ذاكرة الشكل للمواد البوليمرية المقاومة للتآكل الجزء 1

إن سبائك ذاكرة الشكل، وهي مواد قادرة على التشوه والحفاظ على التشوه وقادرة أيضًا على العودة إلى موضعها الأولي، يتم تقييمها لمجموعة من التطبيقات بدءًا من المحركات وحتى الأجهزة الدقيقة المرنة.

ترتبط ذاكرة الشكل والذاكرة ارتباطًا وثيقًا، ويمكن أن تؤثر العلاقة بينهما على نتائج التعلم ونوعية الحياة.

تشير ذاكرة الشكل إلى قدرتنا على التعرف على ميزات مثل الشكل والحجم والموقع ولون الكائنات من خلال الذاكرة المرئية. إنه مهم جدًا في حياتنا اليومية لأنه يؤثر على قدرتنا على إدراك الأشياء ومعالجتها. على سبيل المثال، إذا تمكنا من تحديد الاتجاهات والأحجام والأشكال المختلفة لنفس الكائن بدقة، فيمكننا فهم خصائص الكائن وخصائصه بشكل أفضل.

تشير الذاكرة إلى قدرة دماغنا على حفظ واسترجاع المعلومات والخبرة والمعرفة. ستؤثر جودة الذاكرة بشكل مباشر على أدائنا الأكاديمي أو نوعية حياتنا. على سبيل المثال، يمكن للشخص الذي يتمتع بذاكرة جيدة أن يتذكر الأشياء والمعلومات المهمة بشكل أفضل، وبالتالي إدارة الوقت وتنظيم الأمور بشكل أفضل.

على الرغم من أنهما قدرات مختلفة، إلا أن العلاقة بينهما لا يمكن إنكارها. إن امتلاك قدرة ذاكرة جيدة يمكن أن يساعدنا على التعلم والتذكر بشكل أكثر فعالية لأن الذاكرة البصرية هي إحدى الطرق الرئيسية التي يستخدمها البشر لاكتساب معلومات ومعارف جديدة. على سبيل المثال، عند تعلم كلمات جديدة أو مصطلحات مهنية، يمكننا تذكرها بشكل فعال من خلال ذاكرة الشكل.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لذاكرة الشكل أيضًا أن تمرن ذاكرتنا، لأن تحسين قدرة ذاكرة الشكل من خلال التدريب لن يؤدي فقط إلى تقوية الروابط بين مناطق الدماغ، بل سيعزز أيضًا نمو وتطور الخلايا العصبية في الدماغ. لذلك، يمكن لذاكرة الشكل والذاكرة أن يعزز كل منهما الآخر، مما يساعدنا في النهاية على إكمال المهام بشكل أفضل وتحقيق الأهداف.

باختصار، ترتبط ذاكرة الشكل والذاكرة ارتباطًا وثيقًا، ويدعم كل منهما الآخر ويعززه. لذلك، من الضروري ترسيخ عادات تعليمية ومعيشية جيدة، وممارسة الرياضة باستمرار لتشكيل الذاكرة والذاكرة والحصول على تجربة تعليمية ومعيشية أفضل منها. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين الذاكرة، ويمكن لـ Cistanche deserticola أن يحسن الذاكرة بشكل كبير لأن Cistanche deserticola هي مادة طبية صينية تقليدية لها العديد من التأثيرات الفريدة، أحدها هو تحسين الذاكرة. تأتي فعالية Cistanche deserticola من العديد من المكونات النشطة التي يحتوي عليها، بما في ذلك حمض التانيك، والسكريات، وجليكوسيدات الفلافونويد، وما إلى ذلك. ويمكن لهذه المكونات تعزيز صحة الدماغ من خلال مجموعة متنوعة من المسارات.

انقر فوق معرفة كيفية تحسين الذاكرة قصيرة المدى

إن الحفاظ على الخصائص التي تجعلها مفيدة، وقدرتها على التشوه والإصلاح يتطلب حماية السبائك ذات ذاكرة الشكل من التآكل، حيث يمكن أن يكون تكامل بوليمرات ذاكرة الشكل بمثابة وسيلة للحماية.

وبالتالي، تهدف هذه المراجعة إلى تسليط الضوء على فائدة بوليمرات ذاكرة الشكل ذاتية الشفاء كوسيلة لتثبيط التآكل.

لذلك، تناقش هذه المراجعة فوائد استخدام بوليمرات ذاكرة الشكل ذاتية الشفاء لحماية ذاكرة الشكل، وأنواع عديدة من البوليمرات ذاتية الشفاء التي يمكن استخدامها، ووسائل تحسين البوليمرات أو تخصيصها لاستخدامات محددة، وآفاق تصميم بوليمر ذو ذاكرة شكلية. للاستخدام في تثبيط التآكل.

1 المقدمة
المركبات، أو المواد التي تحتوي على جزأين أو أكثر من جزأين متميزين كيميائيًا يتم دمجهما بشكل مجهري لتكوين مادة جديدة ذات خصائص تركيبية تفوق خصائص المواد المكونة لها، هي عنصر أساسي في الحياة اليومية الحديثة، بدءًا من المباني التي يعيش فيها الناس وحتى المركبات المستخدمة.

على هذا النحو، يعد تحسين وإنشاء مركبات جديدة أمرًا بالغ الأهمية لمزيد من التقدم نحو مواد أقوى وأفضل وأكثر صداقة للبيئة. وبالتالي، فإن تطوير المركبات الذكية أو المركبات المتقدمة التي لديها القدرة على "الاستشعار" والاستجابة لبعض التأثيرات الخارجية هو اهتمام صريح بمعالجة القائمة المتزايدة باستمرار من المتطلبات التي تحتاج المواد التي نستخدمها إلى تنفيذها [1].

أحد المجالات المثيرة للاهتمام بشكل خاص في تطوير المركبات يتضمن مركبات قادرة على عرض شيء يسمى تأثير ذاكرة الشكل، حيث تكون المادة قادرة على التحول إلى موضع مؤقت والحفاظ عليه، من شكل أساسي دائم نتيجة لبعض المحفزات الخارجية التي تعمل عليه، ثم العودة إلى القاعدة الشكل تحت قدراته [2]، وهو ما يمكن رؤيته في الشكل 1.

كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه، فإن الإجهاد الناجم عن بعض المحفزات، والذي يمكن أن يكون الإشعاع الكهرومغناطيسي أو الماء أو درجة الحموضة أو درجة الحرارة أو حتى المجال المغناطيسي، اعتمادًا على المادة، يسبب تغيرًا فيزيائيًا للمادة إلى موضع معين ويمكن أن يؤدي أيضًا إلى حدوثها ليعود إلى موضعه الأصلي [2، 4]. يؤدي تطبيق الضغط على المادة إلى تشوه المادة إلى درجة أن المادة تحتفظ بموضع تحت ضغط مستمر.

وإذا استمر الانفعال في التزايد فإنه يمكن أن يصل إلى نقطة يحدث فيها الارتداد وتنتقل مادة ذاكرة الشكل إلى شكلها الأولي الدائم[3]. هذه القدرة تجعلها مرغوبة للآلات والمعدات مثل المحركات، والأجهزة الدقيقة، والمعدات الطبية الحيوية أو في صناعة الطيران للهياكل خفيفة الوزن والقابلة للنشر [5] أو للاستخدامات الأخرى التي يتم فيها التحكم في الشكل والموضع، أو التحكم في الاهتزازات والصوتيات، أو مقاومة الصدمات. وقد يكون مستحبًا من المركب[6].

أحد الاهتمامات الرئيسية في تطوير السبائك ذات ذاكرة الشكل هو تأثيرات التآكل على المواد حيث يمكن أن يؤدي إلى فقدان الخصائص والفعالية في المادة.

2. مركبات ذاكرة الشكل: السبائك

سبائك ذاكرة الشكل عبارة عن مزيج من المعادن المصممة لعرض تأثيرات ذاكرة الشكل من خلال تحويل المارتينسيت الناجم عن الإجهاد حيث تتحول مرحلة لجنة الاتصالات الفيدرالية الأصلية إلى مرحلة HPC [7].

لمزيد من التفصيل، ستظهر السبائك ذات ذاكرة الشكل تأثيرات ذاكرة الشكل عبر تحولات الطور المستحث، حيث تنتقل من مرحلة الأوستينيت ذات درجة الحرارة العالية، حيث تكون السبائك أكثر مرونة للتشوه، ولكن التبريد أو تطبيق الإجهاد يعيدها إلى مرحلة درجة حرارة منخفضة، المعروفة باسم مرحلة مارتنسيت [8]. تركز اهتمامات الخصائص المادية للسبائك ذات ذاكرة الشكل بشكل خاص على قدرة السبائك على التعافي من التشوهات.

عند تحديد معدل الاسترداد لسبيكة ذات ذاكرة شكلية، من الناحية المجهرية، يتم اعتبارها دالة لحجم الحبيبات بالنسبة لأبعاد السبيكة؛ وهذا يعني أن حجم الحبيبات مهم بالنسبة لسبيكة ذات ذاكرة الشكل؛ إذا انخفضت، يحدث تصلب الانفعال بسبب انخفاض المساحة الحرة للخلع التي تنزلق قبل التفاعل مع حدود الحبوب ويسبب تشوهًا لدنًا ويمنع تحول المارتنسيت واستعادة السلالة.

عادة، كلما زاد عدد الشوائب داخل النظام، كلما كان حجم الحبوب أصغر، وذلك بسبب الجزيئات المشتتة التي تسبب تأثير تثبيت حدود الحبوب.

ومع ذلك، يمكن اختبار استعادة شكل السبائك وتحديدها بسهولة أكبر من خلال اختبارات الانحناء حيث يتم ثني السبائك بزاوية معينة تحت ضغط أقصى معين، ومن ثم يمكن حث الاسترداد عن طريق التسخين إلى درجة حرارة محددة للسبيكة ثم تركها تبرد درجة حرارة الغرفة، والتي تسمح بحساب نسبة ذاكرة الشكل على أساس زاوية العودة للعينة[7].

يشكل النيكل والتيتانيوم والنحاس والحديد الأساس لبعض السبائك ذات الشكل الأكثر شيوعًا [10، 11]؛ يمكن العثور على نظرة عامة مختصرة في الجدول 1. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحسين أداء سبائك ذاكرة الشكل من خلال إضافة عناصر ثالثية أو رباعية [9، 11].

عادة، يتم تعزيز هذه السبائك ذات ذاكرة الشكل بالكروم أو الألومنيوم أو النيكل أو المنغنيز أو النحاس أو السيليكون أو النيتروجين أو الرينيوم، ولكن إضافة وكمية هذه العناصر في السبائك قد تخاطر بالتضحية بالمرونة الفائقة للسبيكة، خاصة في ظروف درجة حرارة الغرفة. 9].

ولمواجهة التأثيرات السلبية التي قد تحدثها إضافة هذه الإضافات على تأثير ذاكرة الشكل، تستخدم بعض الشركات المصنعة تقنيات معينة؛ التقادم هو تقنية تستخدم لتحسين نسبة ذاكرة الشكل لسبائك ذات ذاكرة شكلية، حيث تتم معالجة السبائك المعدنية عند درجة حرارة عالية لفترة طويلة؛ على سبيل المثال، تم اختبار سبيكة ذاكرة الشكل القائمة على الحديد بواسطة Yongren et al. أن تكون نسبة ذاكرة الشكل الأساسية 0.2، ولكن بعد 4 ساعات من الشيخوخة، ارتفعت نسبة استعادة الشكل إلى حوالي 0.6. لسوء الحظ، فإن عملية التقادم تقلل من قدرة السبيكة على تشكيل طبقة تخميل، لذلك تظهر السبيكة القديمة مقاومة أقل للتآكل مقارنة بالسبائك غير المعمرة؛ قد تؤدي التطورات الأخرى إلى نتائج جيدة من حيث مقاومة التآكل واستعادة الشكل، لكن هذه الطرق تميل إلى أن تكون عالية التكلفة وصعبة من حيث "تدريب" السبيكة لتحقيق الأشكال المرغوبة، مما يؤدي إلى انخفاض إجهاد الاسترداد، وتتطلب درجة حرارة تلدين عالية لتحفيز الاسترداد [7].

هناك تأثير آخر لإضافة عناصر أخرى إلى سبيكة ذاكرة الشكل وهو أن درجات حرارة انتقال الطور قد تزيد أو تنقص، مما قد يعمل أيضًا على زيادة تحسين أو تغيير الخواص الميكانيكية للسبيكة.

على سبيل المثال، إضافة النحاس يمكن أن تمكن سبائك النيكل والتيتانيوم من تحسين استقرارها فيما يتعلق بالسلوك المرن الكاذب، وهو أمر جيد للتحميل الميكانيكي الدوري. ومع ذلك، فإن التأثير السلبي لهذه الإضافة يؤدي إلى أن تصبح السبيكة أكثر عرضة للتآكل، مثل طبقة الأكسيد التي تكون الأشكال الموجودة على السطح أقل استقرارًا وتشكل طبقة تخميل أضعف، مما يتيح هجوم التآكل على السبيكة [12]، حيث لا يوفر النحاس نفسه أي مقاومة إضافية لتآكل السبيكة [13].

وهذا يبرز جوهر المشكلة، حيث أن سبائك الذاكرة ذات الشكل هذا تكون عرضة للتآكل.

يركز هجوم التآكل على سبيكة ذاكرة الشكل على حدود الحبيبات، حيث قد يحدث على مستوى بين الحبيبات مع تطور التنقر بالقرب داخل حبيبات سبيكة ذاكرة الشكل؛ عند حدود الحبوب تترسب العناصر في شكل السبائك، مثل النيكل.

هذا التآكل بين الحبيبات الذي يحدث عند حدود الحبوب يشكل مناطق تقلل من مقاومة التآكل وتؤدي إلى مزيد من التدهور في الخصائص [9]. من الممكن المساعدة في تخفيف التآكل عن طريق إضافة عناصر منع التآكل مثل الكروم أو الكوبالت أو التيتانيوم أو حتى القصدير بكميات صغيرة جدًا لتشكيل سبيكة ذاكرة رباعية أو ثلاثية الشكل كوسيلة لتحسين مقاومة التآكل [14-16].

ومع ذلك، فإن إضافة هذه العناصر قد يكون لها تأثيرات أخرى، ربما تكون غير مرغوب فيها؛ على سبيل المثال، يعمل الكروم على تحسين مقاومة التآكل لسبيكة ذاكرة الشكل مقابل جعل السبيكة أكثر هشاشة وتقليل درجات حرارة التحول [15]، وكما يوضح الجدول 2، فإنه من الممكن تحقيق مقاومة للتآكل مماثلة إن لم تكن أكبر دون إضافة عناصر مثبطة للتآكل.

بشكل عام، كلما انخفضت كثافة التيار، أو قيمة Icorr، كلما كانت الحماية ضد التآكل أفضل؛ يسرد الجدول أعلاه العديد من قيم Icorr، وثلاثة سبائك ذات ذاكرة شكلية تحتوي على عناصر مثبطة للتآكل، واثنين من البوليمرات.

تعرض السبائك مقاومة جيدة للتآكل، في حين أن أداء البوليمرات أفضل، إن لم يكن متفوقًا، على السبائك ذات ذاكرة الشكل في تثبيط التآكل. لذلك، فإن تطبيق طلاء بوليمر قادر على عرض تأثير ذاكرة الشكل لتكوين مركب ذاكرة الشكل يوصى به بشدة للحفاظ على الخواص الميكانيكية لسبيكة ذاكرة الشكل.

3. مركبات ذاكرة الشكل: اعتبارات الملكية

عند تحديد الخصائص أو الفعالية الشاملة لمركب ذاكرة الشكل، هناك العديد من العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار؛ على سبيل المثال، سرعة استعادة الشكل هي قدرة مركب ذاكرة الشكل على الاستجابة لقوة خارجية أدت إلى تشوه شكل المركب[21]، أو مؤشر اللدونة للمركب، وهو نسبة الصلابة إلى معامل المرونة، مفيد لتحديد مقاومة التآكل في الاحتكاك، وبالتالي فهو مفيد، إلى جانب الخصائص الوظيفية لطبقة الذاكرة، للمساعدة في تحديد الحالة الهيكلية لمركب ذاكرة الشكل في ظل ظروف الاحتكاك [22].

ومع ذلك، عند تحديد مدى فعالية الطلاء المركب في منع تآكل المادة الموجودة تحته، فإن العامل الرئيسي الذي يجب أخذه في الاعتبار هو كارهة السطح للماء.

ترتبط كراهية السطح للماء بانخفاض معدل تآكل المعدن من خلال الحد من التفاعلات مع العناصر المسببة للتآكل، مثل الماء، ومع الطلاءات العضوية؛ وهذا يعني قصر عملية انتشار الماء على المعدن الموجود تحته [22، 23].

تعتمد الكارهة للماء على الخواص الكيميائية للطلاء والبنية الدقيقة لسطح الطلاء، حيث يمكن أن تعزز خشونة السطح الكارهة للماء للطلاء [24] ويمكن قياسها عن طريق تحديد قابلية بلل السطح. قابلية التبلل هي مدى انتشار الماء عبر سطح صلب، ويتم تحديد فعاليته من خلال زاوية تماس الماء، التي يحددها معامل يونغ [23]، والذي يمكن رؤيته في الشكل 2.

تم استخدام السبائك والبوليمرات ذات ذاكرة الشكل على نطاق واسع، ويعتمد التطبيق الفردي لأي منهما على متطلبات الموقف، حيث يتم استخدام البوليمرات مقابل السبائك بسبب كثافتها المنخفضة، ورخيصة الثمن، والقدرة على التحكم في ما يدفعها إلى التعافي، بدرجة كبيرة السلالة القابلة للاسترداد التي يمكن أن تخضع لها، والنطاق الواسع الذي يمكن من خلاله تخصيص درجات حرارة استجابتها (من خلال معالجة درجة حرارة التحول الزجاجي)؛ لكن يتم التغلب عليها بواسطة سبائك ذاكرة الشكل بأضعاف مضاعفة عندما يتطلب الموقف ضغطًا أعلى للتعافي، ووقت تعافي أقصر، وكمية أكبر بكثير من الدورات التي يمكن أن تمر بها قبل الفشل [1] وتتمتع باستقرار حراري أفضل ومعامل مرونة أعلى [8].

تجدر الإشارة إلى أن الظروف المؤثرة قد تعني أن ما قد يكون عادةً سلبيًا فيما إذا كان يجب استخدامه أم لا، مثل أوقات الاسترداد الطويلة للبوليمرات ذات ذاكرة الشكل، يمكن بدلاً من ذلك منح ميزة في استخدامها [1]. هناك العديد من النماذج المختلفة للتنبؤ الخواص الميكانيكية الحرارية لمادة ذاكرة الشكل.

على سبيل المثال، تعمل بوليمرات ذاكرة الشكل جزئيًا مثل الزنبرك، ووفقًا لـ Pan et al.، يمكن عرض نموذج لتحديد السلوك الميكانيكي الحراري لبوليمر ذو ذاكرة شكل معزز بالجسيمات في 1D كما يلي: ξ هو إجمالي جزء حجم المارتنسيت، ξS هو الإجهاد جزء حجم المارتينسيت المستحث، ξT هو جزء حجم المارتينسيت الناجم عن درجة الحرارة، σ هو الإجهاد، معامل D isYoung لسبيكة ذاكرة الشكل التي تعتمد على ξ، ε هو السلالة، εl هو الحد الأقصى للسلالة القابلة للاسترداد، Θ هو الحراري معامل التمدد، T هي درجة الحرارة الحالية، وT0 هي درجة الحرارة المرجعية [27]. تحاول هذه النماذج محاكاة نتائج مشابهة لتلك الموضحة في الشكلين 3 و4.

For more information:1950477648nn@gmail.com