اين اختراع در زمينه شيمي و مهندسي پليمر است. هدف از اين اختراع تهيه ي نانوكامپوزيت هاي پلاستيكي قابل كاربرد در فيلم هاي پلاستيكي تك لايه اي است كه داراي ويژگي هاي نظير قابليت دوخت حرارتي، وزن كم، مدول و استحكام كششي فوق العاده، سختي بالا، مقاومت حرارتي و مقاومت در برابر نفوذ گاز بالا، پخش بار الكترواستاتيك و خاصيت آنتي باكتريال مي باشد. براي اين كار ابتدا نانو ذرات پرليت با پلي متيل هيدروژن سيلوكسان، اصلاح سطح شد و سپس اين نانوذرات با نانولوله هاي كربني با پلي اتيلن سبك به روش اختلاط مذاب تركيب شدند و نانوكامپوزيت هاي مربوطه تهيه و خواص آن ها مورد بررسي قرار گرفت. اين نانوكامپوزيت هاي تهيه شده را مي توان در صنايع مختلف، بويژه صنعت بسته بندي مواد غذايي، محصولات كشاورزي و مواد دارويي بكار گرفت.

اين اختراع با عنوان ساخت الكترود شفاف منعطف به روش چاپ براي كاربرد در سلول خورشيدي پليمري در حوزه انرژي مي باشد و در علوم مختلف و مرتبط با انرژي از جمله شيمي، مهندسي مواد، پليمر و فيزيك جا مي گيرد. افزايش مصرف سوخت هاي فسيلي در قرن اخير و همراه با آن افزايش انتشار گازهاي گلخانه اي، با آلودگي بيش از پيش محيط زيست و خسارات جبران ناپذير براي منابع حياتي همراه بوده است از اين رو انرژي هاي تجديد پذير جايگزين مناسبي براي سوخت هاي فسيلي مي باشند. امروزه از سلول خورشيدي پليمري به دليل مزايايي چون انعطاف پذيري، وزن سبك، قيمت ارزان استفاده مي شود. الكترودهاي شفاف نقش اصلي در ساخت سلول هاي خورشيدي ايفا مي كنند . محققان بدليل كمبود منابع اينديوم، قيمت بالا و پروسه توليد مشكل، بدنبال جايگزين كردن فلز اينديم قلع اكسايد(ITO) با مواد ديگر از جمله نانوساختارهاي فلزي هستند. مطالعات فراواني در زمينه سنتز نانوسيمها بر پايه مواد معدني با قابليت انعطاف پذير انجام شده است، به ويژه نانوسيم هاي نيمه رسانا كه داراي خصوصيات منحصربه فرد اپتيكي و كاربرد هاي ويژه اي در ساخت ديودهاي گسيل دهنده نور (LED)، ترانزيستورهاي اثر ميداني و سلول هاي فتوولتائيك (PV)دارند. روش هاي بسياري براي توليد الكترود هاي بر پايه نانوسيم هاي رسانا ارايه شده است كه روش الكتروپرينتينگ به دليل منظم بودن فايبر ها و بازدهي بالا مناسب تر مي باشد. در اين طرح اختراعي كه با يك الگوي منظم و از پيش طراحي شده خاص تهيه و طراحي شد عبارتند از: تشكيل ميكروفايبر بر روي لايه رسانا با فرآيند چاپ، اچ كردن لايه الكترود و استفاده از ميكروفايبر به عنوان ماسك. قطر ميكروفيبر ها ( ترجيحا 20 ميكرون) مي باشدكه به فاصله 500 ميكرون به صورت شبكه در جهات طولي و عرضي چاپ شده است. ميزان ميانگين مقاومت الكتريكي( ترجيحا 77 اهم بر سطح) و درصد عبور دهي نور( ترجيحا 80 درصد در طول موج 460 تا 800 نانومتر) مي باشد. همچنين قابليت الكترود در برابر خمش بررسي شد كه مقاومت اين الكترود تا دور 2500 همچنان برقرار است. با توجه به گزارش اكترود مناسب جهت استفاده در سلول خورشيدي مي باشد.

نانوالياف و فيلم هاي پليمري داراي كاربردهاي گسترده در زمينه هاي مختلف هستند و وجود تركيبات فوتوكروميك در اين نانوالياف ها و فيلم ها سبب ايجاد خاصيت هوشمندي (پاسخگو به نور) در آنها مي شود. در اين ثبت اختراع، از تركيب فوتوكروميك اسپايروپيران به علت داشتن ويژگي هايي مانند سرعت پاسخ دهي و ايزومريزاسيون بالا به محرك نور و آب، مقاومت خستگي بالا و همچنين سنتز آسان استفاده شد. به طور كلي تركيب فوتوكروميك اسپايروپيران (SPOH) طي سه مرحله سنتز و لاتكس حاوي كوپليمر متيل متاكريلات- 2-هيدروكسي اتيل متاكريلات به روش پليمريزاسيون امولسيوني تهيه و سپس فرآيند لخته گيري و خشك كردن انجام شد. در مرحله بعد، لخته حاصل شده در حلال دي متيل فرماميد (DMF) حل و در نهايت مقدار مشخصي از تركيب فوتوكروميك اسپايروپيران به محلول (63/3 ميلي مولار) اضافه گرديد. از محلول هوشمند تهيه شده جهت تهيه فيلم و نانوالياف به ترتيب از روش ريخته گري حلالي و الكتروريسي استفاده شد. آناليزهاي DLS ، FTIR و SEM به ترتيب از نانوذرات و نانوالياف ها و فيلم ها گرفته شد و نتايج آناليز DLS نشان دهنده اندازه نانوذرات زير 100 بود. نتايج آناليز SEM از نانوالياف تهيه شده نشانگر مورفولوژي صاف و بدون مهره در آن ها مي باشد. جهت بررسي وجود گروه هاي عاملي در كوپليمر HEMA-co-MMA آناليز شناسايي FTIR گرفته شد و به واسطه آن گروه هاي عاملي موجود در آن ها تاييد شد. در نهايت ميزان و سرعت پاسخگويي نانوالياف ها و فيلم هاي تهيه شده جهت پاسخ به نور UV، رطوبت و قطره آب با هم مقايسه گرديد. در نمونه MH/SPOH@NF، قابليت نوشتن/پاك كردن تجديدپذير با آب مورد بررسي قرار گرفت كه نشان دهنده رفتار هوشمند و كارايي بالاي آن جهت استفاده در كاربردهاي مدنظر مي باشد.

كامپوزيتهاي حاوي نانوذرات معدني به علت خواص نوري، الكترونيكي و قابليت پخش بهتر، بسيار مورد توجه قرار گرفته است. ولي اين نانو ذرات به علت نسبت سطح به حجم زياد تمايل به تجمع دارند كه اين امر مانع اثر بخشي آنها درماتريس پليمري مي گردد. در اين اختراع جهت رفع مشكلات موجود يك نانوكامپوزيت جديد بر پايه ذرات اكسيد فلز و پلي وينيل پيروليدون با كاربردهاي جديد و خواص منحصر به فرد نسبت به نمونه هاي مشابه، طي دو مرحله اصلاح سطح نانو ذرات اكسيد فلزي و سپس واكنش پليمريزاسيون در محيط آبي و دماي نسبتا پائين تهيه گرديد. ماتريس پليمري آبگريز حاصل به دليل وجود نانو ذرات اكسيد فلزي كاربردهاي مختلفي بسته به نوع فلز بكار رفته دارند. كه از آنجمله مي توان به خواص الكتريكي، نوري و فوتوكاتاليستي نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم و يا خواص ضد باكتريايي نانو ذرات اكسيد روي خواص اشاره كرد.

اين اختراع در زمينه شيمي و شيمي پليمر مي باشد. در اين اختراع، سامانه كنترل رهايش ذره اي گزارش مي شود كه قابليت رهايش كنترل شده مواد معطر شوينده (مثلا اسانس روبيليا) را داشته وبا توجه به طراحي انجام شده قادر است محتواي خود را برحسب نياز در زمان هاي مختلفي پس از قرار گرفتن در محيط رهايش، آزاد كند. سازوكار كنترل كننده رهايش ماده فعال از اين سامانه واجذب عامل فعالي است كه بر سطح يك بستر پليمري مناسب جذب شده است. دومين سازوكار كنترل كننده رهايش مي تواند پوشش دهي سامانه با يك غشاء پليمري حساس به رطوبت باشد. پس از استفاده از اين سامانه، به دليل استفاده از پوشش هاي پليمري عامل فعال بارگذاري شده به طور كنترل شده وبه صورت سريع يا آهسته آزاد مي گردد. يكي از كاربردهاي اين سامانه ها در پودر هاي شوينده معطر است.

كاربرد ذرات نانوكامپوزيت پليمر-طلا عامل دار شده با فوليك اسيد در درمان سلول هاي سرطاني در اين اختراع افشا مي گردد. ذرات نانوكامپوزيت پليمر-طلا-فوليك اسيد بر طبق اختراع به شماره Ipat 94552، تهيه شد. يكي از مشكلات موجود در استفاده از ذرات نانوكامپوزيت براي درمان سلول هاي سرطاني و تومورهاي بدخيم كه فاقد قابليت هدفگيري موثر مي باشند، آسيب رساندن به سلول ها و بافت هاي سالم بدن است. در اين پرونده ثبت اختراع، براي نخستين بار قابليت درماني-هدفگيري ذرات نانوكامپوزيت پليمر-طلا عامل دار شده با فوليك اسيد براي تشخيص و تصوير برداري فلورسانس از سلول هاي سرطاني، درمان فوتوديناميكي و همچنين درمان نور-حرارتي اين سلول هاي بيان مي گردد. از طرفي حضور تركيب فوليك اسيد موجب نفوذ به سلول هاي سرطاني به صورت گزينشي شده و احتمال تيمار حرارتي و نوري ناخواسته سلول‌هاي سالم را به حداقل مي رساند. لازم به ذكر است كه در سطح جهان، تاكنون گزارشي مبتني بر استفاده ار تركيب فوتوكروميك اسپايروپيران و نانوذرات طلا براي بهبود درمان فوتوديناميكي و درمان نور-حرارتي سلول هاي سرطاني ارايه نشده است.

لاستيك سيليكون بهدل يل زيست¬سازگاري كاربرد گستردهاي در پزشكي و ابزارهاي كاشتني با قابليت رهايش كنترل شده دارو دارد. كوپليمرهاي سه قطعهاي از سيليكون و 2-هيدروكسي اتيل متاكريلات (PHEMA-b-PDMS-b-PHEMA) در ثبت اختراع حاضر با هدف اصلاح سطح و افزايش آبدوستي پوششهاي سيليكوني به روش پليمريزاسيون زنده RAFT تهيه شده و به عنوان تركيباتي دوگانه دوست به لاستيك سيليكون افزوده شدند. در مرحله اول، واكنش استري شدن عامل RAFT و سيليكون داراي گروههاي انتهايي هيدروكسيل انجام شد و ساختار شيميايي محصول توسط آزمون هاي FTIR و HNMR تاييد شد. نتايج HNMR نشان داد كه واكنش استري شدن با بازده 73 درصد انجام شده است. در مرحله بعدي واكنش پليمريزاسيون مونومر HEMA از انتهاي سيليكون عامل دار شده با درصدهاي وزني مختلف از مونومر HEMA انجام و محصولات هر مرحله با آزمون هاي FTIR، HNMR، GPC شناسايي شدند و ويژگيهايي از آنها مانند زاويه تماس سطح و كشش سطحي اندازه گيري شد. نتايج بدست آمده، افزايش قابليت آبدوستي سورفكتانت هاي سنتز شده با افزايش درصد وزني PHEMA در كوپليمر حاصل را نشان داد. در مرحله سوم نيز با هدف اصلاح سطح، آميزه سازي مقادير مختلف از سورفكتانت و سيليكون دوجزئي انجام و تغييرات آبدوستي سطح به وسيلهي اندازه گيري زاويه تماس و كشش سطحي در حالت خشك و متورم، ميزان جذب آب با روش غوطه وري، جدايش فازي در سطح توسط AFM، تغييرات شيميايي سطح به وسيلهي طيف سنجي ATR و تاثير سورفكتانت در كاهش ضريب اصطكاك سطح و عدم سميت نمونهها بررسي شدند. كاهش چشمگير در مقادير زاويه تماس آب و هم¬چنين افزايش مقادير كشش سطحي در سطح لاستيك سيليكون اصلاح شده، افزايش آبدوستي و قابليت ترشوندگي سطوح اصلاح شده را تاييد كرد. هم چنين افزايش ميزان جذب آب تا حدود 40/3 درصد وزني در آزمون غوطه وري، پديدهي جدايش فازي در تصاوير AFM و ظهورگروه هاي عاملي هيدروكسيل و كربونيل در طيف سنجي ATR، حضور كوپليمر در سطح لاستيك سيليكون اصلاح شده را اثبات نمود. كاهش ضريب اصطكاك سطح در لاستيك سيليكون از 41/0 به 17/0 در نمونهي اصلاح شده در حالت متورم نيز تاثير سورفكتانت را در ليز شدن سطح نمونه ها نشان داد. آزمون عدم سميت نمونه نيز سمي نبودن نمونهي اصلاح شده را تاييد نمود

زمينه فني اختراع حاضر، در زمينه شيمي كاتاليست، مهندسي پليمريزاسيون، پلي الفين، شيمي سنتز و .... مي‌باشد. در طول سال‌هاي اخير تقاضا براي كاتاليست‌هاي تك سايتي توسط كمپاني هاي بزرگ رشد چشم‌گيري داشته است. استفاده ازكاتاليست‌هاي فلزات واسطه انتهايي به علت خواص مطلوب از جمله اكسيژن دوستي كمتر و توليد پليمر با تعداد شاخه بيشتر از دلايل اصلي مي‌باشد. در توليد پلي الفا الفين‌هايي مانند 1-هگزن كاتاليست‌هايي مختلفي استفاده شده كه هر كدام داراي خواصي بوده اند. لذا سنتز پلي1-هگزن با استفاده از كاتاليست فلز واسطه انتهايي مورد نظر و همچنين كوپليمريزاسيون 1- هگزن با مونومر هاي مانند متيل استايرن كه امكان عاملدار كردن هاي بعدي محصول حاصله را فراهم مي كند جالب خواهند بود. روش سنتز ليگاند ارائه شده داراي مزايايي از قبيل خلوص بالاتر به همراه راندمان بهتر بوده كه منجر به تهيه كاتاليست بدون آلودگي مي شود. كاتاليست واسطه انتهايي بر پايه فلز نيكل سنتز شده داراي فعاليت و مناسبي در توليد پلي هگزن و كو پليمر ان با متيل استايرن مي باشد. پلي 1-هگزن به دست آمده از كاتاليست مورد نظر در حضور كمك كاتاليست‌هاي متيل آلومينوكسان اصلاح شده(MMAO)، تري ايزو بوتيل آلومينيوم (TIBA)، دي اتيل آلومينيوم كلرايد (DEAC)و اتيل آلومينيوم سسكوئيل كلرايد (EASC) پليمر هاي با وزن هاي مولكولي متفاوت توليد نمود. همچنين كوپليمريزاسيون 1-هگزن و متيل استايرن در حضور كمك كاتاليست‌ متيل آلومينوكسان اصلاح شده(MMAO) در نسبتهاي مختلف از كومونومر متيل استايرن موفقيت اميز بود

توليد كامپوزيت چسب/POSS در درصدهاي مختلف POSS (از 1/0 تا 10 %) به روش مخلوط كردن درجامد نظر مي¬باشد. چسب مورد استفاه بر پايه پلي اولفين با گروه هاي آكريليكي پيوند داده شده بود كه توانايي پخت با نور آبي را داشت. POSSمورد نظر در اين كار داراي گروه¬هاي عاملي آكريلي بود. براي اين منظور، چسب مورد نظر با درصد¬هاي مختلف POSS مخلوط شد. سپس مخلوط بدست آمده براي رسيدن به مخلوط همگن، همزده شد و سپس به قالب¬هاي مخصوص انتقال و با نور در محدوده UV پخت و مورد آناليز قرار گرفت. محصول حاصله كامپوزيت¬هايي با درصدهاي مختلف POSS بود كه به دليل حضور ماده معدني خواص مكانيكي و حرارتي خوبي نشان داد. علاوه برآن، به دليل وجود گروه¬هاي آكريليكي روي POSS استفاده شده، نانو كامپوزيت¬هاي تهيه شده خواص چسبندگي بهتري نسبت به چسب اوليه نشان دادند.نمونه¬هاي توليد شده با اين اختراع داراي قدرت چسبندگي 5/1 تا N/mm2 10 هستند.

اين اختراع با عنوان ساخت Slot- Die چندگانه به روش چاپ سه بعدي جهت چاپ چند لايه ها در خصوص چاپ الكترودها و ساختارهاي چندلايه‌اي براي توليد صنعتي انواع تجهيزات مورد استفاده در حوزه انرژي با استفاده از چاپ رول به رول و فرايند پوشش‌دهي شكاف‌دار مي‌باشد. در اين اختراع براي توليد هد پوشش‌دهي شكاف‌دار از چاپگر سه بعدي استفاده شده است و هد مربوطه طراحي و توسط چاپگر سه بعدي و با پليمر اكريلونيتريل بوتادين استايرن ((ABSو پلي لاكتيك اسيد (PLA)در نمونه هاي تك شكافه، دو شكافه و سه شكافه چاپ شد. سپس به جاي نازل اكسترودر در چاپگر سه بعدي قرار گرفت. اساس كار هد پوشش دهي به اين صورت است كه مايعي از يك مخزن به يك شكافه بسيار نازك تزريق شده و سپس بر روي يك زيرلايه قرار مي‌گيرد. ضخامت لايه مرطوب با كنترل نسبت سرعت جريان مايع و سرعت پوشش‌دهي تعيين مي‌گردد و لايه نازكي بر روي صفحه چاپ مي شود كه بلافاصله به زيرآيند چسبيده و هنگامي كه لايه كامل مي شود چاپگر متناسب با ضخامت لايه اي تنظيم شده براي ساخت لايه بعدي حركت مي كند.