پوشش های خودترمیم شونده

[hmdrzhedayati]

میکروکپسول های حاوی مقداری عامل ترمیم کننده که با ایجاد ترک آزاد می شوند با پوشش های پلیمری مخلوط شده اند. این فرآیند که در پلیمرهای خودترمیم شونده استفاده می شود بواسطه آزاد شدن عامل ترمیم کننده با قابلیت پلیمریزه شدن بعد از واکنش با یک کنشیار می تواند ترک ها را پر کند. این مواد می توانند بر روی سطوح سیمانی اعمال شوند، با ایجاد ترک روی سطح این مواد آزاد شده و میکروترک های ایجاد شده را پر می کنند. افزایش ماده رنگزای فلورسنس باعث مشخص شدن محل آسیب دیده در پلاستیک های تقویت شده می شود. یک فرآیند مشابه برای پوشش آکریلیک بر روی پوشرنگ حاوی قلع آسیب دیده استفاده می شود. اگر افزودنی های مقاوم در برابر خوردگی داخل میکروکپسول ها قرار گیرند، این فرآیند برای محافظت یا تشخیص خوردگی بکار می رود. کپسول های پلیمری در اثر محیط قلیایی ایجاد شده بدلیل خوردگی باز می شوند، بنابراین عامل ترمیم کننده برای جلوگیری از خوردگی آزاد می شود.
قابل توجه است که فناوری رنگ بواسطه باز شدن کپسول و بعد از آن واکنش شیمیایی ماده رنگزای بی رنگ حساس به اسید، سال ها در کاغذهایcarbonless استفاده می شده است. در ورقه های سه لایه ماده رنگزای آزاد شده در پایین ترین سطح، از لایه اول و دوم عبور کرده و به سطح بالایی و لایه سوم می رسد و در آنجا با رس اسیدی یا رزین واکنش داده و به دلیل تغییر PHیا اکسیداسیون شکل مورد نظر را ایجاد می کند.

 

[hmdrzhedayati]

البته این هم باید اضافه کنم که اهمیت این پوشش ها، در حفاظت از خوردگی بسیار مهمه
چون اگه ترک ایجاد بشه و پوشش از روی سطح فلز جدا بشه این قسمت کوچک آند میشه در کنار سطح بزرگی از کاتد که سرعت خوردگی رو فوق العاده بالا می برد و باعث خوردگی حفره ای می شود.

 

[hmdrzhedayati]

رايج‌ترين رويكرد براي جلوگيري از خوردگي رنگ‌كردن سطح با يك پوشش حفاظتي است. بيشتر پوشرنگ‌ها توانايي محدودي نسبت به مقاومت در برابر خراش دارند. تلاش‌ها براي بهبود دوام پوشش¬ها همواره با این محدودیت¬ها مواجه بوده¬اند که نهایتاً پوشش‌ به دست آمده باید نسبتاً نازك (كمتر از 100 ميكرون) بوده و اعمال آن هم آسان باشد. با وجود اینکه دوباره رنگ كردن (repainting) و تعمير (touh-up) بخشی از فرایند معمول نگهداری محسوب می¬شود، بسياري از نقص‌ها قبل از وقوع خسارت‌هاي چشم‌گير، مورد توجه قرار نمی¬گیرند. از آنجاییکه آسيب ديدن پوشش اجتناب‌ناپذير است، شاید افزایش دوام پوشش در مقابل عیوب ایجاد شده، در مقایسه با افزایش مقاومت پوشش به بروز این عیوب عملکرد بتواند نتیجه بهتری در بر داشته باشد. براي رسيدن به اين هدف، ما پوشش‌هاي خود ترميم‌شونده را معرفی می¬کنیم كه به صورت خودكار خراش‌های با عرض کمتر از یک مقدار معین را ترمیم می¬کنند، شروع خوردگي را به تأخير مي‌اندازند و زمان بين دوره‌هاي نگهداري را افزايش مي‌دهند.
خود ترميم‌شوندگي به واسطه¬ی وارد کردن افزودني‌هاي پودري شامل ميكروكپسول‌هايي با پوسته‌اي از آلياژ نيكل‌:روي و هسته‌ي متشکل از مونومر‌هاي دي‌ايزوسيانات حاصل مي‌شود. مکانیزمی که به واسطه¬ی آن این پوشش¬ها خود را ترمیم می¬کنند در شکل 1 نمایش داده شده است. ميكروكپسول‌ها براي هر سامانه‌ي آستري مي‌توانند مناسب باشند، اما براي هدف اين مطالعه، مونومر‌هاي دي‌ايزوسياناتي براي سازگاري با آسترهاي پلي‌يورتان يك جزئي انتخاب شده‌اند. مكانيزمي كه از طریق آن ميكروكپسول‌ها پوشش‌ را ترميم مي‌كنند در شکل 1 نشان داده شده است. زماني كه خراش ايجاد مي‌شود، رزين در ناحيه‌ي آسيب‌ديده جريان یافته و در معرض رطوبت محیط قرار می¬گیرد و به این ترتیب پخت شده و پوشش را تعمير مي‌كند. اگر هم ترميم‌شوندگي به صورت كامل روي ندهد، شبكه‌ي ايجاد شده از كره‌هاي نيكل:روي به صورت آند فداشونده از زمينه‌ي فولادي محافظت مي‌كند.

 

[hmdrzhedayati]

به گزارش سرویس علمی فناوری جام نیوز (18ژانویه/ 28دی)، شرکت نیسان در حدود 6 سال پیش موفق به ابداع پوشش محافظ خراشی برای رنگها شده بود، پوششی که نه تنها می توانست خراشهای ایجاد شده بر روی بدنه خودروها را ترمیم کند، بلکه می توانست انواع سطوح رنگ شده را نیز تحت پوشش ترمیمی و محافظتی خود قرار دهد.
این شرکت تاکنون از این فناوری در بسیاری از مدلهای خودروی تولیدی اش استفاده کرده است و در سال 2009 اعلام کرد قصد دارد از این فناوری در تلفنهای همراه نیز استفاده کند. اکنون نیسان موفق به تولید اولین قاب خود ترمیم شونده آی-فن در جهان شده است که در آن از فناوری محافظ ضد خش استفاده کرده است.
نیسان در ابتدا فناوری پوشش ضد خش را با همکاری دانشگاه توکیو ابداع کرده و در خودروی مورانو، 370Z و X-Trail به کار گرفت، و اکنون قاب محافظ ضد خش آی-فن این شرکت آماده حضور در دوره های آزمایشی است تا فناوری ضد خش و ترمیم شونده نیسان برای اولین بار در محصولاتی به جز خودروهایش مورد آزمایش قرار گیرد.

 

[hmdrzhedayati]

با استفاده از این مواد هواپیماها می‌توانند ایمنی سفر خود را حتی در صورت آسیب دیدن حفظ کنند، پل‌ها می‌توانند در حین زلزله و بعد از زلزله پایدار بمانند، کشتی‌ها می‌توانند با وجود صدمه دیدن در دریاهای بزرگ شناور بمانند، تجهیزات نفتی و خط لوله‌ها می‌توانند در برابر آسیب های طبیعی مقاومت کنند. به علت نیاز به ارتقاء پایداری، ایمنی و زیبایی محصولات، بازارهای آینده بیشتر نیازمند این مواد خواهد بود.
پس صنعتی شدن این پوشش ها خیلی می تونه مفید و کارامد باشه

 

[hmdrzhedayati]

کاتالیزورهای پنهان

پیشرفت های تازه‌ای در زمینه مواد خود ترمیم شونده توسط تیم تحقیقاتی دانشگاه Eindhoven هلند انجام شده است. در این مواد کاتالیزور‌های پلیمریزاسیون همگن و پنهان بکار رفته است که با قرار گرفتن در معرض نیروهای مکانیکی مانند خمش، خراش، پارگی و یا افزایش تنش فعال می‌شوند. قبلاً نیز کاتالیست هایی ساخته شده بود که با انرژی حرارتی و نور و مواد ترمیم کننده فعال می‌شدند.
کاتالیست تولیدی این گروه تحقیقاتی شامل هسته‌ی فلزی (نقره یا روتنیوم) ترکیب شده با یک جفت لیگاند آلی است که به انتهای زنجیر پلیمر متصل می شود. در غیاب فلز نیز این دو لیگاند کار کاتالیزوری را انجام می‌دهند. ماده‌ی ساخته شده توسط گروه در محلول حل شد و در آزمایشی با اعمال نیروی مکانیکی بوسیله منبع پالس‌های فراصوت، پیوند بین کمپلکس فلز و یکی از لیگاندهای آلی متصل به زنجیر (ضعیف ترین نقطه در زنجیر) شکسته می شود. در نتیجه مرکز هسته‌ی فلزی آزاد و به عنوان کاتالیزور پلیمریزاسیون عمل می‌کند. تحت شرایط نرمال (نبود تنش مکانیکی) این کاتالیزور‌های پنهان، دست نخورده باقی می‌مانند.

با جدا شدن یکی از لیگاندهای پلیمری، کاتالیست فعال شده و واکنش پلیمریزاسیون انجام می شود.
به این ترتیب حضور این کاتالیزورهای پنهان در مواد و پوشش‌ها باعث ترمیم ماده تحت تنش های اعمال شده به ترک ها و خمیدگی‌ها می‌شود. هدف این گروه استفاده از این کاتالیزورها در ساختار ماده است تا ماده توانایی ترمیم تحت تنش های مکانیکی اضافی را پیدا کند. در کار آزمایشگاهی تنش های ایجاد شده توسط مایع فرا صوت، انتهای پلیمر متصل به یون فلزی را برای انجام پلیمریزاسیون در ماده می‌شکند. این نوع مهندسی مولکولی دو نوع واکنش متفاوت را ممکن می‌سازد: پلیمریزاسیون و واکنش های انتقال استریفیکاسیون.

 

[hmdrzhedayati]

شبیه سازی سیستم گردش خون

ترک های پوشش به واسطه مواد ترمیمی موجود در شبکه زیرلایه، خود به خود ترمیم می شوند. مواد ترمیمی موجود در شبکه میکروکانال ها (قرمز رنگ) در اثر تماس با ذرات کاتالیست (بنفش) در ناحیه ترک تشکیل پلیمر می دهند.
دانشمندان دانشگاهIllinois یک سیستم پوششی ساخته اند ساخته‌اند که بسیار شبیه سیستم لنفاوی (عروقی) بدن است که مکانیسم خود ترمیم شوندگی را بهبود می‌دهد. همانطور که در زخم پوست، خون جلوی آسیب را می‌گیرد، با ایجاد خراش در این مواد پلیمری جدید، عامل ترمیم کننده موجود در شبکه فعال می‌شود تا با کاتالیست برای پر کردن شکاف های سطح واکنش دهد.
این ماده به صورت دو لایه می باشد. زیرلایه (قسمت قرمز رنگ) حاوی مجموعه ای از میکروکانال ها، مانند یک سیستم عروقی، می باشد که یک مایع ترمیمی را حمل می کنند. پوشش پلیمری (لایه سطحی) حاوی ذرات کاتالیست (به رنگ بنفش) می باشد که در آن پخش شده است و در اثر تماس با مایع ترمیمی پلیمریزاسیون انجام می شود. تا زمانی که ترکی در سطح ایجاد نشده است، مواد ترمیمی در داخل میکروکانال ها در حالت مایع باقی می ماند. زمانی که ترک رشد می کند و به زیر لایه می رسد، مایع ترمیمی از داخل میکروکانال ها به بیرون تراوش نموده، در اثر تماس با کاتالیست پلیمر تشکیل شده و ترک پر می شود. نکته حائز اهمیت این است که ترک در یک نقطه تا هفت بار می تواند ترمیم شود.

 

[hmdrzhedayati]

ترمیم تحت نور ماورا بنفش

تحقیقات صورت گرفته بر روی مواد خود ترمیم شونده توسط دانشمندان مواد دانشگاه می‌سی سی پی جنوبی منجر به تولید پوشش‌های بی نظیری شده است. به طور مثال یکی از این پلیمرها شامل سه ماده‌ی شیمیایی اصلی پلی یورتان، چیتوسان(CHI) و اکستان(OXE) است که ماده تحت تاثیر اشعه فرابنفش خورشید ترمیم می‌شود. چیتوسان CHI چقرمه بوده و بسیار حساس به نور ماورا بنفش است و پوشش خارجی خرچنگ ها و حشرات را تشکیل می‌دهد، ونیز اکستان OXE از چهار حلقه‌ی ناپایدار تشکیل شده است. وقتی تنش‌های اضافی منجر به ایجاد خراش بر روی پلی یورتان می‌شود، حلقه‌های OXE باز شده و تمایل زیادی را برای تشکیل پیوند نشان می‌دهند. به طور همزمان اشعه UV خورشید CHI را برای ایجاد پیوندهای جدید با حلقه‌‌های باز شده‌ی فعال OXE آماده می‌کند و به این ترتیب مکان آسیب دیده ترمیم شده و سطحی صاف بدست می‌آید.