مهندسی شیمی سطح در سامانه های نانومدوله دوبعدی در مهار زوال اکسایشی نوری قیر مروری بر شکاف های پژوهشی و چارچوبی برای طراحی منطقی روسازی های پایدار

زوال اکسایشی - نوری قیر بعبارتی پیری، قیر یکی از عوامل اصلی کاهش طول عمر روسازی های آسفالتی و افزایش هزینه های نگهداری راه ها محسوب می شود [۱]. در سال های اخیر نانوکامپوزیت های دو بعدی با ساختار لایه ای و نسبت سطح به حجم بالا به عنوان راهکاری نوین برای مهار این پدیده مطرح شده اند [۲]. با این حال، مرور نظام مند پژوهش های موجود نشان می دهد که اغلب مطالعات حوزه ی مهندسی، عمران صرفا بر بهبود پارامترهای مکانیکی از جمله افزایش مدول برجهندگی، مقاومت مارشال و عمر خستگی متمرکز بوده و کمتر به سازوکارهای شیمیایی حاکم بر این بهبود پرداخته اند، همچنین طیف سنجی FTIR در بیشتر این پژوهش ها صرفا به عنوان ابزاری برای شناسایی تغییرات شیمیایی (نظیر تایید حضور نانومواد یا محاسبه ی ساده شاخص های کربونیل و سولفوکسید) به کار رفته است، در حالی که تحلیل عمیق سطحی با استفاده از این تکنیک و روش های مکمل مانند XPS و AFM می تواند اطلاعات ارزشمندی درباره ی سازوکارهای شیمیایی و پایداری آب گریزی در شرایط زوال و غوطه وری ارائه دهد [۳]. به ویژه ارتباط میان شیمی سطح نانومواد و مقاومت در برابر رطوبت هنوز به خوبی تبیین نشده و به عنوان یک شکاف پژوهشی جدی مطرح است. مقاله ی حاضر با رویکردی میان رشته ای در مهندسی عمران و شیمی تجزیه به تحلیل اثر سدگنندگی نانوکامپوزیت های دوبعدی در برابر مهاجرت اکسیژن و کاهش نرخ تشکیل گروه های کربونیل و سولفوکسید می پردازد. بررسی تطبیقی نانومواد مختلف نشان می دهد که اکسید گرافن (GO) با کاهش شاخص کربونیل از ۴۵ به ۲۸ پس از زوال AV [۴]، موثرترین عملکرد را در مهار زوال اکسایشی داشته است. در پایان چارچوبی مفهومی برای طراحی سامانه های نانو مدوله با هدف مقاوم سازی چندبعدی ارائه می شود که راهکاری عملی برای توسعه روسازی های ماندگارتر با نیاز به نگهداری کمتر فراهم می آورد.

کلیدواژه ها:

نانوکامپوزیت دو بعدی ، اثر سدگنندگی ، زوال اکسایشی نوری ، قیر ، طیف سنجی FTIR ، شاخص کربونیل ، شیمی سطح ، مقاومت در برابر رطوبت ، تحلیل عمیق سطحی ، اکسید گرافن ، سامانه های نانومدوله ، روسازی پایدار ، طراحی منطقی