مروری بر نقاط کوانتومی کربن و پتانسیل استفاده به عنوان پرکننده در نانوکامپوزیت های لاستیکی

نوع مقاله : تالیفی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

نقاط کوانتومی کربن زیر مجموعه‌ای خاص از نانوذرات کربنی هستند که اندازه آن‌ها حدود 10 نانومتر است. از خواص منحصر به فرد آن‌ها می‌توان به سمیت پایین، بی اثر بودن شیمیایی، زیست سازگاری عالی و رفتار نور تابی قابل تنظیم با اصلاح سطح اشاره کرد. منابع خام متعددی برای تهیه نقاط کوانتومی کربن در طبیعت وجود دارد که هرکدام در خواص این ذرات تاثیر متفاوتی ایجاد می‌کند. برای تهیه این ذرات تا کنون روش‌های زیادی از جمله فرسایش لیزری، تابش مایکروویو، واکنش هیدروترمال، اکسیداسیون الکتروشیمیایی، روش رفلاکس و فراصوت به کار گرفته شده اند. به دلیل اندازه ذرات کوچک نقاط کوانتومی کربن، آنها دارای خواص فلورسنت قابل تنظیم قوی هستند. از این ذرات می توان در کاربردهای متنوع مانند فتوکاتالیست، حسگر یونی، عکس برداری بیولوژیکی، تشخیص فلزات سنگین، تصفیه جذبی، ابر خازن، ساخت غشاء و تصفیه آلودگی آب بهره برد. در سالهای اخیر تحقیقات در زمینه استفاده از نقاط کوانتومی کربن در مواد پلیمری، به ویژه مواد کامپوزیتی تقویت شده با این نانوذرات، مورد توجه قرار گرفته است. این مسئله به دلیل خواص منحصر بفرد نقاط کوانتومی کربن از قبیل تجدیدپذیری، پایداری، خواص مکانیکی بالا، سبکی و ارزان بودن آنها می‌باشد. هدف از این مقاله مروری بررسی خواص فیزیکی، شیمیایی و پایداری نقاط کوانتومی کربن و معرفی انواع مواد اولیه، روش های‌ساخت، کاربردهای آن‌ها بویژه در صنعت لاستیک می‌باشد. در انتها پیشرفت‌های اخیر در زمینه استفاده از نقاط کوانتومی کربن در محصولات لاستیکی و تأثیر آنها بر خواص مکانیکی و دینامیکی ارائه می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A review on carbon quantum dots and their potential applications as filler in rubber nanocomposites

نویسندگان [English]

  • mehdi ghanbari adivi 1
  • akbar shojaei 2
1 Chemical Engineering Faculty، Sharif University of Technology،Tehran، Iran
2 Professor، Faculty of Chemical and Petroleum Engineering، Sharif University of Technology، Tehran، Iran
چکیده [English]

Carbon quantum dots (CQDs) are a special subset of carbon nanoparticles whose average dimensions are about 10 nanometers. Their unique properties include low toxicity, chemical inertness, excellent biocompatibility, and tunable luminescence behavior by surface modification. There are many sources in nature for the synthesis of CQDs, each of which has different effects on the properties of these particles. To synthesize CQDs, many methods have been introduced so far, including laser ablation, microwave radiation, hydrothermal reaction, electrochemical oxidation, reflux method and ultrasonication. Due to the small particle size of CQDs, they have strong tunable fluorescent properties. Applications of these particles have been examined in various fields such as photocatalysis, ions sensor, biological imaging, heavy metal detection, adsorption treatment, supercapacitor, membrane fabrication and water pollution treatment. Research works about CQDs in polymeric materials, especially composite materials reinforced with these nanoparticles, have been of interest in recent years. This is due to unique properties such as renewability, stability, high mechanical properties, and low weight and comparatively low cost of these particles. This review article is aimed to discuss the physical, chemical and stability properties of CQDs, raw materials and methods used in their synthesis, as well as their potential applications in various fields, especially in the rubber industry. Furthermore, in this article, we discuss recent progress regarding the use of CQDs in rubber products and their effects on the improvement of mechanical and dynamic properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Carbon quantum dots
  • rubber
  • filler
  • nanocomposite
  • reinforcement