مهم­ترین اهداف عمران و توسعه روستاها در برنامه دوم عبارتند از (سازمان برنامه و بودجه، ۱۳۷۸):
- توسعه یکپارچه فضاهای دارای ظرفیت بالقوه رشد و توسعه روستایی؛
- ساماندهی جمعیت نقاط کوچک و پراکنده روستایی در مراکز جمعیتی با امکانات توسعه؛
- اصلاح ساختار کالبدی سکونتگاه­های روستایی؛
- تنوع بخشی به فعالیت­های تولیدی؛
- ایجاد شرایط لازم جهت واگذاری امور روستاها به نهادهای مدیریتی و مردمی؛
- ارتقای مهارت فنی و افزایش بهره­وری روستاییان.
از اهداف برنامه سوم (۱۳۷۹ – ۱۳۸۳) که گروه ­های آسیب­پذیر به ویژه روستایی را در بر می‌گیرد، تلاش برای حفظ قدرت خرید گروه ­های کم درآمد، فراهم آوردن زمینه ­های اشتغال و تشویق سرمایه‌گذاری و کارآفرینی، اهتمام به توسعه و عمران روستاها و توجه ویژه به معیشت روستاییان، تأمین امنیت غذایی و خودکفایی در کالاهای اساسی با افزایش تولید داخلی به­ ویژه کشاورزی، گسترش و عمق بخشیدن به روحیه تعاون و مشارکت عمومی و رفع محرومیت­ها به خصوص در مناطق روستایی کشور است (سازمان مدیریت و برنامه­ ریزی، ۱۳۸۱).

بررسی برنامه ­های توسعه روستایی بعد از انقلاب در دوره ۱۱ ساله، از اول انقلاب تا پایان جنگ تحمیلی و از دوره بعد از جنگ تاکنون نشان دهنده ویژگی­های زیر است (عجمی، ۱۳۷۹):
۱- بررسی­ها نشان می­دهدکه سیاست­های توسعه روستایی در بعد از انقلاب، قبل از همه واکنشی بود نسبت به سیاست­ها و پیامدهای نه چندان توسعه­ای قبل از انقلاب؛
۲- دوره اول (۱۱ ساله) دوره بدون برنامه­ای بود که هیچ راهبرد مشخصی چه در سطح ملی و چه در سطح روستایی درآن ارائه نشد و غالباً اقدامات در قالب رویکرد اجتماعی و نیازهای اساسی صورت گرفت. در این دوره دولت به سازماندهی مجدد مدیریت سنتی کشاورزی و ایجاد نهادهای انقلابی در اجرای برنامه ­های زیربنایی و… به منظور حل سریع معضل توسعه ­نیافتگی روستایی و کشاورزی اقدام کرد. اما این اقدامات در زمینه تولیدکشاورزی، اشتغال روستایی و افزایش سطح زندگی روستائیان موفقیت چندانی به­دست نیاورد.
۳- در دوره دوم که همراه با تدوین برنامه پنج ساله اقتصادی و اجتماعی از سال ۱۳۶۸ مشخص می‌شود. غالباً رشد اقتصادی و بعدها توسعه صنعتی در چارچوب برنامه ­های تعدیل ساختاری دنبال می‌شد. در برنامه اول و دوم محور توسعه بخش کشاورزی تعیین و در برنامه سوم بدان تأکید شد و بخش قابل توجهی از اهداف که در برنامه دوم تحقق نیافته بود در اهداف برنامه سوم گنجانده شد. ارزیابی­ها حاکی از آن است که علی­رغم محوریت کشاورزی، تخصیص اعتبارات و سرمایه ­گذاری­ها، این بخش در مقایسه با سایر بخش­ها نوسانات زیادی تجربه کرد (قلی­نیا، ۱۳۷۵).
به­ طور کلی سیاست توسعه­ روستایی به­ ویژه کشاورزی بعد از انقلاب در افزایش تولید محصول در مقایسه با قبل از انقلاب موفق بود، اما این افزایش با تقاضای جمعیت رو به رشد مطابقت نکرد. رشد محصول بیشتر یا حرکت­های مردمی در قالب جهاد سازندگی و امثال آن صورت گرفت که از یک برنامه منسجم و پایدار توسعه­ای تبعیت نکرد. بعلاوه علی­رغم فعالیت­های عمرانی و زیربنایی قابل توجه در روستاها، در ماهیت، این برنامه­ ها به ندرت در کاهش فاصله طبقاتی بین گروه­ ها و قشرها، افزایش درآمد، کاهش فقر و تنزل شکاف بین شهر و روستا مؤثر بودند (شکوری، ۱۳۸۴).
۲-۶- راهبردهای توسعه روستایی
راهبردهای متنوعی در مورد توسعه روستایی مطرح شده است. بسیاری از کشورهای در حال توسعه که عموماً در استمعار غرب بوده ­اند، پس از کسب استقلال سیاسی تلاش کردند که از راهبرد توسعه برون­زا در قالب دیدگاه نوسازی برای سیاست­های توسعه خود استفاده کنند. این کشورها در زمینه توسعه روستایی الگوهای تکنوکراتیک و اصلاح­طلبانه را تجربه کردند. نقطه مقابل این راهبرد، راهبردی است که معتقد به ایجاد تغییرات بنیادی در ساختارهای جوامع روستایی است. در قالب این رویکرد بدون تحول بنیادی در ساختارهای اجتماعی، اقتصادی، جوامع روستایی که بی­ارتباط با تحول ساختاری از نوع انقلاب در کل جامع نبوده و نابودی فقر و تنگ­دستی و رسیدن به توسعه واقعی امکان‌پذیر نیست (ازکیا و غفاری، ۱۳۸۶). لی و چئودوری^[۳۷] راهبردهای مربوط به توسعه روستایی را در چهار گروه تکنوکراتیک^[۳۸]، اصلاح گرایانه، رادیکال و مبتنی بر بازار آزاد طبقه ­بندی کرده ­اند. آنها بر مبنای اهداف اصلی، بهره­برداران و نظام بهره ­برداری مسلط ویژگی­های هر یک از راهبردهای با مثال‌های مربوطه در قالب جدول ۲-۱ طبقه ­بندی کرده ­اند.
جدول۲ – ۱- راهبردهای توسعه روستایی

نکته­ی قابل توجه این است که فن­آوری­های حفاظت آب وخاک باعث افزایش ابتدایی تولید می­شوند. که این مستقیماً مربوط به ترکیب­های گیاهی و زراعی در بسیاری از فن­آوری­ها، یا در ارتباط با افزایش حاصلخیزی خاک یا بهبود یافتن آب قابل استفاده در مناطق نیمه­خشک می­باشد. در زیر گروه کشاورزی حفاظتی در نمودار ۵-۱۸ مربوط به مطالعات لینیگر (۲۰۰۶)، افزایش تولید در ۳ اقدام از ۵ اقدام بسیار زیاد می­باشد که این اصولاً مربوط به بهبود یافتن حفاظت آب می­باشد و اما تراس/سکوها اصولا باعث افزایش محصولات زراعی در حد متوسط تا زیاد شده ­اند. به طور کلی از ۴۲ نمونه­ مورد مطالعه توسط لینیگر در سال ۲۰۰۶، ۱۱ اقدام حفاظت آب و خاک باعث افزایش تولید علوفه بیش از ۵۰ درصد، در ۹ اقدام شاهد افزایش تولید علوفه در حد متوسط (۲۰-۵۰ درصد)، ۲ اقدام باعث افزایش تولید علوفه بین ۲ تا ۵ درصد و بقیه­ی اقدامات هیچ­گونه تأثیری در تولید علوفه نداشته و یا در حد بسیار کم (۵-۰ درصد) این اقدامات حفاظتی باعث افزایش تولید علوفه شده است. در حوضه­ی مورد مطالعه اقدام نهال­کاری بادام باعث افزایش تولید علوفه بیش از ۵۰ درصد و اقدام مدیریت، باعث افزایش تولید علوفه در حد ۵۰-۲۰ درصد و کپه­کاری و بند خاکی باعث افزایش تولید علوفه در حد ۲۰-۱۰ درصد شده است (نمودار۵-۱۷).
­
نمودار ۵-۱۷- تولید علوفه در حوزه­ آبخیز لپویی
نمودار ۵-۱۸- تولید علوفه در دیگر نقاط دنیا
۵-۷- تأثیرات اکولوژیکی
۵-۷-۱- بهبود عملکرد سیستم آب و زمین
عملکرد همه فن­آوری­های حفاظت آب و خاک مربوط به آب معمولاً در رابطه با کنترل رواناب و یا افزایش نفوذپذیری می­باشد و به عنوان یک نتیجه ­گیری کلی شاهد یک افزایش در آب ذخیره شده در خاک می‌باشیم (لینیگر و همکاران^[۵۱]، ۲۰۰۷).
همچنین کنترل فرسایش بادی باعث بهتر شدن رطوبت خاک می­ شود. بعضی فن­آوری­ها به طور صریح به زهکشی مربوط می­ شود و بعضی­ها به جمع­آوری آب. در مطالعات لینگر در حدود ۸۸ درصد از فن­آوری­های حفاظت آب و خاک شاهد افزایش در رطوبت خاک می­باشیم (نمودار ۵-۲۵). در حوزه­ آبخیز لپویی در اقدام­های نهال­کاری بادام، کپه­کاری، بندخاکی و مدیریت بازدید میدانی به عمل آمد و با برداشت نمونه­های خاک به صورت تصادفی به روش کرگیری از اقدام­ها در اعماق مختلف انجام شد و پس از انجام آزمایش بر روی نمونه­ها نتایج زیر به دست آمد. افزایش رطوبت خاک در نهال­کاری بادام ۳۳/۲ درصد، افزایش رطوبت خاک در بند خاکی۳/۲ درصد، افزایش رطوبت خاک در کپه­کاری ۸۸/۲ درصد، افزایش رطوبت خاک در مدیریت ۶۸/۳ درصد می­­باشد (نمودار ۵-۱۹). بنابراین مطالعات نشان می­دهد که در این منطقه با اجرای اقدام­های مذکور افزایش رطوبت خاک بعد از ۱۲۰ روز بارندگی مشاهده می­گردد که این افزایش رطوبت خاک در اقدام­ها در حد متوسط می­باشد.

هیچ
کم
متوسط
زیاد
نمودار ۵-۱۹- افزایش رطوبت خاک
نمودار ۵-۲۰- افزایش رطوبت خاک در دیگر نقاط دنیا
۵-۷-۲- کاهش تلفات خاک
به طور کلی در مطالعات لینیگر (۲۰۰۶) و حوزه­ آبخیز مورد مطالعه در این تحقیق، اکثر فن­آوری­ها در گروه حفاظت آب و خاک، باعث جلوگیری از تلفات خاک در حد بسیار زیاد شده ­اند . خصوصاً در تراس­ها/ سکوها (۸ نمونه از ۹ نمونه)، در گروه تلفیق جنگل با زراعت (۵ از ۸)، کشاورزی حفاظتی (۴ از ۵) و همه فن­آوری­های کنترل خندق و پوشش گیاهی در حد زیاد می­باشد (نمودار ۵-۲۲). به طورکلی در حوزه­ آبخیز مورد مطالعه در این تحقیق، اکثر فن­آوری­ها در گروه حفاظت آب و خاک، باعث جلوگیری از تلفات خاک در حد متوسط زیاد شده ­اند (نمودار ۵-۲۱).
هیچ/منفی
کم
متوسط
زیاد
نمودار ۵-۲۱- کاهش تلفات خاک در حوزه­ آبخیز لپویی
هیچ/منفی
کم
متوسط
زیاد
نمودار ۵-۲۲- کاهش تلفات خاک در دیگر نقاط دنیا
۵-۷-۳- بهبود پوشش خاک
بیشترین دستیابی­ها در حوزه­ آبخیز لپویی در مورد بهبود پوشش خاک در گروه نهال­کاری می­باشد (به دلیل تولید گراس و افزایش تاج پوشش گیاهان) و دیگر نقاط دنیا در مورد بهبود پوشش خاک در گروه مدیربت مراتع کشاورزی حفاظتی (مالچ) و تلفیق جنگل با زراعت (به دلیل بهبود پوشش زمین و افزایش تاج پوشش گیاهان) می‌باشد. تراس­ها/سکوها در این مورد به طور ضعیف­تر نسبت به دیگر فن­آوری­ها در بهبود پوشش خاک عمل کرده ­اند (نمودارهای ۵-۲۳ و ۵-۲۴).
هیچ/منفی ۵-۰
کم ۲۵-۵
متوسط ۵۰-۲۵
زیاد <50
نمودار ۵-۲۳- بهبود پوشش خاک حوزه­ آبخیز لپویی
هیچ/منفی
کم
متوسط
زیاد
نمودار ۵-۲۴- بهبود پوشش خاک در دیگر نقاط دنیا
۵-۷-۴- افزایش حاصلخیزی خاک
نتایج مطالعات در دیگر نقاط دنیا و در حوزه­ آبخیز لپویی نشان می­دهد که بیشترین افزایش در حاصلخیزی خاک در مطالعات لینیگر (۲۰۰۶) مربوط به گروه تلفیق زراعت با جنگل می­باشد که از تعداد ۸ نمونه­ مورد مطالعه ۲ نمونه در طبقه ­بندی زیاد، و ۶ مورد در طبقه ­بندی متوسط قرار گرفته­اند (نمودار ۵-۲۶)؛ و در حوزه­ آبخیز لپویی نهال­کاری بادام در حد بسیار زیاد باعث افزایش حاصلخیزی خاک شده ­اند، مدیریت مراتع در حد متوسط افزایش حاصلخیزی خاک شده است. همچنین کپه­کاری و بند خاکی در حد کم باعث افزایش حاصلخیزی خاک شده ­اند (نمودار ۵-۲۵ و نمودار ۵-۲۶).
هیچ/منفی
کم
متوسط
زیاد
نمودار ۵-۲۵- نمودار افزایش حاصلخیزی خاک در حوزه­ آبخیز لپویی
هیچ/منفی
کم
متوسط
زیاد

با توجه به اوزان موجود در جداول ۴-۳ و ۴-۴ می‏توان یک مقیاس کلی برای تعیین اهمیت شاخص‏ها با توجه به وزن آن‎‏ها تعیین کرد. در یک جمع‏بندی از جداول ۴-۳ و ۴-۴ سه رابطه ۴-۱ الی ۴-۳ برای دسته ‏بندی میزان اهمیت شاخص‌ها در فرایند مدنظر، در نظر گرفته می‏شوند:

[ وزن شاخص > 0.3 ] => شاخص با اهمیت بالا (۴-۱)
[ ۰٫۲ < وزن شاخص < 0.3 ] => شاخص با اهمیت متوسط (۴-۲)
[ ۰٫۲ > وزن شاخص ] => شاخص با اهمیت کم (۴-۳)
شاخص‏هایی که در رابطه ۴-۱ صدق می‏کنند با رنگ قرمز و به‌عنوان اولویت اول در هر فرایند و شاخص‏هایی که در معادله ۴-۲ صدق می‏کنند با رنگ قهوه‏ای و به‌عنوان اولویت دوم در هر فرایند، در جدول ۴-۳ و ۴-۴ مشخص‌شده‌اند.

۴-۴-۲- تعیین فرآیندهای کلیدی و بررسی صحت ارتباطات حاصل‌شده

با انجام تحلیل FEAHP در نرم‏افزار متمتیکا، نتایج نهایی استخراج و سپس فرآیندهای کلیدی به همراه اهداف استراتژیک، دو‏به‏دو نسبت به شاخص‏های تاثیرگذار مقایسه و ارتباطات دوبه‏دوی آن‏ها استخراج می‏گردد. با اولویت‏بندی شاخص‏ها در جداول ۴-۳ و ۴-۴، اولویت‏های اول و دوم در یک ستون افقی همانند جدول ۴-۵ (بالا) قرار می‏گیرند. از طرف دیگر اهداف استراتژیک با شاخص‏های متناظر خود در یک ستون عمودی (سمت راست جدول ۴-۵) قرار می‏گیرند. هدف شناسایی فرآیندها و اهداف با شاخص‏‏ یا شاخص‏های یکسان و متناظر می‏باشد تا از این منظر، اهداف منظر فرآیندهای داخلی با بیشترین تمرکز فرآیندی مشخص شوند و از طرف دیگر، فرآیندهایی که نقش پررنگ‏تری در تحقق اهداف دارند شناسایی گردند. همچنین در بعد رشد و یادگیری، اهدافی که تمرکز بیشتری را بر پشتیبانی فرآیندها دارند شناسایی می‏شوند.
هر یک از شاخص‏های فرآیندی در ردیف بالا، به سمت پایین ادامه می‏یابند تا در راستای شاخص‏های متناظر و یکسان از اهداف استراتژیک قرار گیرند. برای مثال شاخص Y1 از فرایند P1 به سمت پایین ادامه می‏یابد تا در راستای هدف ۲-۱ با شاخص متناظر Y1 قرار گیرد. سپس این ارتباط دوبه‏دو با توجه به اولویت شاخص مدنظر با علامت × برای اولویت‏های اولیه ‏و علامت برای اولویت‏های دوم نشان‌گذاری می‏شوند ( با توجه به اهمیت بالای شاخص Y1 و دارا بودن اولویت اول، علامت × درج‌شده است).
جدول ۴- ۵- تعیین ارتباط‏های مابین فرآیندها و اهداف استراتژیک

فرآیندهای اصلی
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7

اهداف استراتژیک
شاخص‏های متناظر
X1
Y1
X1, X3, X2
Y4, Y1
X1, X4
Y4, Y6
X2, X3
Y2, Y4
X1, X3
Y1, Y4
X1, X4
Y1, Y6
X1, X3
Y1, Y4

۱٫ بعد فرآیندهای داخلی
هدف ۱-۱
X1
×

×

ارزش‌گذاری فرم بسته از یک اختیار، ابتدا توسط بلک- شولز و میرتون کشف شد. مد‌لهای قیمت‌گذاری اختیارات مبتنی بر بعضی فروض هستند. مهمترین فرض این است که قیمت دارائی مورد نظر از یک حرکت برآونی هندسی پیروی می‌کند که نشان می‌دهد قیمت سهام از یک فرایند نرمال لگاریتمی ‌پیروی می‌کند.

که  ،  ،  و  به ترتیب بیانگر قیمت نقدی، میانگین بلند مدت، واریانس و حرکت وینر می‌باشند.  بیانگر دیفرانسیل می‌باشد.
این فروض منشا تفاوت در اختیارات مالی و اختیارات واقعی می‌تواند باشد زیرا در اختیارات واقعی قیمت یک کالا ممکن است از فرایند برگشت به میانگین پیروی کند. مهمترین اجزا در فرمول بلک شولز (اختیارات مالی) عبارتند از :
۱-قیمت توافقی
۲-زمان انقضا
۳-نوسان قیمت سهام
۴-نرخ بهره بدون ریسک
۵-قیمت نقدی
اختیارات استاندارد آمریکایی و اروپایی بعضی مواقع تحت عنوان اختیارات Vanilla نامگذاری می‌شوند. در تقابل با اختیارات استاندارد آمریکایی و اروپایی، نوع دیگری از اختیارات تحت عنوان اختیارات نامتعارف^[۵۶] وجود دارد که مشتقاتی با بازدهی‌‌های خیلی پیچیده هستند. تکنیک‌های ارزش‌گذاری اختیارات نامتعارف توجه ویژه‌ای به تحقیقات در زمینه اختیارات واقعی دارند زیرا عموما اختیارات واقعی نسبت به اختیارات استاندارد آمریکایی و اروپایی دارایی ساختار بازدهی‌‌های پیچیده است.
انواع اختیارات نامتعارف متفاوتی وجود دارند. برای نمونه، اختیارات مرکب اختیاراتی روی اختیارات هستند. اختیار مرزی^[۵۷] اختیاری است که در آن، بازدهی‌‌ بستگی به رسیدن قیمت دارائی به سطح خاصی در درون یک بازه زمانی دارد. اختیارات آسیایی، اختیاری است که بازدهی‌‌ به قیمت متوسط دارائی موردنظر در بخشی یا کل بازه زمانی اختیار بستگی دارد. اختیار Bermudan که خیلی به اختیار آمریکایی نزدیک است با این تفاوت که اعمال زودتر از تاریخ انقضا فقط در زمان‌های مشخصی می‌تواند صورت گیرد. اختیارات سبد^[۵۸] وابسته به پورتفولیوی از دارائی مورد نظر است.

اگر بازدهی‌‌ یک مشتقه علاوه بر ارزش نهایی دارائی، به مسیر دنبال شده توسط قیمت دارائی مورد نظر وابسته باشد در این صورت مشتقه از نوع وابسته به مسیر نامیده می‌شود. برای مثال اختیارات آسیایی و مرزی هردو اختیاراتی از نوع وابسته به مسیر هستند. تنها در موارد محدودی جواب تحلیلی برای اختیارات وابسته به مسیر وجود دارد. در موارد زیادی می‌توان از درخت‌های چند جمله‌ای بهره گرفت تا مسئله وابستگی به مسیر حل شود. در نهایت شبیه‌سازی مونت‌کارلو روشی است که همیشه برای ارزش‌گذاری اختیارات با نوع وابسته به مسیر که فاقد جواب تحلیلی هستند استفاده می‌شود.
در بخش بعدی به مقایسه اختیارات واقعی و مالی پرداخته می‌شود تا بر اساس آن بتوان تکنیک‌های مناسب ارزش‌گذاری را انتخاب نمود.
اختیار واقعی
تئوری اختیارات واقعی مبتنی بر مقایسه بین فرصتهای سرمایه گذاری و اختیارات مالی است. بنابراین اختیارات واقعی به عنوان یک حق برای اعمال بعضی استراتژیها با یک هزینه معین و در یک تاریخ مشخص تعریف می‌شود که در اجرای ان هیچ اجباری وجود ندارد. در این تئوری یک پروژه به عنوان یک اختیار روی جریان نقدی و استراتژی‌های بهینه سرمایه‌‌گذاری در نظر گرفته می‌شود که فقط قواعد اعمال‌های بهینه به عنوان اختیار در نظر گرفته می‌شوند.
اختیارات واقعی همان روش ارزش فعلی استراتژیک است که ارزش در روش ارزش فعلی استراتژیک، مجموع ارزش فعلی سنتی(ایستا) و ارزش ایجاد شده توسط انعطاف‌پذیری موجود در پروژه است.
مشابه اختیارات در دارایی‌هایی مالی یک اختیار واقعی می‌تواند به صورت اختیار خرید، فروش در قالب اختیارات امریکایی، اروپایی و اختیار مرکب ظاهر شود.
مقایسه اختیارات واقعی و اختیارات مالی
اختیار واقعی یک حق اما بدون اجبار در انجام فعالیت (رد، توسعه، قرارداد و رها سازی و. ..) در یک هزینه از پیش‌تعیین شده (قیمت توافقی نامیده می‌شود) برای دوره زمانی از پیش‌تعیین شده (دوره زندگی اختیار) است.
اختیارات واقعی نوع معینی از انعطاف‌پذیری است که در دارائی‌های حقیقی و پروژه‌های سرمایه‌گذاری وجود دارند. یک اختیار واقعی از طروق زیادی مشابه اختیار مالی است. بنابراین یک تشابه نزدیک میان اختیارات واقعی و مالی وجود دارد.
شباهت‌ها را می‌توان از طریق تناظر بین دو اختیار طبیعی و مالی بررسی کرد. از آنجا که اختیارات واقعی از اختیارات مالی نشات می‌گیرد بنابراین بین متغیر‌های این دو نظریه می‌توان تناظر زیر را برقرار کرد، که برقراری این تناظر در فرموله کردن اختیارات واقعی به ما کمک شایانی می‌کند. به عنوان مثال فرصت سرمایه‌گذاری در یک پروژه می‌تواند به عنوان یک اختیار خرید روی ارزش فعلی جریان نقدی مورد انتظار از سرمایه‌گذاری ملاحظه شود.
–تطبیق اختیارات مالی و اختیارت واقعی

۳) نانو کامپوزیت Exfoliated
در این حالت لایه های خاک رس از هم باز می شوند و پراکنش خوبی را بوجود می‌آید و فاصله ثابت میان لایه ها از بین خواهد رفت و این خاک رس به درون لایه ها نفوذ می کند.
این تعاریف بر اساس ابزارها و تست های X-Ray diffraction (XRD) به دست آمده است. شکل ‏۲‑۵ این سه نوع مختلف مواد را نشان می دهد. پایداری حرارتی خاک های رس به وسیله آنالیزهای وزن‌سنجی حرارتی^[۸۳] (TGA) مطالعه و بررسی می شود.
شکل ‏۲‑۵: انواع نانوکاپوزیت‌ها
توصیف و تحلیل تشکیل نانوکامپوزیت^[۸۴]
نانو کامپوزیت های پلیمر خاک رس علاوه بر کاهش اشتعال پذیری، بهبود خواص مکانیکی را نیز از خود نشان می دهد. این امر یک نکته مثبت است زیرا بسیاری از تأخیر دهنده های اشتعال بایست با مقدار زیاد استفاده شوند تا بتوانند به خواص ضد آتش مطلوب برسند، در این حالت ممکن است خواص مکانیکی پلیمر کاهش یابد. تحلیل و آنالیز معمولاً نشان دهنده پراکنش خوب خاک رس در پلیمر مثل پراکنش نانو ذرات و همچنین نفوذ Intercalated، Exfoliated و یا اختلاط ماده به وسیله تفرق اشعه X (XRD) و TEM قابل حصول است. [۲۷] XRD فاصله میان فضای گالری^[۸۵]، فاصله d ماده^[۸۶] درون سیستم Intercalated را می‌دهد. زمانی سیستم Exfoliate بوجود می‌آید که فاصله ثابت میان لایه های خاک رس تغییر کند و در آزمون XRD هیچ گونه پیک (Peak) مشاهده نمی شود. متأسفانه در برخی موارد در فرایند اختلاط خاک رس با پلیمر اخلال و بی نظمی به وجود می آید که این امر باعث عدم مشاهده پیک در آزمون خواهد شد. در این حالت عدم مشاهده پیک در آزمون XRD مبهم است. TEM یک تصویر واقعی از خاک رس در پلیمر را به ما می دهد. در اینجا حداقل ۲ برابر بزرگنمایی لازم است. بزرگنمایی پایین می تواند نشان دهد که پراکنش خاک رس خوب انجام شده در صورتی که تصویر با بزرگنمایی بالاتر می تواند لایه های واقعی خاک رس را نشان دهد و دیگر آنکه فاصله ثابت میان لایه ها را نیز نشان دهد. مشکلی که تصاویر TEM دارند این است که سطح واقعی که از آنها عکسبرداری می شود در مقایسه با کل ماده بسیار بسیار کوچک است و در بیشتر اوقات، پژوهشگرها با بهره گرفتن از نتایج این تصاویر کوچک، نتایج را به کل نمونه بسط می دهند. به صورت واقع گرایانه و صحیح بایست یک تحلیل آماری و تصادفی از کل نمونه انجام شود و تصاویر کافی گرفته شود و بر روی موقعیت های مختلف تمرکز کرد تا بتوان به صورت اطمینان بخشی در مورد نانو کامپوزیت بحث نمود. تکنیک و روش دیگری نیز وجود دارد که به صورت کمتری استفاده می شود ولی باید بیشتر استفاده شود. AFM میکروسکوب نیروی اتمی، زمان استراحت رزونانس مغناطیسی هسته ای^[۸۷] (NMR) و گرماسنج مخروطی^[۸۸] است. AFC یک روش سریع تر و آسان تر ولی کمتر و کوچک تر از روش TEM است. نمونه هایی از تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی حالت های Intercalated، مخلوطی از Intercalated – Exfoliated و ساختار Exfoliated در شکل ‏۲‑۶ نشان داده شده است.
شکل ‏۲‑۶:نتایج AFM نانوکاپوزیت های پلی استایرن.شکل بالا سمت چپ ساختارexfloliated.بالا سمت راست مخلوطی از Intercalated/exfoliated و نهایتا شکل پایین ساختار Intercalated[1]
در ریزساختار Intercalated سطح کاملاً صاف است در صورتی که برای ساختار Exfoliated، نواحی و قطعات کوچکی در ماتریس پلیمری پراکنده شده است. لغات Intercalated و Exfoliated به عنوان ترم هایی که نشان دهنده فاصله ثابت میان لایه هاست و تکنیک NMR یک روش متفاوت برای بررسی این پدیده پیشنهاد می کند و این امر نیاز به جمع آوری و استفاده از اصطلاحات و ترم های جدید است. در برخی کارهای زودتر انجام شده در مورد تأخیر اشتعال نانو کامپوزیت های پلیمر خاک رس توسط Gilman و همکاران [۱۳, ۲۸] نشان داده شده که گرماسنج مخروطی اطلاعاتی در زمینه تشکیل نانو کامپوزیت می دهند. در میکرو کامپوزیت ها کاهشی در پیک نرخ رهایش حرارت (PHRR) ضرورتاً نخواهد داشت در صورتی که در نانو کامپوزیت ها، صرف نظر از Intercalated یا Exfoliated بودن، کاهش نسبتاً قابل توجهی را نشان داد. در کارهای آزمایشگاهی انجام شده در این موارد، تفاوت مشخصی در کاهش پیک نرخ رهایش حرارت نانو کامپوزیت ها در برابر میکروکامپوزیت‌ها مشاهده می‌شود.

بررسی تأخیر اشتعال^[۸۹]
خواص آتش مواد به وسیله روش های مختلفی بررسی می شود: کالریمتر مخروطی(ASTM E1354)، تبخیر به وسیله اشعه^[۹۰] [۲۹]و پارامتر محدودیت اکسیژن^[۹۱] (ASTM D2863,ISO 4589)روش های محبوبی هستند که برای بررسی تأخیر اشتعال مواد پلیمری به کار می روند. برای محصولات تجاری از آزمون UL-94(ISO 9772,ISO 9773,ASTM D635) می توان برای تعیین کیفیت مواد تأخیر دهنده اشتعال استفاده کرد. کالریمتر مخروطی به صورت گسترده ای به عنوان یک روش آزمایشگاهی برای بررسی ترکیب تأخیر اشتعال [۳۰]مورد استفاده قرار می گیرد. اطلاعاتی که می توان از این طریق به دست آورد افزایش حرارت عبارت است از: زمان رسیدن به احتراق، میزان و نرخ رهایش حرارت به عنوان تابعی از زمان، گرمای اشتعال، نرم جرم از دست رفته^[۹۲] و دوده تولید شده. میزان نمودار کل نرخ رهایش حرارت نیز قابل دسترسی است اما معمولاً بر روی مقادیر تمرکز می شود (مقدار پیک رهایش حرارت PHRR) تبخیر بر اثر اشعه تکنیک وابسته و متناسب با آزمون کالریمتر مخروطی است البته اگر در اتمسفر نیتروژن انجام شود.) این امر باعث می شود که دود حذف شود و زمانی که ماده گرم می شود می توان از آن عکس گرفت و شواهد تصویری از واکنش را می توان داشت. پارامتر محدودیت اکسیژن نیز مقدار کمینه اکسیژن مورد نیاز برای ادامه سوختن و اشتعال نمونه را معرفی می کند. افزایش میزان پارامتر محدودیت اکسیژن به مقدار بیشتر از ۲۰، نزدیک به درصد اکسیژن در هوا، ترکیب تأخیر دهنده اشتعال ممکن است بتوان تعیین کرد.
مکانیسم های تأخیر اشتعال در نانو کامپوزیت ها^[۹۳]
مکانیسم هایی که باعث افزایش پایداری حرارتی و پایداری اشتعال پلیمرها در هنگام تولید و تشکیل نانو کامپوزیت ها می شود در برخی مواقع جالب و مورد اقبال است. اولین پیشنهاد مکانیزم توسط Gilman و Kashiwagi معرفی شد. آنها گفتند که ساختار نانو کامپوزیت هنگام اشتعال منقبض می شود و این اتفاق باعث تشکیل ساختار سیلیکاتی کربنی^[۹۴] در سطح می شود که به عنوان یک لایه محافظ در برابر انتقال جرم^[۹۵] و همچنین به عنوان لایه ای عایق سطح زیرین پلیمری در برابر منبع حرارتی عمل می کند. دومین مکانیسم زمانی مؤثر است که مقدار و درصد خاک رس کاملاً پایین باشد. در این حالت رادیکال ها به وسیله آهن جایگزین شده در خاک رس به دام می افتد [۳۱]. زمانی که خاک رس حاوی آهن باشد در مقایسه با زمانی که آهن وجود نداشته باشد یک تفاوت و اختلاف مشخص در کاهش پیک رهایش حرارت در مقادیر کمتر از ۳ درصد خاک رس مشاهده می شود. به طور کلی کارهای زیادی در مورد تشکیل نانو کامپوزیت ها انجام شده و در بیشتر کارها میزان پیک رهایش حرارت و همچنین افت جرم کاهش می یابد اما بر روی رهایش حرارت کلی^[۹۶] تأثیری نمی گذارد و زمان رسیدن به احتراق در بیشتر موارد کوتاه تر خواهد شد. تمام این تأثیرات مهم در کالریمتری مخروطی وجود دارد و از طریق سوختن نانو کامپوزیت به دست می آید. پیشنهاد می شود که اثر هم افزایی میان تشکیل نانوکامپوزیت و کاربرد تأخیر دهنده اشتعال استفاده شود (در صورتی که رسیدن به تأخیر اشتعال از طریق تکنولوژی نانو انجام می گیرد.) همچنین بایست در آینده تحقیقات بر روی مواد نانو به جز خاک رس انجام شود
.
پلی‌یورتان
مقدمه
امروزه مبحث انرژی و صرفه‌جویی در مصرف انرژی در تمامی زمینه‌ها حتی در خانه‌ها یکی از مهمترین دغدغه‌های بشر است. مقدار زیادی انرژی از طریق مصارف خانگی در روزهای سرد زمستان هدر می‌رود. عایق‌های از جنس پلی یورتان قابلیت حفظ انرژی در طول زمستان و تابستان و در مقابل گرما و سرما را دارا می‌باشند. در اکثر یخچال‌ها و فریزرها که در سرتاسر جهان تولید می‌شوند، پلی‌یورتان بعنوان یک ماده عایق حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و باعث می‌شود که هوای خنک درون یخچال محفوظ باقی بماند. همچنین از این ماده جهت خنک‌سازی مواد غذایی حین حمل و نقل از مرحله تولید تا مصرف سالم و تازه باقی بماند. همچنین برخی دیگر از خواص موجود در پلی یورتان باعث شود این ماده یک گزینه مناسب جهت استفاده در برخی محیط‌های حساس و پرتنش مورد توجه قرار بگیرد؛ بعنوان مثال لباس‌های فضانوردی دارای لایه‌هایی از جنس پلی‌یورتان هستند که از یخ زدن فضانوردان در محیط‌های سرد خارج جلوگیری می‌کند و همچنین باعث کاربرد در لباس‌های مخصوص آب‌های سرد شده است.
همچنین این ماده در مبلمان‌های راحت و همچنین تشک‌های خواب مورد استفاده قرار می‌گیرد. دلیل کاربرد این ماده جهت استفاده در مبلمان‌ها و لوازم خواب به دلیل ویژگی و خواص مناسب است که می‌تواند به فرم بدن شکل بگیرد و موجب آسایش و راحتی بیشتر فرد شود. از دیگر مزایای این ماده این است که به راحتی و انرژی کمی قابل ازبین رفتن است و همچنین میتوان آن را با محصول جدید دیگری مخلوط و بازیابی کرد.
یکی از نکات جالب در مورد پلی‌یورتان‌ها این است که با نسبت استوکیومتری‌های مختلف از مواد اولیه آن؛ یعنی ایزوسیانات و پلی‌ال؛ می‌تواند بصورت اشکال مختلف و ویژگی‌های کاملاً متفاوت، شکل‌دهی و فرایند شود. بعنوان مثال: تخته موج سواری با وجود اینکه سبک‌وزن است اما استحکام و سختی لازم را دارا می‌باشد و یا چرخ‌های اسکیت بسیار مقاوم است.
از پلی‌یورتان‌ها به شکل بسیار گسترده‌ای در صنایع خودروسازی استفاده می‌شود. در سپرهای اتومبیل به عنوان جاذب ضربه، در لاستیک‌ها به جهت انعطاف و آسایش بیشتر در رانندگی، سپر صوتی موتور اتومبیل در کاپوت خودرو و بعنوان فوم‌ در صندلی اتومبیل و کنسول اتومبیل کاربرد دارد اما این تمام قضیه نیست، پلی یورتان باعث سبک شدن وزن اتومبیل و کاهش مقدار مصرف سوخت خواهد شد.
پلی یورتانها را اولین بار اتوبایر در سال۱۹۳۷ در آلمان کشف کرد و بعد از آن این مواد با داشتن خواص ویژه پیشرفت بسیار زیادی را در انواع صنایع جهان داشتند.
پلی یورتان‌ها دسته‌ای از پلیمرهای پر مصارف با خواص عالی هستند. به همین خاطر، طراحان و متخصصان صنایع پوشش دهی بخوبی توان بهره بردای از این ترکیبات را در کاربردهای گوناگون دارند مثالهای متعددی برای کاربردهای فراوان این ترکیبات وجود دارد، از جمله پوششهای شفاف برای پوشش دهنده های تک لایه مخصوص بامها و رنگهای مشخص کردن محل گذر عابرین پیاده و غیره.
مقاومت پلی یورتانها در برابر سایش ضربه و ترک خوردگی بسیار خوب است، از جمله ویژگی های آنها پخت سریع و کامل در دمای محیط است. خواص مکانیکی فوم‌ها وابسته به ماده دیواره سلول و هندسه سلول است.[۳۲] پلی یورتان‌ها آلیفاتیک از انواع آروماتیک گرانتر هستند. به همین خاطر انواع آروماتیک و نمونه های اپوکسی دار در استری ها، رنگهای پایه و پوششهای رابط بکار می روند. در حالی که آلیفاتیک ها ویژه پوشش نهایی هستند. همچنین ایزوسیانات‌های آلیفاتیک پایداری بیشتری نسبت به انواع آروماتیک دارند. استفاده از پوشش های محافظ برای جلوگیری از پدیده خوردگی در ساختارهای فولادی که آستر و پوشش پایه آنها از نوع سامانه های اپوکسی دار است، نمونه ای از کاربردهای مهم پلی یورتانها محسوب می شوند. مورد دیگر، سامانه های پوشش دهنده کف است که در آنها نیز انواع پوششهای پایه را می توان بکار برد، گاهی پوشش نهائی از نوع یورتان برای لایه نهایی کف نیز کفایت می کند.
پلی یورتان چیست؟ پلی یورتان‌ها (PU) نام عمومی ترکیبات و پلیمرهایی است که در ساختار آنها پیوند یورتانی می باشند. پیوند یورتانی از طریق واکنش افزایشی بین یک گروه ایزوسیانات و یک ترکیب دارای هیدروژن فعال مثل گروه هیدروکسیل تشکیل شده است. گروه های ایزوسیانات به شدت واکنش پذیر بوده و به همین علت پیشرفت واکنش آنها نیاز به افزایش دما ندارد.(واکنش در دمای محیط صورت می گیرد) مهمترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش ساختاری پایدار بوجود می آید
ایزوسیانات‌ها اغلب از واکنش آمین و فسژن در حلال‌های بی اثر و شرایط دمایی زیر صفر تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد تولید می‌شوند. دی ایزوسیانات‌ها دارای دو گروه سیاناتی می‌باشند. گروه‌های ایزوسیانات به شدت واکنش پذیر بوده و به همین علت پیشرفت واکنش آنها نیاز به افزایش دما ندارد.(واکنش در دمای محیط صورت می گیرد) مهمترین ویژگی این گروه از پلیمرها این است که پس از واکنش ساختاری پایدار بوجود می آید.
ترکیباتی که دارای گروه ایزوسیانات هستند عبارتند از:
۲و۴ یا ۲و۶ تولوئن دی ایزوسیانات
۴و۴ یا ۲و۴ دی فنیل متان دی ایزوسیانات
۱و۶ هگزا متیلن دی ایزوسیانات
از جمله معروفترین دی ایزوسیانات‌های تجاری می‌توان به MDI، (۶,۲)TDI، (۴,۲)TDI، NDI، IPDI، TODI، TMDI، CHDI، PPDI، XDI، HDI اشاره کرد.
علاوه بر موارد ذکر شده، ترکیبات ایزوسیاناتی دیگری نیز وجود دارند.
ترکیباتی که دارای دو گروه هیدروکسیل(OH) یا بیشتر باشند را پلی اُل می نامند. بطور معمول در تولید پلی یورتان‌ها از دو نوع پلی ال پلی استری و پلی ال پلی اتری استفاده می‌شود. نوع پلی ال بکار رفته در پلی یورتان‌ها تعیین کننده خواص نهایی آنها می‌باشد. معمولا پلی ال‌های بکار رفته در تولید پلی یورتان‌ها دارای وزن مولکولی مابین ۲۰۰ تا ۲۰۰۰ می‌باشند که بسته به خواص نهایی مورد انتظار ازز پلی یورتان، انتخاب می‌شوند. بطور معمول از گونه های زیر استفاده می‌شود:
پلی ال‌های پلی استری
پلی استرها زنجیرهای ملکولی با وزن مولکولی بالا هستند که در زنجیر آنها گروه استری تکرار می‌شود و از واکنش یک اسید کربوکسیلیک دو عاملی با یک الکل دو عاملی حاصل می‌شوند.
پلی استرهای مورد استفاده در صنایع پلی یورتان به روش‌های مختلفی تهیه می‌شوند که مهمترین آنها عبارتند از روش پلی استریفیکاسیونی و پلی کاپرولاکتونی.
پلی ال‌های پلی اتری(Polyether Polyols)
این نوع پلی ال‌ها معمولا از واکنش پلیمریزاسیونی گروه اپوکسیدالکین اسید در مجاورت کاتالیست‌های بازی مانند هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم تولید می‌شوند. پلی اتر پلی ال‌ها بسته به روش تهیه آنها دو عاملی یا سه عاملی می‌باشند.
پلی کربنات پلی ال
پلی کاپرولاکتون پلی ال
به علاوه، به جای گروه های هیدروکسیل، ترکیباتی مثل اسیدهای کربوکسیلیک و آمینها، که دارای هیدروژن فعال هستند نیز می توانند در ترکیب با ایزوسیاناتها مورد استفاده قرار گیرند. به همین دلیل، زمانیکه صحبت از پلی یورتانها می شود، می توان گفت که گونه های بیشماری از آنها وجود دارد.
با توجه به آنچه گفته شد می توان نتیجه گرفت، پلی یورتانها در موارد گوناگونی مانند: فومهای نرم، فومهای سخت، الاستومرها، چسبها، روکش ها و پایه های رنگی بکارگرفته می شوند.
پلی یورتان خالص ضعف هایی نیز دارد:
هیدروفوب نیست و در حضور رطوبت و شرایط جوی مرطوب و شرجی، با رطوبت وارد واکنش منفی می شود.در نتیجه روی سطوح سرد قابل اعمال نمی باشد.
مقاومت شیمیایی بالایی ندارد.
مقاومت مکانیکی فوق العاده ای ندارد.
خواص فیزیکی ضعیف تری از خود بروز می دهد.
چسبندگی ضعیفی به سطوح داشته و دایماً نیاز به مصرف پرایمر جهت بهبود چسبندگی دارد.
در عرض چند دقیقه تا ساعت وارد واکنش شده، در عرض ۶-۳ ساعت به ۷۵ درصد میزان سخت شدن کامل خود می رسد و در عرص ۷۳-۲۴ ساعت کاملاً سخت می شود.
همین تفاوت های چشمگیر، رمز برتری و پلی یوریا محسوب می شود.
اشکال مختلف پلی یورتان
فرآورده های فوم، فیلم، الاستومرها، پودرها، مایعات و امولوسیون هاو فوم‌های نرم، فوم‌های سخت، ، چسب‌ها، روکش ها و پایه های رنگی بکارگرفته می شوند….
کاربردهای پلی یورتان‌ها
کاربرد پلی یورتان در صنعت بصورت روز افزون در حال افزایش است زیرا این ماده دارای مقاومت سایشی عالی را دارد و بصورت همزمان ویژگی‌های پلاستیک‌ها و الاستومرها را نشان می‌دهد. اگر چه مقاومت حرارتی پایین در پلی یورتان‌های معمول و رایج باعث محدود شدن استفاده از آنها شده است. تحقیقات متعددی جهت بهبود پایداری حرارتی و خواص مکانیکی پلی یورتان انجام شده است. یکی از راه‌های بهبود پایداری حرارتی پلی یورتان شامل اصلاح شیمیایی ساختار بوسیله گروه‌های حلقوی است. دیگر راه اصلاح استفاده از افزودنی‌های معدنی است.[۳۳]
استفاده از پوشش های محافظ برای جلوگیری از پدیده خوردگی در ساختارهای فولادی که آستر و پوشش پایه آنها از نوع سامان های اپوکسی دار است، نمونه ای از کاربردهای مهم پلی یورتانها محسوب می شوند.
مورد دیگر، سامانه های پوشش دهنده کف است که در آنها نیز انواع پوششهای پایه را می توان بکار برد، گاهی پوشش نهائی از نوع یورتان برای لایه نهایی کف نیز کفایت می کند. کاربرد پلی یورتانها و پلی اوره ها در کفپوشها انواع فناوری کاربرد پوشش های کف همگی بر دو اصل استوارند. یکی از آنها فناوری فیلم نازک است که یک یا چند پوشش با ضخامت حدود ۵۰ تا ۱۲۵ میکرون روی سطح کف پوشش داده می شود. درزگیری و غبارزدایی نیز از جمله مراحل مهم در این روش محسوب می شوند که هدف نهایی آنها رسیدن به کفپوشهایی با طرح های زیر و مزین است.
پلی یورتانهای آروماتیک بر پایه MDI برای پوشش دهی کف زیاد بکار می روند، چرا که MDI ایزوسیاناتی نسبتاً ارزان است. مولکول MDI و پلیمر سنتز شده از آن به راحتی پرتو فرابنفش را جذب می کنند، زرد شدن پوشش هایی که در معرض نور خورشید واقع شده اند به همین دلیل همین مسئله است. پوششهای پلی اوره در چند سال اخیر فناوری پوششهای پلی اوره گسترش و کاربرد یافته است. از مزایای اصلی این نوع پوششها سخت شدن بسیار سریع آنهاست که نتیجه آن، دسترسی به یک فناوری پرشتاب است. در سامانه های پلی اوره بر پایه هگزامتیلن دی ایزوسیانات (TMXDI) پوشش پاشیده شده روی بلوک یخ در عرض ۲۰ ثانیه سخت می شوند.
رزین های پراکنشی پلی یورتانی (PUD) روش مرسوم در ساخت رزین های پراکنشی پلی یورتانی بر پایه آب، تهیه پیش پلیمری با گروه پایانی ایزوسیانات است که پلی ال اصلاح کننده در ساختار زنجیر، گروه عاملی کربوکسیلیک اسید را به وجود می آورد و در مرحله بعد این ماده با آمین نوع سوم در آب پخش می شود تا مراکز یونی به وجود آورد. به این ترتیب ذرات پلیمر پایدار می گردند. با حضور یک پلی آمین موجب می شود طول زنجیر اجزای تشکیل دهنده زیادتر شود.
یکی از روش های کاهش قیمت، اختلاط رزین های پراکنشی پلی یورتانی با پلیمرهای آکریلیک است.مدت مدیدی است که در اروپا از پوششهای رنگدانه دار بر پایه آب حاوی مخلوط ۵۰:۵۰ از مخلوط معلق پلی‌یورتانی و رزین های امولسیونی آکریلیکی در تهیه کفپوشها استفاده می شود. این پوشش‌ها در حالت خشک سطح نیمه براق سفید رنگی را ایجاد می کنند که برای پوشش کف های بتنی و یا تزئین کفپوش های چوبی به ویژه در مواردی که مقاومت در برابر الکل یا آب حائز اهمیت است، بسیار مناسب تشخیص داده اند. یکی از مزایای بسیار مهم مخلوط معلق پلی یورتانی بر پایه آب کامل شدن واکنش ها در این مدت سامانه هاست، به طوریکه در پایان واکنش هیچ ایزوسیانات آزادی بر جای نمی‌ماند. در دراز مدت با حرکت صنعت پوشش دهی به سوی سامان های عاری از ایزوسیانات این مورد یک مزیت جدی تلقی می گردد.