فرآیندهای خود ترمیم شوندگی با توجه به استراتژی های طراحی

20 آبان 1399
...
مهدی یزدی
5 ماه پیش
پلیمرهای خود ترمیم شونده دسته‌ی جدیدی از مواد هوشمند هستند، که در سالیان اخیر بسیار به آن توجه شده است. این نوع پلیمر در هنگام آسیب دیدن کلی یا جزئی با روش های مختلف و بدون نیاز به تعمیر کردن دستی و اعمال موارد خارجی، خود را ترمیم می کنند.

یک راه افزایش طول عمر محصولات شناسایی سازوکار های تخریب یک ماده و کاهش سازوکار منجر به خرابی آن هست. در پلیمرهای شکننده ، شکست از طریق ایجاد ترک و انتشار و رخ می دهدواگر توانایی ترمیم این ترک ها زمانی که بسیار کوچک هستند وجود داشته باشد، مانع از تکثیر بیشترآن ها و در نتیجه افزایش طول عمر مواد می شود. تکنولوژی نو ظهور خود ترمیم شوندگی باعث طراحی پلیمرهایی شد که از رشد ترک در مراحل اولیه جلوگیری می کنند و باعث جلوگیری از بروز فاجعه می شوند.
گنجاندن خصوصیات خود ترمیم شوندگی در مواد دست ساز اغلب نمی تواند عمل خود ترمیم شوندگی را بدون راه اندازی خارجی انجام دهد. بنابراین مواد خود ترمیم شونده به دو گروه کلی طبقه بندی می شوند:
1. خودکار (بدون مداخله خارجی)
2. غیر خودکار (نیاز به مداخله انسان / تحریک خارجی).
انواع مختلفی از فرآیندهای خود ترمیم شوندگی با توجه به استراتژی های طراحی آن ها وجود دارد، که در ادامه به آن اشاره شده است:
1. رهایش عامل ترمیم:
در این استراتژی عوامل فعال در حالت فیزیکی مایع از جمله هاردنر، مونومر،کاالیست و دای درون میکروکپسول ها، الیاف تو خالی و کانال های تعبیه شده در سیستم های پلیمری در مرحله‌فرآوری قرار می گیرند.
هنگام وارد شدن ضربه و به علت به وجود آمدن ترک این سامانه های محافظتی ازبین رفته و به علت اثر مویینگی، عوامل فعال به درون ترک می ریزند و در حضور این عوامل ترمیم سرعت می گیرد.
سامانه های تولید شده در این سامانه جزء مواد خودترمیم شونده خودکار قرار می گیرند.

2.اتصالات عرضی بازگشت پذیر
اتصالات عرضی غیر قابل بازگشت در مواد پلیمری، برای ارتقاء خواص مکانیکی از جمله افزایش استحکام در برابر شکست، افزایش مدول و پایداری شیمیایی به کار می روند. اما تاثیر منفی بر بازسازی پلیمرها دارند. اگرچه مواد دارای اتصالات عرضی بالا رفتار شکننده از خود نشان می دهند و این نقطه ضعفی برای آن ها محسوب می شود. یک روش برای فرآیند پذیر کردن پلیمرهای دارای اتصالات عرضی ، استفاده از اتصالات بازگشت پذیر در سیستم های پلیمری است.
این اتصالات به صورت خودکار از خود رفتار خود ترمیم شوندگی نشان نمی دهند و نیاز به محرک های خارجی از قبیل گرما، نور و فعال کننده شیمیایی برای بازگشت پذیری و در نهایت خاصیت خود ترمیم شوندگی دارند.
بنابراین این سامانه ها، جزء مواد خود ترمیم شونده غیر خودکار قرار می گیرند.
این خانواده از مواد شامل مونومرهای یونی، سوپرامولکول های پلیمری و واکنش های دیلز-الدر هستند.

3.فناوری های متفرقه:
* الکترو هیدرودینامیک
فرآیند لخته شدن از طریق کلوخه شدن ذرات کلوئیدی در محل نقص ایجاد شده است .
* رسانایی
رسانایی های قابل تنظیم در مواد پلیمری می توانند از طریق بازخورد الکترونیکی اطلاعاتی را در مورد تمامیت ساختاری ارائه دهند که می تواند به چالش برانگیزترین کار تشخیص و تعیین میکرو ترک ها منجر شود.
*تاثیر حافظه شکلی
برخی از سیستم های بین فلزی به شدت مرتب شده نشان می دهد اثر حافظه شکل شناخته شده ، که در آن تغییر شکل پلاستیک منتقل به مرحله مارتنزیت درجه حرارت پایین تقریبا می تواند در طول تبدیل به فاز آستنیت درجه حرارت بالا معکوس شود. این آلیاژهای حافظه شکل می توانند به عنوان مواد خود ترمیم کننده مورد استفاده قرار گیرند.
* مهاجرت نانوذرات
ترکیب نانوذرات در سیستم های پلیمری دارای دو مزیت است: اول این که باعث افزایش قدرت مکانیکی سیستم و همچنین باعث تفکیک شدن در سطح ترک می شود.
*جایگیری دوباره
رسوب الکترولیتی همچنین می تواند برای طراحی پوشش های ضد خوردگی خود ترمیم کننده استفاده شود. میکروکپسول های حاوی بازدارنده های خوردگی با استفاده از این روش می توانند به پوشش های آبکاری کامپوزیت اضافه شوند. مهارکننده های مایعات ضد خوردگی یا نانوذرات خالی حاوی مهارکننده های خوردگی جذب شده می توانند به عنوان ماده اصلی برای سنتز میکرو یا نانوکپسولها مورد استفاده قرار گیرند.
لینک کوتاه: inovaa.ir/b/7
مهندسی پلیمر پلیمریزاسیون خودترمیم شوندگی فرآیند

در بحث پیرامون این پست شرکت کنید!

ارسال دیدگاه
...
مهدی یزدی

پیشنهاد میکنیم این مقالات را هم بخوانید

0 دیدگاه