ساخت ايروژل برپايه سلولز باكتريايي به عنوان ماده¬اي زيست تخريب پذير و زيست سازگار، اخيرا توجهات زيادي را به خود معطوف نموده است. تا كنون تحقيقات اندكي در جهان در زمينه توليد ايروژل سلولز باكتريايي با روش فوق بحراني انجام شده است و بنا بر اطلاع، گزارشي مبني بر توليد ايروژل سلولزباكتريايي در داخل كشور ارائه نشده است. با توجه به اهميت كاربردهاي ايروژل سلولزباكتريايي در صنايع نظامي، پزشكي، نفت و دريايي، توليد آن در كشور گامي در جهت نيل به خودكفايي و دستيابي كشور به فناوري¬هاي پيشرفته محسوب مي¬شود. كسب دانش فني ساخت ايروژل نانوليفي بر پايه سلولز باكتريايي با خواص مطلوب به روش فوق بحراني، نوآوري اين اختراع محسوب مي¬شود. روش ساخت بدين صورت است كه با تلقيح باكتري (گلوكونواستوباكترزايلينيوم) در محيط كشت حاوي گلوكز، عصاره مخمر وكربنات كلسيم و آنكوبه كردن آن در دماي ℃ 28 و به مدت 15 روز، هيدروژل غشاي نانوليفي سلولزباكتريايي تهيه و سپس با شست و شوي سلولز توليدشده با NaOH ناخالصي موجود در آن زدوده شد و با روش خشك كردن فوق بحراني CO2، ايروژل برپايه سلولز باكتريايي با جمع¬شدگي 3 % توليد شد.

نانو كامپوزيت هاي هوشمند موادي هستند كه در برابر عامل تحريك خارجي مانند ميدان الكتريكي يا ميدان مغناطيسي پاسخي تكرار پذير نشان مي دهند. در حسگرهاي مكانيكي در اثر تغييرات كرنش، هدايت الكتريكي تغيير مي¬كند. از ملزومات حسگر مكانيكي وزن سبك، حساسيت مناسب، انعطاف پذيري و پاسخ خطي مقاومت الكتريكي با كرنش همراه با پسماند كم است. بنابراين به نظر مي¬رسد استفاده از سلولزباكتريايي با ساختار نانوليفي همراه با تعبيه جزء هادي مانند MWCNT به روش درجا (افزودن MWCNT به محيط كشت) و در نتيجه توليد ايروژل نانوكامپوزيتي هادي و انعطاف پذير مي توان حسگر زيستي مكانيكي تهيه كرد. بنا بر اطلاع، هيچ گزارشي در دنيا مبني بر توليد ايروژل نانوكامپوزيتي هادي برپايه سلولزباكتريايي/MWCNT و استفاده از آن به عنوان حسگر زيستي مكانيكي ارائه نشده است. روش ساخت بدين صورت است كه بعد از اتوكلاوكردن محيط كشت حاوي پراكنش همگون MWCNT، باكتري گلوكونواستوباكترزايلينيوس به آن تلقيح و سپس در دماي ℃28 و به مدت 7 روز انكوبه شد تا هيدروژل سلولز باكتريايي/ MWCNT تهيه و سپس با شستشوي آن با NaOH ناخالصي موجود در آن زدوده شد و به روش خشك كردن فوق بحراني، ايروژل نانوكامپوزيتي هادي به دست آمد. مشخصات مهم ايروژل نانوكامپوزيتي حاصل در نقش حسگر زيستي مكانيكي عبارت است از: هدايت الكتريكي S/cm 4-10×2/3، چگالي g/cm3 021/0، تخلخل 91 %، متوسط اندازه منافذ nm 8 و با جمع¬شدگي 3 % و حساسيت حسگر 20

توليد ايروژل بر پايه سلولز باكتريايي به‌عنوان نسل سوم ايروژل¬ها، به دليل زيست سازگاري، زيست‌تخريب‌پذيري و همچنين انعطاف‌پذيري بالا، اخيراً توجهات زيادي را به خود معطوف نموده است. هرچند توليد ايروژل نانوكامپوزيتي از سلولز باكتريايي در حضور پركننده¬هاي هادي مانند گرافن اكسيد احياشده (روش درجا-افزودن نانوپركننده به محيط كشت)، استفاده از آن را به¬عنوان ابزارهاي الكترونيك انعطاف‌پذير، حسگرها و محرك¬هاي زيست‌تخريب‌پذير مطرح مي¬سازد. بنا بر اطلاع، هيچ گزارشي در دنيا مبني بر توليد ايروژل نانوكامپوزيتي هادي بر پايه سلولز باكتريايي/rGO ارائه نشده است. با توجه به اهميت كاربردهاي ايروژل نانوكامپوزيتي بر پايه سلولز باكتريايي در صنايع الكترونيك، پزشكي، نفت و دريايي، توليد آن در كشور گامي در جهت نيل به خودكفايي و دستيابي كشور به فناوري¬هاي پيشرفته محسوب مي¬شود. توليد و ايجاد دانش فني ساخت ايروژل نانوكامپوزيتي هادي بر پايه سلولز باكتريايي/ rGO با خواص مطلوب به روش فوق بحراني، نوآوري اين اختراع محسوب مي‌شود. روش ساخت بدين‌صورت است كه بعد از اتوكلاو كردن و پراكنش همگون rGO در محيط كشت، باكتري گلوكونواستوباكترزايلينيوس به آن تلقيح شده و در دماي ℃ 28 به مدت 7 روز انكوبه مي‌شود تا هيدروژل سلولز باكتريايي/ rGO تهيه شود. سپس با شست‌وشوي آن با NaOH، ناخالصي موجود در آن زدوده و با روش خشك‌كردن فوق بحراني، ايروژل نانوكامپوزيتي هادي با هدايت الكتريكي S/cm 6-10×5/7، چگالي g/cm3 02۵/0، تخلخل 85%، متوسط اندازه منافذ nm 14، مساحت سطح m2/g 950 و با جمع¬شدگي 3% توليد شد.

حسگرهايي كه در اثر اعمال كرنش (كشش، فشار يا خمش) مقاومت الكتريكي آن¬ها تغيير مي¬يابد، تغيير شكل مكانيكي را به سيگنال خروجي برپايه تغييرات مقاومت الكتريكي تبديل مي¬كنند، به دليل مزايايي از جمله هزينه كم، ساخت آسان، ساختار ساده، انرژي مصرفي پايين در عمليات و نصب بسيار راحت ، به منظور رصد و كنترل حركات اندام هاي انسان، در بخش پزشكي توجه زيادي را به خود معطوف كرده¬اند. از ملزومات حسگر مكانيكي وزن سبك، حساسيت مناسب، انعطاف پذيري و دوام آن طي چرخه¬هاي مختلف، همراه با پسماند كم است. بنابراين به نظر مي¬رسد استفاده از سلولزباكتريايي با ساختار نانوليفي همراه با تعبيه جزء هادي مانند rGO به روش درجا و در نتيجه توليد ايروژل نانوكامپوزيتي هادي و بسيار انعطاف پذير مي توان حسگر كرنش تهيه كرد. بنا بر اطلاع، هيچ گزارشي در دنيا مبني بر ساخت حسگر كرنش بسيار انعطاف پذير برپايه سلولزباكتريايي/ گرافن اكسيد احيا شده (rGO) و استفاده از آن در بررسي حركت اندام هاي انسان ارائه نشده است.. مشخصات مهم حسگر كرنشي بسيار انعطاف پذير ساخته شده عبارت است از: افزايش پيوسته مقاومت الكتريكي حسگر در طي اعمال كرنش به نمونه، رفتار متفاوت تغييرات مقاومت الكتريكي براي دو دامنه كرنش 2% و 8% در طي 10 چرخه، حساسيت حسگر 19 و نوسانات بسيار اندك تغييرات مقاومت الكتريكي (5%) طي 1000 چرخه بارگذاري-باربرداري خمشي (اثبات انعطاف پذيري).

در اين تحقيق براي بررسي انتقال حرارت جابه جايي در ميكرو كانال با جريان آرام تحت شرايط مرزي دماي ثابت ديواره، سامانه اي آزمايشي طراحي و ساخته شده است. سامانه آزمايشگاهي شامل پمپ سرنگي، مخزن نانو سيال، ميكرو مبدل دو لوله اي ، سامانه حمام آب گرم، سامانه هاي اندازه گيري دما، فشار و سامانه كنترل رايانه اي است.

خلاصه: دستگاه آزمايش هيدروديناميك و انتقال حرارت سيستم آزمايشگاهي شامل پمپ دندانه اي، مخزن نانو سيال، مبدل لوله اي ، سيستم توليد بخار پنتان، سيستم سرمايس آب سرد، سيستم هاي اندازه گيري دما، فشار و تنظيم جريان سيال است. هم چنين دستگاه داراي مخزن استيل با حجم يك ليتر مجهز به يك شير تخليه به عنوان مخزن ذخيره نانو سيال بوده و به منظور تنظيم دبي جريان عبوري از يك خط برگشت جريان به مخزن استفاده مي گردد و با تنظيم شير موجود بر روي خط برگشتي، دبي مورد نظر به كانال آزمايش ارسال مي گردد.

بسمه تعالي هيدروژل هوشمند نانوكامپوزيتي پلي وينيل الكل/كيتوسان/نانورس/تري پلي فسفات حساس به تحريكات دوگانه دما و pH خلاصه در اين اختراع، نوع جديدي از هيدروژل هاي نانوكامپوزيتي آميخته هوشمند بر پايه ماتريس هيدروژلي پلي وينيل الكل/كيتوسان و نانوذره خاك رس مونت موريلونيت ارائه مي شود. هيدروژل هاي مذكور با روش تكراري گرمايش-سرمايش تهيه شدند. با به كارگيري عامل شبكه اي كننده تري پلي فسفات در سامانه هيدروژل نانوكامپوزيتي، براي شبكه اي كردن كيتوسان، خواص تورمي آن بهبود يافت. علاوه بر اين نوآوري، در اثر حضور نانورس، خواص مكانيكي و كارايي هيدروژل به طور قابل توجهي بهتر شد. هيدروژل هاي مورد نظر قابليت پاسخ دهي به تغييرات دما و pH را دارند و اين قابليت با انجام آزمون هاي تورمي بررسي شد. هيدروژل هاي نانوكامپوزيتي تهيه شده با خواص مكانيكي و تورمي بهبود يافته و همچنين خواص زيستي مناسب اجزاي سازنده اش، براي كاربردهاي پزشكي از جمله زخم بند و رسانش دارويي مناسب هستند.

ساخت پتوي عايق با كارايي بالا با استفاده از ايروژل به منظور بهينه سازي مصرف انرژي، يكي از مباحث روز صنايع مختلف است. در اين ميان پتوهاي عايق كاربردهاي وسيعي در صنايع مختلف مانند پتروشيمي و صنايع هوافضا، حمل و نقل، صنايع برودتي، صنايع ساختمان، صنايع پوشاك و ... يافته¬اند. بنا به اهميت مباحث عايق سازي به ويژه از لحاظ بهينه سازي مصرف انرژي و كاهش هزينه¬ها، بهبود خواص اين پتوها كه شامل انواعي از منسوجات بافته شده و بافته نشده هستند از مباحث روز است. افزودن ايروژل به اين پتوها براي افزايش كارايي مورد توجه است. ايروژل با دارا بودن ساختار نانومتري، چگالي بسيار پايين و سطح تماس ويژه بالا خواص استثنايي از خود نشان مي‌دهند و به همين علت كاربردهاي آنها در زمينه‌هاي مختلف همچون باتري‌هاي قابل شارژ، پايه كاتاليست و به عنوان ابرعايق‌هاي حرارتي و صوتي، جاذب غبار در فضا و سامانه¬هاي دارورساني در حال گسترش است. افزودن ايروژل به ساختار پتوها باعث افزايش چشمگير كارايي مي¬شود كه اين بهبود بر روي همه انواع پتوها از پتوهاي پليمري گرفته تا طبيعي و منسوجات بافته شده و بافته نشده، قابل انجام است. همچنين استفاده از نانوفناوري و ايروژل¬هاي نانوكامپوزيتي باعث افزايش بيشتر كارايي اين پتوها مي¬شود.

ساخت ايروژل سيليكاي خالص و نانوكامپوزيتي سيليكا/خاك رس در بسياري از كاربردهاي صنعتي مورد توجه خواهد بود. علي¬رغم خواص فوق العاده¬ ايروژل سيليكا، ضعف استحكام مكانيكي آن، مانعي در كاربرد آن به عنوان عايق گرمايي محسوب مي¬شود، همچنين در دماهاي بالا شفافيت باعث افزايش ضريب هدايت حرارتي مي شود. كه هدف اصلي اختراع، افزايش استحكام مكانيكي ايروژل سيليكايي خالص و كاهش ضريب هدايت حرارتي آن در دماي بالا به روش افزودن خاك رس به زمينه سيليكايي ايروژل و مات كردن آن است. از طرفي، يكي از چالش¬هاي توليد ايروژل مرحله خشك كردن آن است. مشكلات ايجاد شده در اين مرحله باعث مي¬شود كه تهيه ايروژل به صورت يكپارچه و قطعات بزرگ امري دور از دسترس باشد. در اين اختراع در مرحله خشك كردن با استفاده از روش فوق بحراني اين مشكل حل شده، قابليت دستيابي به قطعات بزرگ و يكپارچه به¬دست آمده است. همچنين براي استفاده از ايروژل در دماهاي معمولي و بعضي كاربردها مانند ساختمان نياز به ايروژل شفاف است كه مرحله خشك كردن در اين مورد نيز مشكل آفرين است و توليد قطعات يكپارچه و شفاف را دور از دسترس مي-نمايد كه استفاده از روش فوق بحراني در اين اختراع اين مشكل را نيز حل كرده است.

اين اختراع ارائه كننده نسل جديدي از زخم بندها براي مراقبت از انواع زخم ها و سوختگي هاست. زخم بندهاي مذكور بر پايه تلفيق فناوري هاي مواد نانو و هوشمند و با عنوان زخم بندهاي هيدروژلي نانوكامپوزيتي هوشمند تهيه شدند. زخم بندهاي مذكور كه قابليت پاسخ دهي به تغييرات شرايط محيطي زخم (شامل دما و pH) را دارند. بر پايه ماتريس هيدروژلي پلي وينيل الكل / پلي آكريليك اسيد و ذرات نانومتري خاكهاي رس مونت موريلونيت و كائولينيت و به روش فرايند تكراري سرمايش - گرمايش تهيه شدند. زخم بندهاي تهيه شده داراي خواص مكانيكي بهبود يافته بوده و زمان مصرف آنها طولاني مدت است. ميزان عبور دهي آنها در برابر بخار آب نيز بسيار نزديك به پوست انسان است. مطالعات انجام پذيرفته در بطن زنده بر روي مدلهاي حيواني نشان دهنده قابليت فوق العاده زخم بندهاي هيدروژلي نانوكامپوزيتي هوشمند در التيام زخم ها با سرعت بالا و با كيفيت جوش خوردگي مطلوب آنهاست.