+- تالار گفتگوی کیش تک/ kishtech forum (http://forum.kishtech.ir)
+-- انجمن: پردیس فناوری کیش (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=1)
+--- انجمن: مهندسی مواد و متالورژی (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=188)
+--- موضوع: مواد خودترمیم شونده ی پلیمری (/showthread.php?tid=40871)
مواد خودترمیم شونده ی پلیمری - فاطمه الهامی نیا - 23-04-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در این بخش میخواهیم به موادی بپردازیم که خاصیت خود ترمیم شوندگی دارند.
اصطلاح خـود ترمیـم شوندگی به صورت تئوریـک چنیـن تعریـف شـده اسـت: سیسـتم موادی كـه بتوانـد در معـرض حملـه عامل تخریبـی، عوامل ترمیم كننـده آزاد كند به صورتی كه انسـجام فیزیكی و استـحكام مكانیكی خـودرا پس از تخریب بـاز یابـد و در عیـن حــل آن را از فرونشسـت و تبادل یونـی حفاظـت نمایـد.
ایـن مفهـوم بـرای نخسـتین بـار در دهـه 90 توسـط درای و همکارانـش معرفـی گردیـد.
ایده اصلی ایجاد این دسته از مـواد برگرفته از یک مکانیزم خود تشخیص دهنده و خودترمیم کننده است که درون مـاده قـرارگرفته و خواص ماده همچون اسـتحکام، سختی و چقرمگی شکست را تا حد مناسبی به صورت خـودکار بازیابی کنـد.
درحقیقـت ایـده استفاده از سیستم های خودترمیـم را میتوان برگرفتـه از ترکیبـات موجـود در بـدن موجودات زنـده دانسـت.
رشـد بافت های زنده بعد از ایجاد خـراش و بریدگی ها در پوست حیوانات و انسان و همچنین بازسـازی اســخوان در زمان شکسـتگی از جمله نمونه هــای آن میباشــد.
مـواد خودترمیـم شـونده را بـراسـاس معیارهـای مختلـف طبقه بنـدی میکننـد.
مـواد خودترمیـم شـونده بـراسـاس شـیمی خود ترمیـم شـوندگی بـه دودسـته ی ارادی و غیرارادی تقسیم می شوند. که هر کدام از ایــن دســته ها شــامل زیردســته هایی اســت.
RE: مواد خودترمیم شونده ی پلیمری - فاطمه الهامی نیا - 23-04-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در بخش قبل گفتیم که مواد خودترمیم شونده به دو دسته ارادی و غیرارادی تقسیم می شوند.
مــواد خودترمیم شــونده ارادی یــک پتانســیل شــیمیایی درونــی بــرای انجــام فرآینــد خودترمیــم شـوندگی دارنـد، در حالـی کـه مـواد خودترمیـم شـونده ی غیـرارادی نیاز بـه یـک محـرک خارجـی بـرای فعـال شـدن فرآینـد خودترمیم شـوندگی دارند.
همچنیـن مـواد خودترمیـم شـونده بـراسـاس شـیمی و کاربردشـان بـه دودسـته ی ذاتـی و غیرذاتی نیز تقسیم می شوند.
نانوکامپوزیت هـای پایـه ی پلیمـری بـه دلیـل ویژگـی مهـم مـواد پلیمـری کـه عبـارت اسـت از، امکان بالای ایجـاد تغییـر و بهبود پذیـری خواص ایـن مـواد، بیشـترین کاربـرد را بـه خـود اختصـاص داده انـد.
درمـوردایجـاد خاصیـت خودترمیـم شـوندگی نیـز اکثـر مقالات و پژوهش هـا بـر روی ایـن دسـته از مـواد انجـام شـده اند.
خواصی که از یک ماده ی خودترمیم شونده انتظار می رود :
توانایی ترمیم موادبه صورت خودکار
توانایی ترمیم برای چندین دفعه
توانایی ترمیم عیوب در هر اندازه
کاهش هزینه های نگهداری
عملکرد مشابه یا بهتر از مواد سنتی
داشتن صرفه ی اقتصادی برای جایگزینی بامواد سنتی
مواد خودترمیم شونده ذاتی و غیرذاتی - فاطمه الهامی نیا - 24-04-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در ادامه مباحث قبل :
بــراســاس مکانیــزم عملکــرد،مــواد خودترمیــم شــونده بــه دو دســته ی ذاتــی و غیرذاتــی تقســیم می شــوند.
مــواد خودترمیــم شــونده ی غیرذاتــی عملکردشـان وابسـته بــه یـک عامــل ترمیم کننـده ی خارجــی درکپســول ها یـا یـک شــبکه ی الیـاف توخالـی اسـت. در واقـع داخـل میکروکپسـول های پراکنـده در زمینـه یـا شـبکه ی الیـاف توخالـی در زمینـه، یـک مایـع شـامل یـک کاتالیسـت و عامـل ترمیم کننـده وجـود دارد و بـه محـض بـر خـورد تـرک بـا ایـن شـبکه یـاکپسـول ها، آن هـا شـکافته می شـوند و ایـن مایـع عمـل خودترمیم شـوندگی را انجـام می دهـد.
میکروکپسـول ها دو عیـب عمـده دارنـد؛ اول ایـن کـه قیمـت کاتالیسـت بـالا اسـت ودوم ایـن کـه تنهـا یکبـار قابلیـت ترمیم کـردن در یـک نقطه را دارند.
در مورد شبکه ی الیاف تو خالی عیب دوم تقریبا برطرف شده و در یک نقطه به دلیل حجم بالاتر مایع درون شبکه چندین دفعه قابلیت ترمیم وجود دارد.
ًمواد خودترمیم شونده ی غیرذاتی، عموما براسـاس پیوندهـای داخلیشـان دارای ایـن قابلیـت هسـتند.
دودسـته پیونـد کلـی در ایـن مـواد وجــود دارنــد؛ پیوندهــای غیرکووالانسی و پیوندهــای کووالانت دینامیکــی.
پیوندهــای غیرکووالانسی ماننــد : پیونــد پــی، فلز-لیگانــد، پیونــد هیدورژنـی و پیونـد مهمان-میزبـان.
پیوندهـای کووالانت دینامیکـی ماننـد : واکنـش دیلز-آلـدر، مبادلـه ی رادیکال هـا، پیونـد دینامیکـی اوره.
در واقـع در مـواد ذاتـی پیوندهـا قابلیـت تشـکیل مجـدد پـس از گسسـته شـدن در اثـر شکسـت رادارنـد. کـه ایـن فرآینـد بـا تغییـر عوامـل خارجـی مثـل دمـا، فشـار، غلظـت اکسـیژن، pH و غیـره فعـال می شـود.
مکانیزم های شکست مواد پلیمری - فاطمه الهامی نیا - 24-04-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در این بخش مکانیزم های شکست مواد پلیمری را مورد بررسی قرار داده ایم.
امروزه در صنایـع مختلـف اولویـت انتخــاب مواد، بـا مــواد و سازه های سـبک وزن اسـت.
لـذا استفاده از پلیمرهـای بـا دانسیـته پاییـن و یـاكامپوزیت هـای زمینـه پلیمـری مــوردتوجـه قــرار گرفتـه اسـت.
امــا این مواد تحـت عوامـل محیطـی مختلـف ماننـد اكسیـژن، نـور و یـا افزایـش دما یـا وقتـی تحـت بارگذاری هــای ترمومكانیكـی تكـراری قــرار میگیرند مستــعد بـه ایجــاد میكرو تــرک در ساختار خــود هستند و در اثـر ایجاد میكرو ترك ها و پیشـرفت آن ها در ساختار، دچار افت خـواص مكانیكی و حتی انهـدام میگردنـد.
بـه طورکلی درکاربـرد مـواد پلیمـری، شکسـت ناشـی ازمکانیزم هـای ضربـه و خسـتگی بیشـترین توجـه را بـه خـود جلـب کـرده اسـت.
ازدیـدگاه مکانیـک شکسـت بـرای پیشبینـی شکسـت در پلیمرهـای ترک دار کافـی اسـت، مقـدار چقرمگـی شکسـت مـاده پلیمـری تعییـن گـردد و سـپس بـامقایسـه ایـن مقـدار بـا شـرایط شـدت تنـش موجـود در نـوک تـرک، بـرای شکسـت قطعـه پلیمـری اظهـار نظـر شـود.
بـه تعویـق انداختـن رشـد تـرک بـا اسـتفاده از روش هایـی ممکـن اسـت کـه شـامل دودسـته روش هـای سـنتی و خـودترمیـم شـونده اسـت.
ترمیم کامپوزیت های پیشرفته - فاطمه الهامی نیا - 25-04-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در این بخش می خواهیم به یکی از روش های ترمیم کامپوزیت های پیشرفته بپردازیم.
روش سنتی ترمیم کامپوزیت های پیشرفته شامل سه دسته جوشکاری، وصله کاری و پخت و عمل آوری درجا رزین هاست.
جوشکاری :
جوشـکاری ایـن امـکان را بـه مـامی دهـد کـه سـطوح تـرک را مجـددا بـه هـم متصـل کنیـم و یـا مـاده جدیـدی را بـه منطقـه آسـیب دیـده
کامپوزیـت پلیمـری وارد کنیم که در این صـورت بایـد دمـای ذوب آنهـا حداکثـر ۲۲ درجـه ی سـانتیگراد بـا هـم اختـاف داشـته باشـد.
منطقـه ی جوشـکاری تـاذوب شـدن و یـا نـرم شـدن آن تـا نزدیکـی دمـای نرمـی پلیمـر حـرارت داده می شـود و بایـد یـک تمـاس کامـل بیـن
دو قطعـه ایجـاد نمـود. بـه ایـن ترتیـب دو قطعـه در ناحیـه جوشـکاری تغییـر شـکل داده و در یکدیگـر نفـوذ می کننـد و بـه طـور همزمـان، هـوا
از ایـن منطقـه خـارج میشـود.
وقتـی تمـاس کاملـی در جوشـکاری بـه وجـود آمـد، بایـد یـک آمیـزش و درهـم پیچیدگـی بیـن مولکولـی برقـرار شـود تـا فرآینـد کامـل شـده و یـک اتصـال خـوب ایجـاد گـردد.
وصله کاری :
در ایـن روش میتـوان بـه کمـک چفـت و بسـت های مکانیکـی یـا پیوندهـای چسـبنده مـاده رامتصـل کـرد کـه منجـربـه افزایـش اسـتحکام
مکانیکـی ناحیـه آسـیب دیـده می شـود.
ایــن روش بــه دو طریــق قابــل انجــام اســت.
در اولیــن روش بــا بــه هــم پیوســتن، وصله هــای ســطحی تــرک را حــذف می کننــد و در روش دوم یــک مــاده جایگزیــن وارد نقــص شــده کــه بــه عنــوان تقویت کننــده اســتحکام مکانیکــی تــرک اســتفاده شــده و ســپس وصله هــا متصــل می شــوند.
پخت و عمل آوری درجا رزین ها :
ایــن روش ســومین روش ترمیــم پلیمرهــا وکامپوزیت هــای پلیمــری اســت کــه مشــابه روش وصلــه کاری بــا اســتفاده ازمــاده تقویت کننــده
اســت.
در اصــل در ایــن روش یــک رزیــن پخــت نشــده بــه حفــره ناشــی از تــرک وارد شــده و ســپس بــا عمــل آوری آن در داخــل تــرک عمــل
وصلــه کاری انجــام می شــود.
RE: ترمیم پلیمرهای ترموپلاستیک - فاطمه الهامی نیا - 25-04-2020
کیش تک_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی :
در این بخش به ترمیم پلیمرهای ترموپلاستیک می پردازیم.
روش های ترمیم پلیمرهای ترموپلاستیک شامل موارد زیراست :
اتصـال بـه وسـیله حـرارت مقاومتـی، جـوشکاری فروسـرخ، جـوشکاری دی الکتریـک و امـواج میکروویـو وازایـن حیـث روش هـا کـه مشـابه روش جـوش کاری عمـل می شـود.
روش های مکانیکی مانند پرچکاری که مکانیزم عمل آن مانند روش وصله کاری است.
ایـن روش هـا تـا حـدودی کمک کننـده بودنـد امـا معایبـی همچـون، هزینـه بـالا، زمـان بـر بـودن، نیـاز بـه تکنینک هـای تشـخیص دقیـق و
نیـروی کار ماهـر داشـتند.
همچنیـن ایـن روش هـا تنهـا در ترمیـم آسـیب های سـطحی و قابـل دسترسـی مـواد قابـل اسـتفاده بودنـد و در مـورد ریز ترک هایی که داخل ماده تشکیل می شوند و پنهان هستـند کمک کننده نیسـتند.
بـه عبارتـی تعییـن ایـن میكروترک هـا در بـدو پیدایـش ناممكن بـود و تشـخیص آن ها تنها پس از پیشـرفت تـرک در سـازه ممكن خواهد بـود كه در این مرحله نیز ترمیم آسیـب تقریبا قابل انجام نیست و قطعـه بایـد تعویـض شـود.
از همین رو بحث پلیمرها و کامپوزیت های پلیمری خودترمیم شـونده یکی ازموضوعات مـورد علاقـه محققـان دردانشـگاه و صنعت به ویـژه در دو دهه اخیر بـوده اسـت کـه در سـال 1980 میـلادی پیشـنهاد شـد.
استفاده از مواد خودترمیم شونده، ایمنـی محصـول و عمـركاری قطعـه را افزایـش می دهد.