.
دنیادیده، بهبود خواص مکانیکی، حرارتی، ضد خوردگی و سدکنندگی در سامانه‌های پلیمری را از دیگر مزایای پیگمنت‌های هیبریدی نام برد.
وی مواد اصلی تشکیل دهنده نانو پیگمنت هیبریدی را نانو رس و رنگزاهای آلی دانست و گفت: به دلیل استفاده از رنگزاهای ویژه در فرآیند ساخت این نانوپیگمنت‌ها، خلوص و تنوع رنگی آنها بسیار بالا بوده و در نتیجه محصول نهایی رنگی شده با این نانو پیگمنت‌ها دارای کیفیت رنگی بالایی هستند. با استفاده از این روش تقریباً دسترسی به تمامی طیف‌های رنگی امکان‌پذیر است.
این محقق در عین حال تاکید کرد: از آنجایی که قدرت رنگی این نانو پیگمنت‌ها بالا است، برای رسیدن به یک "فام" (پرده رنگی) خاص مقدار پیگمنت کمتری نسبت به پیگمنت‌های آلی و معدنی مورد نظر در بازار مصرف می‌شود.
دنیادیده افزود: "نانو رس" مورد استفاده در فرآیند تولید این نانوپیگمنت‌ها، همانند یک سپر از رنگزا در برابر تابش فرابنفش و شک حرارتی محافظت کرده و منجر به افزایش ثبات نوری و حرارتی نانوپیگمنت‌ها می‌شود. این نانوپیگمنت‌ها به دلیل ساختار ورقه‌ای، برخورداری از نسبت مساحت سطح به ضخامت بالا و نانومقیاس بودن قادر هستند خواص مکانیکی و سدکنندگی سامانه‌های پلیمری را تا حد قابل توجهی بهبود بخشند.
وی اضافه کرد: در نتیجه خواص ضد خوردگی سامانه پلیمری بهبود یافته و همچنین نفوذپذیری آن نسبت به مایعات، گازها و بخار آب کاهش می‌یابد.
محقق این طرح، قدرت و خلوص رنگی بالا، تنوع رنگی وسیع، ثبات نوری و حرارتی بالا، پراکنش بالا در سامانه‌های پلیمری، بهبود مقاومت مکانیکی و خواص ضدخوردگی سامانه‌های پلیمری، کاهش نفوذپذیری مایعات، بخار آب و گازها در سامانه‌های پلیمری، صرفه‌جویی در مصرف پیگمنت و صرفه اقتصادی بالا را از مزایای این محصول ذکر کرد.
دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به کاربردهای نانو پیگمنت‌های هیبریدی تولیدشده، گفت: از این محصول می‌توان در تهیه مستر پچ‌های رنگی به عنوان عامل رنگ‌دهنده و تقویت کننده خواص مکانیکی در تولید کامپوزیت‌های پلیمری، الیاف، بطری و قطعات رنگی پلاستیک، رنگ‌های ساختمانی، ظروف غذا و جوهر چاپ بهره برد.
وی با بیان اینکه فاز امکان‌سنجی این محصول طی شده است، اظهار کرد: اکنون به دنبال سرمایه‌گذار هستیم تا این محصول را به تولید انبوه برسانیم.
دنیادیده به مزایای اقتصادی این طرح اشاره کرد و یادآور شد: بر اساس گزارش Market & Researches در مورد میزان مصرف رنگدانه‌ها در دنیا، بیشترین کاربرد آنها در صنعت پوشش با مصرف بیش از ۵۰ درصد است. استفاده از پوشش‌های نانوساختار در سال ۲۰۱۶ از نظر حجم مصرف ۵۹۳ کیلوتن معادل ۳۵۶۷ میلیون دلار است و انتظار می‌رود با نرخ رشد ۲۳ درصد تا سال ۲۰۲۶ این میزان به ارزش ۲۸ هزار و ۲۷۲ میلیون دلار برسد که معادل ۴ هزار و ۸۹۵ کیلوتن خواهد بود.
وی ادامه داد: بر اساس آمار گمرک جمهوری اسلامی ایران در سال ۱۳۹۵ حجم کل واردات رنگدانه حدود ۳۳ هزار تن بوده که از این مقدار حدود ۵ هزار تن مربوط به پیگمنت‌های رنگی است و از سوی دیگر حجم داخلی تولید رنگدانه‌ها بسیار کم است و به دلیل کیفیت پایین رنگدانه‌های داخلی پرمصرف نیستند.
به گفته این محقق، از آنجایی که نانوپیگمنت‌های هیبریدی در تمامی فام‌ها قابل تولید است، از این رو می‌توانند جایگزین مناسبی برای تمامی پیگمنت‌های رنگی باشند.
دنیادیده خاطر نشان کرد: با توجه به اینکه مقدار واردات پیگمنت‌های رنگی حدود ۵ هزار تن در سال است، از این رو حداکثر سهم بازار برای نانوپیگمنت‌های هیبریدی نیز برای ۵ هزار تن در سال خواهد بود.