با توجه نياز صنعت ساخت افزودني و همچنين مهندسي پزشكي و به طور مشخص در كاربردهايي نظير سامانه هاي پودري تحويل دارو و يا ساخت نانوكامپوزيت كه ضرورت وجود مستربچ اوليه بصورت پودر را به همراه دارند، پودرهاي كروي پليمري و يا نانوكامپوزيتي اهميت ويژه اي پيدا كرده اند. وليكن، فناوري رايج ساخت پودرها مستلزم استفاده از مواد شيميايي به عنوان حلال و حتي نياز به حلال دوم به منظور رسوب دهي صرف نظر از زمان بر بودن و پر هزينه بودن اين روش ها است. استفاده از اين روش ها به منظور توليد پودرهاي تجاري در مصارف ساخت افزودني و به طور مشخص روش تف جوشي با ليزر انتخابي (SLS) يك مانع بزرگ است. در اين اختراع از روش تفرق ذرات نانو (اعم از كربني، سراميكي و اكسيد فلزي و يا زيستي) در داخل فاز واسطه مايع نظير ايزوپروپيل الكل، پوشش دهي گرانول هاي پليمري توسط نانوفيلتر، و سامانه خلاء به منظور جدايش ذرات و حلال و استفاده از كوره خلاء به منظور گاززدايي و حذف رطوبت استفاده شده است. تركيب بدست آمده، توسط روش تركيب مذاب نظير روش هايي نظير اكستروژن تك ماردون و يا دو ماردون و ساخت فيلامنت تركيب مي شود تا مستربچ گرانول/فيلامنت نانوكامپوزيتي حاصل گردد. مستربچ پليمري با استفاده از روش آسياب فيلامنت كامپوزيت/نانوكامپوزيتي پس از دانه بندي (گرانول سازي يا پلت) به پودر تبديل شده و پس از غربالگري به منظور ساخت كامپوزيت پودري و استفاده از دستگاه برج فراوري پودر پليمر با حرارت القايي در ماهيت همرفت به منظور ساخت پودرهاي كروي نانوكامپوزيتي در فرآيند قرار مي گيرد. اندازه ذرات به دست آمده در پيكره بندي هاي فرمولاسيون هاي مورد استفاده در اين اختراع چند ده ميكرون تا 100 ميكرون بستگي به مدت زمان فراوري و آسياب است.

به منظور حذف نياز به لحيم كاري قلع و يا اساساً عدم قابليت لحيم كاري بسياري از مواد نظير پليمرها و يا ديگر فلزات غير متجانس و همسان توسط لحيم كاري قلع، عدم بازيابي ناحيه اتصالي و تردي آن در بسياري از كاربردها، خميرهاي رسانا يك راه حل براي اين چالش ها بوده، از سوي ديگر، زيست تخريب پذيري بسياري از محصولات پليمري در كنار موارد استلزام آن در محصولات زيست فناوري، ميكروچيپ ها و مهندسي بافت، امروزه يكي از اولويت هاي ساخت و توسعه اين مواد به دليل معظلات مربوط به محيط زيست است. اين اختراع به فرمولاسيون و روش ساخت خمير رساناي الكتريكي با ويسكوزيته متغير پرداخته كه در آن از لاتكس يا پليمر مستخرج شده از شيره درخت انجير به عنوان پليمر گياهي پايه زمينه استفاده شده كه توسط روش انحلال و جدايش فازي الكل و صمغ گياهي تهيه مي گردد. ماده فاز زمينه لاتكس، به عنوان ماتريس براي نانومواد رساناي الكتريكي نظير نانوذرات گرافيت (GNP) و نانولوله هاي كربني چند جداره (MWCNT) با درصد وزني حداقل 20 درصد نسبت به پليمر پايه بستگي به ضريب اندازه نانومواد كه از قبل توسط روش هاي مكانيكي، مغناطيسي و يا التراسونيك تفرق يافته اند مورد استفاده قرار گرفته كه در آن نانوذرات رسانا تحت نيروهاي برشي شديد توسط غلتك كلندرينگ و افزودن يك فاز نرم كننده مانند گليسرول يا حلال بطور هموژن تركيب شده كه پس از اعمال پنجره فرآيند تركيب، خمير رسانا با ويسكوزيته هاي متغير توليد مي گردد.

فرآيند ساخت، فرمولاسيون مواد پليمري و مواد تقويت كننده مورد استفاده در توليد ماسك هاي تثبيت اندام بدن در كاربردهايي نظير پرتودهي، آتل بندي و تثبيت عضو تحت جراحي يك گلوگاه در ساخت و توسعه اين نوع ماسك ها موضوع اين اختراع است. اين اختراع به فرمولاسيون مواد و دانش فني ماسك هاي تثبيت اندام بر پايه آلياژهاي پليمري گرمانرم (ترموپلاستيك) و روش ساخت آنها با روش اكسترودر-كلندرينگ دو غلتك پس از عمليات ديسپارسيون (تفرق ذرات) مي پردازد كه به طور انتخابي نانو و ميكرو مواد بمنظور بهبود خواص فيزيكي و مكانيكي در توليد ميكرو/نانوكامپوزيت هاي پليمري گرمانرم با خواص مهندسي شده مورد استفاده قرار مي گيرد. عملكرد ماسك ها به صورت اعمال سطح مشخصي از حرارت به آنها نزديك و يا بالاتر از دماي شيشه اي آلياژ پليمري ساخته شده به منظور نرم شدن و ايجاد تغيير شكل و سپس خنك سازي به منظور حفظ شكل و هندسه محصول مطابق با كانتور شكلي عضو تحت تثبيت بعد از قالبگيري مي باشد. مراحل قبل و بعد از فرآيند اصلي ساخت با هدف همگن سازي به همراه ديسپارسيون نانو/ميكرو ذرات طي مراحلي نظير ديسپارسيون ذرات توسط ميكسرها، آلياژسازي پليمري توسط آسياب مكانيكي و يا رسوب دهي تحت خلاء تقويت كننده ها و نهايتا توليد ورق آلياژ/كامپوزيت پليمري از طريق سامانه تركيب مذاب دو غلتك يا كلندرينگ صورت گرفته تا محصول نهايي با خواص مكانيكي و حرارتي مورد نظر توليد گردد

در بسياري از كاربردها نياز به كامپوزيت هاي الياف پارچه شيشه و يا كربني اما با قابليت انعطاف پذيري و يا كنترل در ضخامت لايه ها است كه كامپوزيت هاي معروف به فايبرگلس با زمينه ترموست به دليل ماهيت ترد بودن آن پاسخگو نيستند. صرف نظر از اينكه كامپوزيت هاي الياف شيشه/كربن معمولاً از رزين خالص بدون ذرات تقويت كننده تهيه شده اند، استفاده از روش پرس گرم و سرد در ساخت ترموپلاستيك هاي لمينت تقويت شده با الياف پارچه بدليل عدم امكان ايجاد تنش برشي شديد و جريان پليمر، امكان ايجاد نانو/ميكروكامپوزيت به عنوان فاز زمينه الياف وجود ندارد. در اين اختراع با محوريت ساخت روش كلندرينگ دو غلتك و لايه گذاري ترموپلاستيك پليمري و مشتقات نانو-ميكروكامپوزيتي آنها با استفاده از پيش فرآيندهاي ديسپارسيون نانو/ميكرو نظير انرژي التراسونيك و يا همزن انرژي بالا و به دنبال آن با فرآيند اكسترودر پليمرهاي تروپلاستيك، مستربچ هاي نانو/ميكرو كامپوزيتي تهيه شده كه خود فاز زمينه الياف پارچه در مرحله اصلي كامپوزيت سازي است، در فرآيند غلتك تركيب مذاب كلندرينگ به همراه لايه گذاري الياف پارچه تحت فشار و حرارت اعمالي توسط غلتك مورد استفاده قرار مي گيرند. فرآيند كلندرينگ باعث آغشته سازي و نفوذ مواد ترموپلاستيك كامپوزيتي به داخل پارچه الياف شده و نهايتاً با توالي فرآيند نورد، نانو/ميكرو كامپوزيت ترموپلاستيك لمينت تقويت شده با الياف پارچه شكل مي گيرد.

روش هاي رايج ساخت ورق هاي كامپوزيتي تقويت شده با ذرات طبيعي نظير براده هاي چوب به دليل چگالي پائين ذرات و كاهش درصد تر كنندگي پليمر يا تر شوندگي ذرات در درصدهاي بالاي ذرات به دليل حجم بيش از حد تقويت كننده نسبت به پليمر پايه ميسر نمي باشد. همچنين كامپوزيت هاي موجود عموماً از مواد ترموست ساخته شده كه صرف نظر از چالش هايي نظير محدوديت هاي ديسپارسيون ذرات، اين ورق ها فاقد خاصيت انعطاف پذيري بوده كه كاربردهاي آنها را محدود مي نمايد. هدف از اين اختراع ساخت ورق هاي كامپوزيتي سبك وزن ترموپلاستيك تقويت شده با درصد بالاي ذرات براده و پودر چوب و يا هسته خرما يا ديگر مواد سلولزي بصورت پودر با خاصيت انعطاف پذيري بوده كه به دليل استفاده در مصارف خاص با الياف طبيعي كنف و ديگر الياف برگ درختان و پوسته تنه درختان پوشش داده شده اند. در اين اختراع، ورق هاي كامپوزيتي با استفاده از پيش فرآيندهاي اعمال ديسپارسيون و توزيع ذرات ميكرو و يا نانو نظير اكسترودر يا هموژنايزرها، با استفاده از دوغلتك تركيب مذاب تحت تنش هاي برشي بالا قرار گرفته و امكان تركيب درصدهاي بالاي براده چوب تهيه مي گردند. با استفاده از سامانه كلندرينگ دو غلتك در كنار ايجاد فاز مذاب، گرانول هاي پليمري و يا پلاستيك هاي بازيافت و بطور مشخص پلي اتيلن سبك بازيافت و يا مستربچ كامپوزيتي تحت برش و حرارت قرار گرفته كه اين امر ضمن ايجاد ديسپارسيون بالاي ذرات، منجر به ايجاد لايه هاي پليمري به عنوان فاز زمينه يا ماتريس بمنظور زير لايه الياف طبيعي كنف يا ديگر الياف طبيعي بطور لايه گذاري شده مي گردد.

كامپوزيت هاي پايه پلي لاكتيك اسيد (PLA) داراي انعطاف پذيري و قابليت فرم پذيري كمي بوده كه اين امر در ساخت كامپوزيت هاي تقويت شده با درصد بالاي الياف طبيعي يا نانو/ميكرو ذرات به دليل ازدياد سطح تقويت كننده چالشي تر مي گردد. همچنين، تهيه ورق هاي زيست تخريب پذير PLA تقويت شده با الياف طبيعي به دليل افزايش ويسكوزيته مذاب در روش هايي نظير اكستروژن و تزريق عملاً امكان پذير نبوده و در روش هايي مانند پرس گرم، توزيع و تفرق الياف بدليل فقدان نيروهاي برشي با كاهش فرآيندپذيري غيرممكن مي گردد. اين اختراع با تمركز بر روش اصلي ساخت، كلندرينگ دو غلتك، به فرمولاسيون و روش فرآوري ميكرو/نانو كامپوزيت هاي هيبريد زيست تخريب پذير PLA تقويت شده با الياف طبيعي كنف (kenaf) با درصدهاي وزني 0 تا 40 و يا بيشتر و فاز ثانوي نانو يا ميكرو ذرات تقويت كننده با درصدهاي وزني 0 تا 15 و يك پلاستيسايزر با وزن مولكولي پائين با درصدهاي 10 تا 30 درصد پرداخته كه تركيب كامپوزيتي با يا بدون هموژن سازي و ديسپارسيون اوليه ذرات توسط روش كلندرينگ دو غلتك به عنوان روش اصلي اين اختراع تحت حرارت و تنش برشي به ورق زيست تخريب پذير كامپوزيتي با ضخامت چند دهم ميليمتر تا چند ميليمتر تبديل مي گردد. خروجي تركيبات كلندر شده مي تواند به عنوان مستربچ اوليه در فرآيندهاي ذوبي ثانوي نظير اكستروژن و تزريق، پرس گرم و يا ساخت فيلامنت هاي پرينت سه بعدي FDM مورد استفاده قرار بگيرد

ساخت فيلم هاي نانوكامپوزيتي رساناي پليمري ترموست با خواص انعطاف پذيري و حافظه داري با نرخ توليد بالا در روش هاي رايج مانند روش حلال و يا پرس گرم داراي محدوديت هاي متعددي نظير نياز به حلال و ديسپارسيون ضعيف و رسوب مواد رسانا قبل از زمان ژل شدن و تردي ذاتي است. همچنين، نياز به مراحل متعدد ساخت اين فيلم ها غيراقتصادي است. اين اختراع، به ساخت فيلم هاي نانوكامپوزيتي رسانا و انعطاف پذير حافظه دار پايه اپوكسي تقويت شده با نانوذرات رساناي الكتريكي نظير نانوذرات گرافيت (GNP) پرداخته كه توسط روش كلندرينگ دو غلتك ساخته مي شوند. با بهره گيري از اعمال نيروهاي برشي وسيع با حرارت اعمالي بر روي جريان پليمر تقويت شده با ذرات بين گپ دو غلتك، لايه پليمر كامپوزيتي ايجاد شده و تا زمان پخت ، تحت ديسپارسيون شديد ذرات قرار ميگيرد كه منجر به تهيه فيلم هاي رسانا با سرعت ساخت بالا، ضخامت يكنواخت و ايجاد شبكه رسانايي با حد آستانه رسانايي شدن پائين (كمترين مقدار مواد رسانا براي رسانايي شدن) مي گردد. فيلم هاي رساناي انعطاف پذير حافظه دار در حوزه هاي الكترونيك و رباتيك، بايومكانيك، نانوژنراتورها و يا طراحي و ساخت سامانه هاي اندازه گيري نيرو بر اساس حسگرهاي مقاومتي كرنشي كاربرد دارد.

كامپوزيت هاي پايه ترموست نه تنها از لحاظ ذاتي به دليل فاز ترد ترموست خود داراي خواص جذب انرژي كمي هستند، اين موضوع با اضافه كردن مواد تقويت كننده به پليمر فاز زمينه بحراني تر مي گردد. اين اختراع به مواد و روش ساخت كامپوزيت هيبريد تقويت شده با الياف طبيعي بصورت هم راستا و متعامد پرداخته شده كه به دليل بهبود خواص ميكرو زبري سطحي الياف، رزين فاز زمينه بصورت نانو/ميكرو كامپوزيت تقويت شده با نانو/ميكرو ذرات كربني تحت فشار و دما بطور همزمان در بين لايه هاي لمينت الياف كنف نفوذ كرده و با بهبود خواص سطح مشترك الياف/رزين و افزايش ميزان انتقال نيرو از فاز رزين به الياف منجر به افزايش بالغ بر 2400 درصد خواص ضربه پذيري كامپوزيت ها مي گردد. به منظور دستيابي به اهداف اختراع، فاز تقويت كننده نانوذرات كربني نظير نانوذرات گرافيت و يا نانولوله هاي كربني در درصدهاي وزني 0 تا 10 درصد ابتدا توسط روش هاي انرژي بالا در رزين ترموست تحت ديسپارسيون قرار گرفته و در لايه هاي كنف تا درصدهاي وزني 20 تا 30 درصد و يا بيشتر بستگي به ويسكوزيته رزين ترموست با حالت هاي موازي همراستا، متعامد و ضربدردي تزريق (ريخته گري) مي گردد كه خود منجر به كامپوزيت با درصد الياف بالا در كلاسه بندي خود مي گردد.

توسعه صنايع مرسوم و يا پيشرفته الكترونيكي، سلول هاي خورشيدي، رباتيك نرم، الكترونيك در پزشكي، مكاترونيك و پرينت سه بعدي، حسگرها، خودرو و حتي مصارف خانگي نياز به اتصالات غيردائمي رسانا با خاصيت شكل پذيري و بازيابي اتصال را بيش از پيش تاكيد كرده است. صرف نظر از محدوديت منابع فلز قلع در طبيعت و غير قابل بازيافت بودن يك اتصال لحيم كاري شده، اتصالات دائمي نظير لحيم كاري قلع نياز به تجهيزات اضافي و حرارت داشته، اساساً غيرانعطاف پذير و ترد بوده، در اتصالات دوار و ديناميك فاقد كاربرد بوده و تنها در اتصال دائمي بين فلزات كاربرد دارد. از طرف ديگر جوهرهاي رساناي پايه نانونقره بسيار پرهزينه هستند. اين اختراع با معرفي متدولوژي جديد به مواد تركيبي و روش ساخت خميرهاي رساناي الكتريكي پايه ترموست مانند اپوكسي تقويت شده با نانومواد رسانا نظير نانوذرات گرافيت، نانولوله هاي كربني و ديگر نانوذرات رسانا با درصدهاي وزني 20 و يا بزرگتر از حد آستانه رسانايي شدن پليمر پايه با خواص انعطاف پذيري، بازيابي و ويسكوزيته قابل كنترل با اعمال نيروهاي برشي شديد و استفاده از مواد نرم كننده با هدف افزايش نقطه جوش مواد و تغيير در ويسكوزيته خمير پرداخته كه با كاهش در چگالي پيوندهاي عرضي فاز ترموست تحت اعمال نيروهاي برشي بالا حين حرارت دهي، تركيب نانوكامپوزيتي رسانا قبل از زمان ژل شدن با پخت حاصل مي گردد. خمير توليد شده پاسخ به ضرورت و نياز به ايجاد اتصالات و پوشش هاي رساناي غيردائم با قابليت بازيابي بدون نياز به فرآيند ثانوي ديگر و يا پرينت سه بعدي آن در ساخت مدارات الكترونيك است