آزمایشگاه شیمی پلیمرها
آزمایشگاه شیمی پلیمرها
آزمایشگاه شیمی پلیمرها تحت مدیریت دکتر حسین روغنی‌ممقانی در دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی سهند، با تمرکز بر شیمی پلیمر، طراحی و سنتز مواد پلیمری پیشرفته و توسعه پلیمرهای هوشمند فعالیت می‌کند. پژوهش‌های این آزمایشگاه در حوزه‌های شیمی پلیمر، پلیمریزاسیون کنترل‌شده، کلوئیدهای پلیمری، هیدروژل‌ها، حسگرهای نوری و مواد پلیمری هوشمند و ضدجعل انجام می‌شود.
مدیریت آزمایشگاه
دکتر حسین روغنی‌ممقانی، استاد مهندسی پلیمر در دانشگاه صنعتی سهند، در زمینه مهندسی پلیمر فعالیت‌های پژوهشی گسترده‌ای دارد. محورهای اصلی پژوهش ایشان شامل شیمی پلیمر، پلیمرهای هوشمند، پلیمریزاسیون رادیکالی کنترل‌شده، اصلاح سطح، کلوئیدهای پلیمری، هیدروژل‌ها، حسگرهای نوری و جوهرهای ضدجعل است.
نتایج فعالیت‌های پژوهشی ایشان در قالب بیش از ۳۰۰ مقاله و اثر پژوهشی در مجلات و منابع علمی بین‌المللی منتشر شده است.
زمینه‌های پژوهشی
- شیمی پلیمر (Polymer Chemistry)
- پلیمرهای هوشمند و پاسخ‌گو به محرک (Smart & Stimuli-Responsive Polymers)
- پلیمریزاسیون رادیکالی کنترل‌شده (Controlled Radical Polymerization)
- واکنش‌های اصلاح سطح (Surface Modification Reactions)
- کلوئیدهای پلیمری (Polymer Colloids)
- هیدروژل‌ها (Hydrogels)
- حسگرهای نوری (Optical Sensors)
- مواد و جوهرهای ضدجعل (Anticounterfeiting Materials & Inks)
پلیمرهای هوشمند و پاسخ‌گو
یکی از محورهای اصلی فعالیت آزمایشگاه، طراحی و سنتز پلیمرهای هوشمند و پاسخ‌گو است. این مواد به گونه‌ای طراحی می‌شوند که در برابر محرک‌هایی مانند دما، pH، نور و شرایط شیمیایی تغییرات قابل کنترل در خواص خود ایجاد کنند.
این ویژگی امکان استفاده از پلیمرهای هوشمند را در حوزه‌هایی مانند حسگرها، سامانه‌های تشخیص، مواد امنیتی، پوشش‌های هوشمند و فناوری‌های پیشرفته فراهم می‌کند.
پلیمریزاسیون رادیکالی کنترل‌شده و طراحی پلیمرهای پیشرفته
یکی از زمینه‌های مهم پژوهشی آزمایشگاه، استفاده از روش‌های پلیمریزاسیون رادیکالی کنترل‌شده برای طراحی و سنتز پلیمرهایی با ساختار، معماری و ویژگی‌های قابل کنترل است.
کنترل فرآیند پلیمریزاسیون امکان ایجاد پلیمرهای با ساختار مشخص، پلیمرهای کلوئیدی، پلیمرهای اصلاح‌شده سطحی و پلیمرهای پاسخ‌گو را فراهم می‌کند و نقش مهمی در ارتباط میان ساختار و خواص پلیمرها دارد.
اصلاح سطح و طراحی مواد پلیمری
اصلاح سطح پلیمرها و نانومواد از دیگر زمینه‌های پژوهشی آزمایشگاه است. در این حوزه، با استفاده از روش‌های شیمیایی و پلیمریزاسیون، ویژگی‌های سطح مواد برای ایجاد عملکردهای موردنظر تغییر داده می‌شود.
این رویکرد در توسعه مواد پلیمری عملکردی، سطوح اصلاح‌شده، نانوکامپوزیت‌ها و سامانه‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کلوئیدهای پلیمری و نانوذرات
مطالعه و طراحی کلوئیدهای پلیمری و نانوذرات پلیمری یکی دیگر از محورهای فعالیت آزمایشگاه است. در این زمینه، سنتز ذرات پلیمری با اندازه، ساختار و ویژگی‌های قابل کنترل مورد توجه قرار می‌گیرد.
این سامانه‌ها در توسعه مواد هوشمند، حسگرهای نوری، جوهرهای ضدجعل و سامانه‌های پیشرفته پلیمری کاربرد دارند.
هیدروژل‌ها و سامانه‌های پاسخ‌گو
طراحی و مطالعه هیدروژل‌ها و سامانه‌های پلیمری پاسخ‌گو از دیگر زمینه‌های پژوهشی آزمایشگاه است. این مواد می‌توانند در پاسخ به محرک‌هایی مانند pH، دما یا شرایط شیمیایی تغییرات قابل کنترل در ساختار و خواص خود ایجاد کنند.
از این ویژگی‌ها می‌توان در توسعه سامانه‌های رهایش کنترل‌شده، مواد هوشمند و کاربردهای زیست‌پزشکی بهره گرفت.
حسگرهای نوری
توسعه مواد پلیمری دارای ویژگی‌های نوری و فلورسنت و استفاده از آن‌ها در طراحی حسگرهای نوری و شیمیایی از دیگر فعالیت‌های پژوهشی آزمایشگاه است.
این مواد می‌توانند در پاسخ به تغییرات محیطی، سیگنال‌هایی مانند تغییر رنگ یا تغییر شدت فلورسانس ایجاد کنند و برای تشخیص برخی محرک‌ها و مواد شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند.
مواد و جوهرهای پلیمری ضدجعل
یکی از زمینه‌های شاخص فعالیت‌های پژوهشی آزمایشگاه، توسعه مواد و جوهرهای پلیمری هوشمند برای کاربردهای ضدجعل و احراز اصالت است.
در این پژوهش‌ها از ویژگی‌هایی مانند فوتوکرومیسم، فلورسانس، تغییر رنگ و پاسخ‌گویی به محرک‌های مختلف برای ایجاد ویژگی‌های امنیتی استفاده می‌شود.
این مواد می‌توانند در زمینه‌هایی مانند احراز اصالت اسناد، محصولات، بسته‌بندی‌ها و اقلام ارزشمند و همچنین در فناوری‌های پیشرفته رمزگذاری و احراز هویت کاربرد داشته باشند.
مقالات و دستاوردهای پژوهشی
فعالیت‌های پژوهشی آزمایشگاه در قالب مقالات علمی، پروژه‌های پژوهشی و مطالعات بین‌رشته‌ای در مجلات بین‌المللی منتشر شده است.
در بازه ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۶، بخشی از پژوهش‌های مرتبط با فعالیت‌های آزمایشگاه بر موضوعاتی از جمله پلیمرهای پاسخ‌گو، کلوئیدها و نانوذرات پلیمری، حسگرهای شیمیایی و نوری، سامانه‌های دارورسانی، جوهرهای ضدجعل و سامانه‌های چندپاسخه پلیمری متمرکز بوده است.
از جمله موضوعات پژوهشی این بازه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پلیمرهای پاسخ‌گو برای تصفیه آب
- نانوذرات پلیمری پاسخ‌گو به pH و دما برای دارورسانی هوشمند
- حسگرهای شیمیایی و جوهرهای ضدجعل پویا مبتنی بر پلیمرهای کلوئیدی
- جوهرهای ضدجعل مبتنی بر نانوذرات پلیمری دارای ترکیبات فوتوکرومیک و فلورسنت
- نانوذرات پلیمری چندپاسخه برای کاربردهای ضدجعل و بسته‌بندی هوشمند
- نانوکپسول‌های پلیمری ترموکرومیک و فلورسنت برای کاربردهای امنیتی و ضدجعل
- سامانه‌های پلیمری Physical Unclonable Functions (PUFs) برای احراز اصالت و افزایش امنیت در برابر جعل
برخی از این پژوهش‌ها مستقیماً بر کلوئیدهای پلیمری، پلیمرهای پاسخ‌گو و فناوری‌های ضدجعل متمرکز بوده‌اند؛ برای نمونه، پژوهش‌های منتشرشده در زمینه نانوذرات پلیمری چندپاسخه و جوهرهای ضدجعل، ارتباط مستقیم میان این حوزه‌ها را نشان می‌دهند.
تجهیزات و امکانات آزمایشگاه
آزمایشگاه شیمی پلیمرها با بهره‌گیری از مجموعه‌ای از تجهیزات تخصصی آزمایشگاهی، امکان انجام مراحل مختلف سنتز، آماده‌سازی و فرآوری مواد پلیمری و نانوساختار را فراهم می‌کند.
- دستگاه تست UV
برای انجام فرآیندهای مرتبط با تابش فرابنفش و مطالعات نوری مواد و سامانه‌های پلیمری.
- سانتریفیوژ
برای جداسازی اجزای نمونه بر اساس اختلاف چگالی و آماده‌سازی نمونه‌های پلیمری، نانوذرات و کلوئیدها.
- اولتراسونیک حمامی (Ultrasonic Bath)
برای پراکنده‌سازی، یکنواخت‌سازی و آماده‌سازی نمونه‌ها و نانومواد.
- اولتراسونیک پروب (Ultrasonic Probe)
برای اعمال امواج فراصوت با شدت بالاتر و انجام فرآیندهای دقیق‌تر در پراکندگی، همگن‌سازی و آماده‌سازی نمونه‌های پلیمری و نانوساختار.
- کوره (Furnace)
برای انجام فرآیندهای حرارتی و عملیات مورد نیاز در سنتز و آماده‌سازی برخی مواد.
- آون معمولی (Laboratory Oven)
برای خشک‌کردن، گرمادهی و آماده‌سازی نمونه‌ها در دماهای کنترل‌شده.
- آون تخت خلأ (Vacuum Oven)
برای خشک‌کردن و عملیات حرارتی نمونه‌ها در شرایط خلأ، به‌ویژه در آماده‌سازی موادی که نیاز به حذف رطوبت یا حلال تحت شرایط کنترل‌شده دارند.
مجموعه این تجهیزات، زیرساخت لازم برای انجام پژوهش‌های بنیادی و کاربردی در زمینه شیمی پلیمر، پلیمرهای هوشمند، پلیمریزاسیون کنترل‌شده، کلوئیدهای پلیمری، هیدروژل‌ها، حسگرهای نوری و مواد ضدجعل را فراهم می‌کند.
چشم‌انداز آزمایشگاه
آزمایشگاه شیمی پلیمرها با تکیه بر شیمی پلیمر، پلیمریزاسیون کنترل‌شده، طراحی مواد پلیمری پیشرفته و توسعه پلیمرهای هوشمند، در مسیر گسترش پژوهش‌های بنیادی و کاربردی در حوزه مواد پیشرفته فعالیت می‌کند.
هدف این مجموعه، توسعه مواد پلیمری نوین با ساختار و عملکردهای قابل کنترل و ایجاد زمینه برای کاربرد آن‌ها در حوزه‌هایی مانند حسگرها، فناوری‌های امنیتی و ضدجعل، مواد هوشمند، محیط‌زیست و کاربردهای زیست‌پزشکی است.