M.Deylamian
مدیر بازنشسته
Plastic that heals itself
محققان در دانشگاه Illinois at Urbana-Champaign پلیمری را ساخته اند که می تواند به دفعات در هنگام پارگی و ترک خوردگی خود را ترمیم نماید.رفتار به خاطر جای ساری نمودن شبکه مجرادار در داخل پلیمر است که این عمل مشابه عملکرد اورگانیزم های بیولوژیکی است دانشمندان با وارد کردن میکرو کانال هایی به داخل لایه ها و پر نمودن ان ها از سیال ترمیم کننده ی پارگی ها این کار را انجام دادند.این لایه ها ی پر شده از سیال با یک نوع اپوکسی شکننده پیچیده شده و skin را به وجود می اورد هنگامی که skin دچار پارگی می گردد سیال درمان کننده فضا را پر می کند و با محکم بستن ان ناحیه (درز گیری) پارگی را مورد تعمیر قرار میدهد.
این پلاستیک های خود ترمیم کننده جدید می تواند به قسمت های ترک خورده در بال هواپیما ,برد های مداری , راکت تنیس به کار برده شود اما بیشترین کاربرد این پلیمر ها می تواند در صنعت هواپیمایی باشد .
مواد موجود در ساختار کامپزیت ها از الیاف شیشه ,کربن یا دیگر ترکیباتی که در ماتریکس پلیمر جایسازی شده است ,تشکیل شده است.که هنگامی که در معرض تنش و لرزش یا اعمال نیرو قرار می گیرند,ترک های ظریفی در ان ها به وجود می اید .این ترک ها تا زمانی که ان ماده به طور کامل بی استفاده گردد در ان باقیمانده و در این بین بزرگتر نیز شده و به جا های دیگر نیز سرایت می کند.ترک های مو جود در کامپزیت ها اغلب توسط وصله کردن ان که موجب یکپارچگی ان می گردد بر طرف میشود.
این مشکل توسط تیم white با وارد نمودن ریز کپسول هایی در داخل ماتریکس پلیمر بر طرف شده است .این مواد جدید در برگیرنده قطرات ریز مونومری (در میکروکپسول) می باشد (سازنده بدنه پلیمر ) میکرو کپسول ها با ماتریکس رزینی اصلی مخلوط گشته , .بعد از ترکیب شدن ریز کریستال هایی به عنوان کاتالیزور به داخل ان ,مخلوط قالب گیری میشود و یک کامپزیت پلیمری ساخته می شود.
. همزمان با گسترش پیدا کردن این ترک ها کپسول ها از هم گسیخته شده و ماده ترمیم کننده ای به فرم مایع خارج می گردد. مولکول های مایع ترمیم کننده به داخل ماتریکس وارد می شود و در انجا با کاتالیستی که ان نیز در داخل ماتریکس پلیمر جایسازی شده است برخورد کرده و برخورد سبب می شود که عمل پلیمریزاسیون ماده ترمیم کننده صورت گیرد.
این شبکه ی پلیمر به وجود امده به صورت گسترده در ان ناحیه توزیع یافته و صفحات شکسته شده را به صورت انتخابی و دقیق به یکدیگر اتصال می دهد.
اندازه ی واقعی این ریز کپسول ها بسیار مهم است
1.جهت اطمینان از موفقیت امیز این عملیات ,نیاز است که کپسول ها دقیق ترین میزان سختی را داشته باشند.
چنانچه میزان سختی شان از ماتریکس در بر گیرنده ان بیشتر باشد ,ترک های ریز که به سمت ان ها می اید را منحرف می نماید و چنانچه سختی ان بسیار کمتر (در حد سریع پاره شدن) خود موجب شکل گیری ترک میشوند.
2.اندازه ی گوی اغلب در حدود 100 mu بوده اندازه ی بزرگتر به صورت ضعیف عمل می کند
3. موضوع مهم دیگر ضخامت دیواره های کپسول بوده و چنانچه ضخامت دیواره بسیار زیاد باشد ان ها قادر به گسیختگی در هنکام پارگی ها نخواهند بود و نازک شدن بیش از حد ان موجب پارگی کپسول حین پروسه می شود.
ماده ی ترمیم کننده تا زمانی که در کپسول است به صورت دایم و پایدار باقی می ماند و میزان این سیال جهت پر کردن ترک ها بعد از ازاد شدن از کپسول به اندازه ی کافی موجود است .دیگر مولکول ها نیز می توانند به راحتی با یکدیگر اتصال پیدا نمایند و در این حالت قابلیت تشکیل پلیمر را در هنکام برخورد با کاتالیزور خوا هند داشت .
گروه تیم white برای این منظور نمونه ای را مورد اسیب قرار دادند و اجازه دادند تا درطی 2 روز بهبود یابد , ان ها دریافتند که ترک ها درمان شده و درصد بازیابی مواد 75 % بوده و سختی مورد نظر نیز حاصل شده است .
این نتایج له گفته Richard wool رییس شرکت cara plastic خبری خوش حال کننده بوده همچنین wool افزود که : اگر چه هزینه ها ی موجود در این زمینه عامل تعیین کننده ای هستند که ما را به این نتیجه می رسانند که ایا می شود از این مواد به عنوان ساختار های خود درمان استفاده نمود یا نه . اما این شیوه ای بسیار جالب توجه در رفع عیوب به وجود امده در مواردی چون اعضای مصنوعی, ارگان های مصنوعی,پل های عظیم یا ماهواره هاست .
http://www.treehugger.com
http://www.autonomic.uiuc.edu/files/press/scienceupdatefromweb.pdf
محققان در دانشگاه Illinois at Urbana-Champaign پلیمری را ساخته اند که می تواند به دفعات در هنگام پارگی و ترک خوردگی خود را ترمیم نماید.رفتار به خاطر جای ساری نمودن شبکه مجرادار در داخل پلیمر است که این عمل مشابه عملکرد اورگانیزم های بیولوژیکی است دانشمندان با وارد کردن میکرو کانال هایی به داخل لایه ها و پر نمودن ان ها از سیال ترمیم کننده ی پارگی ها این کار را انجام دادند.این لایه ها ی پر شده از سیال با یک نوع اپوکسی شکننده پیچیده شده و skin را به وجود می اورد هنگامی که skin دچار پارگی می گردد سیال درمان کننده فضا را پر می کند و با محکم بستن ان ناحیه (درز گیری) پارگی را مورد تعمیر قرار میدهد.
این پلاستیک های خود ترمیم کننده جدید می تواند به قسمت های ترک خورده در بال هواپیما ,برد های مداری , راکت تنیس به کار برده شود اما بیشترین کاربرد این پلیمر ها می تواند در صنعت هواپیمایی باشد .
مواد موجود در ساختار کامپزیت ها از الیاف شیشه ,کربن یا دیگر ترکیباتی که در ماتریکس پلیمر جایسازی شده است ,تشکیل شده است.که هنگامی که در معرض تنش و لرزش یا اعمال نیرو قرار می گیرند,ترک های ظریفی در ان ها به وجود می اید .این ترک ها تا زمانی که ان ماده به طور کامل بی استفاده گردد در ان باقیمانده و در این بین بزرگتر نیز شده و به جا های دیگر نیز سرایت می کند.ترک های مو جود در کامپزیت ها اغلب توسط وصله کردن ان که موجب یکپارچگی ان می گردد بر طرف میشود.
این مشکل توسط تیم white با وارد نمودن ریز کپسول هایی در داخل ماتریکس پلیمر بر طرف شده است .این مواد جدید در برگیرنده قطرات ریز مونومری (در میکروکپسول) می باشد (سازنده بدنه پلیمر ) میکرو کپسول ها با ماتریکس رزینی اصلی مخلوط گشته , .بعد از ترکیب شدن ریز کریستال هایی به عنوان کاتالیزور به داخل ان ,مخلوط قالب گیری میشود و یک کامپزیت پلیمری ساخته می شود.
. همزمان با گسترش پیدا کردن این ترک ها کپسول ها از هم گسیخته شده و ماده ترمیم کننده ای به فرم مایع خارج می گردد. مولکول های مایع ترمیم کننده به داخل ماتریکس وارد می شود و در انجا با کاتالیستی که ان نیز در داخل ماتریکس پلیمر جایسازی شده است برخورد کرده و برخورد سبب می شود که عمل پلیمریزاسیون ماده ترمیم کننده صورت گیرد.
این شبکه ی پلیمر به وجود امده به صورت گسترده در ان ناحیه توزیع یافته و صفحات شکسته شده را به صورت انتخابی و دقیق به یکدیگر اتصال می دهد.
اندازه ی واقعی این ریز کپسول ها بسیار مهم است
1.جهت اطمینان از موفقیت امیز این عملیات ,نیاز است که کپسول ها دقیق ترین میزان سختی را داشته باشند.
چنانچه میزان سختی شان از ماتریکس در بر گیرنده ان بیشتر باشد ,ترک های ریز که به سمت ان ها می اید را منحرف می نماید و چنانچه سختی ان بسیار کمتر (در حد سریع پاره شدن) خود موجب شکل گیری ترک میشوند.
2.اندازه ی گوی اغلب در حدود 100 mu بوده اندازه ی بزرگتر به صورت ضعیف عمل می کند
3. موضوع مهم دیگر ضخامت دیواره های کپسول بوده و چنانچه ضخامت دیواره بسیار زیاد باشد ان ها قادر به گسیختگی در هنکام پارگی ها نخواهند بود و نازک شدن بیش از حد ان موجب پارگی کپسول حین پروسه می شود.
ماده ی ترمیم کننده تا زمانی که در کپسول است به صورت دایم و پایدار باقی می ماند و میزان این سیال جهت پر کردن ترک ها بعد از ازاد شدن از کپسول به اندازه ی کافی موجود است .دیگر مولکول ها نیز می توانند به راحتی با یکدیگر اتصال پیدا نمایند و در این حالت قابلیت تشکیل پلیمر را در هنکام برخورد با کاتالیزور خوا هند داشت .
گروه تیم white برای این منظور نمونه ای را مورد اسیب قرار دادند و اجازه دادند تا درطی 2 روز بهبود یابد , ان ها دریافتند که ترک ها درمان شده و درصد بازیابی مواد 75 % بوده و سختی مورد نظر نیز حاصل شده است .
این نتایج له گفته Richard wool رییس شرکت cara plastic خبری خوش حال کننده بوده همچنین wool افزود که : اگر چه هزینه ها ی موجود در این زمینه عامل تعیین کننده ای هستند که ما را به این نتیجه می رسانند که ایا می شود از این مواد به عنوان ساختار های خود درمان استفاده نمود یا نه . اما این شیوه ای بسیار جالب توجه در رفع عیوب به وجود امده در مواردی چون اعضای مصنوعی, ارگان های مصنوعی,پل های عظیم یا ماهواره هاست .
1. White, S. R. et al. Autonomic healing of polymer composites. Nature 409, 794 - 797 (2001).
2. Dry, C. & Sottos N. Passive smart self-repair in polymer matrix composite materials. In Smart
Structures and Materials 1993: Smart Materials (ed. Varadan, V. K.) p. 438. Proceedings of 1993
North American SPIE Conference on Smart Structures and Materials, Vol. 1916 in SPIE Proceedings
(SPIE, Bellingham, WA, 1993).
Structures and Materials 1993: Smart Materials (ed. Varadan, V. K.) p. 438. Proceedings of 1993
North American SPIE Conference on Smart Structures and Materials, Vol. 1916 in SPIE Proceedings
(SPIE, Bellingham, WA, 1993).
3. Dry, C. Procedures developed for self-repair of polymeric matrix composite materials. Composite
Structures 35, 263 - 269 (1996).
Ref:http://www.allbusiness.com/transportation/aerospace-product-parts/1083360-1.htmlStructures 35, 263 - 269 (1996).
http://www.treehugger.com
http://www.autonomic.uiuc.edu/files/press/scienceupdatefromweb.pdf
.برای همین به صورت skin گذاشتمش تا مفهوم حفظ بشه .