ذاكرة الشكل المواد البوليمرية المقاومة للتآكل الجزء 3

4.4. الروابط التساهمية الديناميكية.

باختصار، الروابط التساهمية الديناميكية هي الروابط التساهمية الكلاسيكية التي تشكل البوليمرات التقليدية ولكن لديها قدرة إضافية على أن تكون قابلة للعكس في ظل ظروف التوازن، مثل الروابط غير التساهمية، حيث يحدث إعادة تشكيل الروابط في غضون ثوانٍ أو دقائق [30].

تشير الأبحاث الحديثة إلى أن الروابط التساهمية الديناميكية قد تكون لها علاقة بالذاكرة. الروابط التساهمية الديناميكية هي روابط كيميائية تسمح للجزيئات بالتغيير والتكيف مع بعضها البعض. تتشكل هذه الروابط وتنكسر بسرعة كبيرة، مما يسمح للجزيئات بالامتصاص مع بعضها البعض كما لو لم تكن هناك روابط كيميائية، مما قد يكون له تأثير كبير على المواد والعمليات البيولوجية.

يسمح تطور العلوم والتكنولوجيا الحديثة بدراسة الأمراض الرئيسية والسلوك البشري من وجهات نظر مختلفة. يركز العديد من الباحثين على دور الروابط التساهمية الديناميكية في الدماغ. ووجدوا أن هناك روابط تساهمية ديناميكية للغاية بين الخلايا العصبية في الدماغ، وهذه الروابط تساعد الخلايا العصبية على نقل المعلومات بسرعة أكبر. ومن هذا المنطلق، يمكن اعتبار الروابط التساهمية الديناميكية عناصر مهمة في الذاكرة البشرية والتعلم.

إذا قمنا بتوسيع هذا المفهوم ليشمل الدماغ البشري بأكمله، يمكننا أن نرى أن الروابط التساهمية الديناميكية تلعب دورًا مهمًا جدًا في الذكاء البشري والإدراك. تشير العديد من الحقائق إلى وجود علاقة بين وظيفة الروابط التساهمية الديناميكية والذاكرة. يحدد عدد ونوعية الذكريات التي لدينا نوع وكمية المعلومات التي يمكننا تعلمها وفهمها.

لذلك، يجب على البشر التركيز بشكل أكبر على أهمية الروابط التساهمية الديناميكية وإجراء المزيد من الأبحاث العلمية. وفي الوقت نفسه، يجب أن نولي المزيد من الاهتمام لصحتنا وسلوكيات التعلم لتحسين قدراتنا على التعلم والذاكرة. يجب أن نجعل الروابط التساهمية الديناميكية أحد العناصر الأساسية التي يقدرها الناس وتلعب دورًا مهمًا في الوظائف المعرفية والبحث العلمي للدماغ البشري. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين الذاكرة، ويمكن لـ Cistanche deserticola أن يحسن الذاكرة بشكل كبير، لأن Cistanche deserticola يمكنه أيضًا تنظيم توازن الناقلات العصبية، مثل زيادة مستويات الأسيتيل كولين وعوامل النمو. هذه المواد مهمة جدًا للذاكرة والتعلم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ Cistanche deserticola أيضًا تحسين تدفق الدم وتعزيز توصيل الأكسجين، مما يضمن حصول الدماغ على العناصر الغذائية والطاقة الكافية، وبالتالي تحسين حيوية الدماغ والقدرة على التحمل.

انقر فوق معرفة المكملات الغذائية لتحسين الذاكرة

تتمتع الشبكات التي تتكون من هذه الروابط التساهمية الديناميكية بفوائد البوليمرات المتصلدة بالحرارة وتعمل بمثابة مواد صلبة بالحرارة في ظل ظروف معينة ولكنها تتمتع بقابلية المعالجة التي تشتهر بها اللدائن الحرارية.

العيب الرئيسي الذي يمكن أن يحدث هو أن الروابط التساهمية الديناميكية قد تضحي بمقاومة زحف المادة حيث قد يتم تنشيطها عند عدم الحاجة إليها وبالتالي تسبب زحفًا داخل المادة؛ يمكن التحكم في ذلك باستخدام درجات حرارة انتقال الطور الحراري لتثبيت البوليمر حتى تتمكن الطاقة الكافية من فتح وتحفيز ذاكرة الشكل أو تأثيرات الشفاء الذاتي [28].4.4.1. سيلوكسان بولي (ميثاكريلات الميثيل).

يتميز بولي سيلوكسان (ميثاكريلات الميثيل)، المعروف أيضًا باسم سيلوكسان-PMMA، بخصائص ممتازة في مقاومة التآكل والالتصاق لتقليل التأثير البيئي من الطلاءات مثل الطلاءات القائمة على الكرومات.

لا تتم ملاحظة أفلام السيليكا-PMMA هذه فقط في درجة حرارة تحضيرها المنخفضة، وتكلفة المعالجة الرخيصة، والقدرة على البقاء متجانسة عند تطبيقها عبر ركائز ذات مساحة كبيرة ولكن أيضًا في قابليتها للهشاشة من المواد الكيميائية مثل الماء والميثانول والإيثانول، خاصة بعد المعالجة الحرارية [33 ]; يمكن العثور على تمثيل للهيكل في الشكل 12.

يمكن أن يتضمن التحضير عادةً استخدام الماء المحمض بمواد كيميائية مثل أحماض النيتريك أو هيدروكلوريك كوسيلة لتعزيز مقاومة التآكل، لكن عملية المعالجة هذه تخاطر بتكوين Clions التي قد تشكل عوامل تآكل، وقد تعمل الحموضة العالية للهجين بدلاً من ذلك على الإضرار بالمركب. الركيزة بدلا من حمايتها.

سيؤدي التغيير في تركيبة الطلاء إلى تغيير في خصائص تكوين الفيلم، وبالتالي، يجب تحضير طلاء صديق للبيئة من خلال محلول أولي صديق للبيئة. تعمل الأفلام المسامية على تعزيز تكوينات التشققات والانقطاعات التي تتسبب في فشل الحاجز وتقليل مقاومة التآكل الشاملة. المزيد من أفلام السيلاني الكارهة للماء أفضل في حماية المعادن حيث تعتمد خصائص الحاجز والالتصاق على وقت التعرض للهواء أو الماء حيث أن روابط Si-O-Si معرضة لتفاعلات التحلل المائي التي يوفرها التعرض [34].4.4.2.

الهيدرازونات: مواد ذاتية الشفاء وذاكرة الشكل. تتشكل أسيل هيدرازون من تكثيف مركبات الهيدرازين والكربونيل ويمكن تحفيزها في وجود الحمض لجعل روابط C= N أكثر استجابة للأس الهيدروجيني [30]؛ يمكن العثور على البنية في الشكل 13. تعتبر أسيل هيدرازونات أكثر مقاومة لمركبات الهيدرازون المائية، وفي ظل ظروف معتدلة، يمكن اعتبارها جزيءًا ديناميكيًا قادرًا على إعادة الخلط مع هيدرازونات أخرى أو في وجود هيدرازينات مختلفة.

والأهم من ذلك أنها تستجيب لدرجة الحموضة في البيئة المحيطة، حيث يتم تحفيز تكوينها بوجود الأحماض ويتم تقليل تكوينها في البيئات الأكثر أساسية. يمكن للبوليمرات المشتركة المتناوبة، مع الهيدرازونات، الوصول إلى تركيبات ووظائف بوليمر مختلفة من خلال تبادل المونومرات، مما يسمح بخصائص ميكانيكية قابلة للضبط.

يمكن استخدام السيلوكسانات كفاصل لتشكيل طبقة هيدرازون ناعمة ومطاطة، وإذا تفاعلت في حمض مع هيدرازون أكثر صلابة وأكثر صلابة، يتم تبادل المونومرات بين الاثنين لتشكيل بوليمر مشترك جديد يتم تحديد خصائصه من خلال سعر صرف المونومر وكيفية تبادل المونومرات . بالإضافة إلى ذلك، قد يحقق بولي أسيل هيدرازون الشفاء الذاتي من خلال إضافة وحدة بولي سيلوكسان ويسمح باستعادة التشوه على مدار عدة ساعات دون الحاجة إلى التسخين [30].

4.4.3. ردود فعل ديلز ألدر. يحدث تفاعل ديلز-ألدر من خلال تفاعل الإضافة الحلقية الذي يشكل فيه الدايين المترافق وثنائي الإينوفيل ثنائي الرابطة حلقة هكسان حلقي مكونة من ستة أعضاء؛ تصنع معظم التطبيقات متفاعلًا غنيًا بالإلكترونات، يُعرف أيضًا باسم الدايين، ومتفاعلًا آخر فقيرًا بالإلكترونات، يُعرف باسم الدينوفيل. والنتيجة هي رد فعل طارد للحرارة. لذلك، فإن التفاعل العكسي، أو تفاعل ديلز-ألدر الرجعي، هو عملية ماصة للحرارة وبالتالي يتطلب حرارة للمضي قدمًا.

تفاعلات Diels-Alder قائمة بذاتها ولا تتطلب محفزًا أو إضافة أي مواد أخرى؛ على هذا النحو، فإن معظم البوليمرات التساهمية الديناميكية القائمة على ديلز ألدر هي بوليمرات شبكية [30]؛ يمكن العثور على تمثيل للتفاعل العام في الشكل 14. تم استخدام القنوات الحلقية Diels-Alder أو الجزيئات الأخرى التي تشكل روابط تساهمية ديناميكية أو لها تفاعلات فوق الجزيئية لتحقيق بوليمرات داخلية حرارية ذاتية الشفاء من خلال تفاعلات عكسية/ديناميكية.

تمكن هذه الكيمياء من تصنيع شبكات متشابكة قادرة على معالجة وتحسين الخواص الميكانيكية والثبات الحراري والكيميائي للبوليمر الذي يتم تعزيزه. تتشكل مقاربات DA عند درجات حرارة منخفضة (90 درجة) ويمكنها تخزين ذاكرة الشكل في بنية البوليمر عن طريق التبلور والتزجيج، والتي تكون قادرة على تحفيز تحولات الطور الفيزيائي من خلال الوسائل الحرارية، والتي لها ميزة إغلاق الشقوق وبالتالي تساعد في عملية شفاء الطلاء. يعزز التشابك الكثيف الخواص الميكانيكية للبوليمر ولكنه يخاطر بتقليل مرونة البوليمر وقدرته على الشفاء.

وبالتالي، فإن شفاء البوليمر بتفاعل DA يعني الخضوع لعملية إعادة معالجة عند درجة حرارة رجعية-DA تتراوح من 120 إلى 150 درجة، حيث أنه يسبب فك جزئي يعزز التنقل الجزيئي؛ ولسوء الحظ، قد تؤدي هذه العملية إلى فقدان قابلية عكس البوليمر واستمرار الشفاء بالإضافة إلى المعالجة غير الفعالة لـ DA. لقد تم اقتراح أن البلمرة المشتركة للأسيلوكسان، مثل بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS) مع البولي يوريثين للمساعدة في إغلاق الشقوق، ومرونة البوليمر، وإعادة بناء روابط DA تعمل على تحسين الخواص الميكانيكية، حيث يمكن أن يعيق PDMS تبلور اليوريثان إلى الحفاظ على التنقل [39].

يمكن تحقيق تحسين خصائص بوليمر بولي سيلوكسان من خلال دمج الجسيمات النانوية غير العضوية ويمكن استخدام الجسيمات النانوية كروابط متشابكة لزيادة تحسين الشفاء الذاتي. يساعد التركيب الجزيئي لعامل الاقتران، طول المباعد، في تحديد خصائص الشفاء لبوليمرات Diels-Alder ذاتية الشفاء، حيث يبدو أن مجموعات المباعدة الطويلة تعزز الحالة الانتقالية لتفاعل DielsAlder بشكل أفضل [40].

بقدر ما تذهب ذاكرة الشكل، يتم الحفاظ على روابط DA أسفل Tg ولكن يمكن تنشيطها فوق Tg لبدء عملية الشفاء وإعادة بناء الروابط المكسورة. تم تحسين كفاءة الشفاء للبوليمر المشترك DA-PDMS-PU على بوليمر DA حيث عززت شرائح PDMS المرنة المرونة الشاملة للوحدات العكسية وحركية التفاعل لعملية الشفاء عند درجة حرارة معتدلة [39].

'

5. مركبات ذاكرة الشكل: إضافات الطلاء

هناك عامل آخر يجب أخذه في الاعتبار وهو أن حجم حبيبات الطبقة السطحية للمواد المركبة يمكن أن يؤثر على خصائص المركب، بدءًا من المرونة إلى مقاومة الانفعال؛ على هذا النحو، يعد اختيار المادة الصحيحة للتطبيق المركب مكونًا رئيسيًا في تصميم مركب ذو ذاكرة شكل جديد [ 22]. وبالتالي، فإن إضافة مواد الحشو قد تكون بمثابة وسيلة لزيادة تعزيز مركب البوليمر؛ يمكن رؤية بعض أنواع الحشوات في الجدول 3.

تعتبر الحشوات الموصلة مهمة بشكل خاص للبوليمرات التي تتذكر الشكل، حيث تعاني البوليمرات من موصلية حرارية منخفضة جدًا تتراوح بين {{0}}.15 و0:3 واط/م ∗ كلفن، مما يجعلها عوازل أفضل. وبالتالي، تتم إضافة الحشوات الموصلة مع تأثير موصل أكبر يتناسب مع نسبة وزنها داخل مركب البوليمر.

على الرغم من ذلك، هناك عيب في هذه الحشوات، حيث أنها يمكن أن تمنع تشوه الشكل واستعادته مقارنةً بالبوليمر ذو ذاكرة الشكل النقي؛ ويكون هذا التأثير أكثر وضوحًا مع الجزيئات الأكبر [21]. على سبيل المثال، فإن إضافة حشوات كربون السيليكون وأكسيد السيليكون إلى حوالي 40% بالوزن يمنع قدرة مركب ذاكرة الشكل على التعافي تمامًا من التشوه [5].

تشكل حشوات الكربون عدة جسيمات نانوية محتملة يمكن استخدامها كمواد حشو داخل المصفوفة، مع وجود العديد من حشوات الكربون البارزة وهي أسود الكربون، أو الأنابيب النانوية، أو الجرافين [2، 4، 5]؛ يظهر شكل مركب الأجرافين والبوليمر في الشكل 15. الجرافين عبارة عن حشو طلاء بوليمر مفيد، ويرجع الفضل في ذلك جزئيًا إلى كثافته المنخفضة ومعامله العالي وقوته العالية ويمكن أن يعمل أيضًا على تحسين مقاومة الطلاء للتآكل لأنه غير منفذ للتآكل. الغازات أو السوائل التي قد تعمل على تآكل المعدن الموجود أسفل الطلاء؛ لقد تم اختبار الصفائح النانوية فائقة الرقة بنجاح كطبقة واقية.

الجرافين شفاف للغاية، لذلك تحافظ الطلاءات على الخصائص البصرية للمعدن؛ لديهم أيضًا مساحة سطح عالية ويعززون التصاقًا كبيرًا بين الحشو النانوي والماتريكس [17]. الجرافين قادر على تحسين معامل الصفيحة المطاطية بنسبة تصل إلى 400,000 حجم% عند إضافته إلى صيغة مركب بوليميد ويمكنه تحسين معامل يونج والقوة القصوى ودرجة حرارة التزجج عند استخدامه لتكوين مركبات بوليمر أخرى.
إذا كان هناك مجال للقلق، فهو أن خصائص السطح يجب أن تكون مصممة لتناسب التطبيق المطلوب، حيث أن شحنة السطح، والمحبة للماء، وقابلية البلل التي يتم تغييرها عن طريق إدراج الجرافين سوف تؤثر على ارتباط الخلية وأداء البوليمر فيما يتعلق بالسطح المطبق [41] ].

من ناحية أخرى، يمكن لأنابيب الكربون النانوية أن تعزز وتعزز تأثيرات ذاكرة الشكل، ويمكن أن تحسن استعادة ذاكرة الشكل القائمة على الكهرباء، ويمكن استخدامها لإنشاء أنظمة مركبة معقدة يمكن ضبطها لأغراض محددة وتعزيز قدرة بوليمر ذاكرة الشكل على الاستجابة. [4]. غالبًا ما يتم اختيار المعادن وأشكالها الأكسيدية في تصنيع الأجهزة الإلكترونية [5]، وبسبب موصليتها، يمكن أن يتأثر بعضها، مثل الفريت، بالمغناطيس.

يتيح ذلك تحويل ذاكرة الشكل حيث يمكن للجزيئات المعدنية أن تولد حرارة عند تعرضها لمجال مغناطيسي قوي جدًا. إذا كان هناك عيب كبير، فهو أن البوليمرات والمعادن لها خصائص واجهة مختلفة تجعلها غير متوافقة إلى حد ما للاستخدام كمواد حشو. بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن محاذاة مادة الحشو يمكن أن تؤثر على البوليمر أيضًا.
على سبيل المثال، مع إضافة أنابيب الكربون النانوية إلى بوليمر ذو ذاكرة ذو شكل لدن بالحرارة، تتماشى أنابيب الكربون النانوية مع اتجاه القوة المطبقة على البوليمر. أدى ذلك إلى تغيير في استقرار الشكل العام، وأثر على كيفية استعادة البوليمر إلى شكل دائم، وتغيير التوزيع البلوري داخل مصفوفة البوليمر [42]. إن تأثيرات ذاكرة الشكل على الشفاء الذاتي غير كافية عند تطبيقها على القطع العميقة وعلى هذا النحو تتطلب استخدام طرق أخرى للوقاية من التآكل [43]. أحد الأساليب الأكثر شيوعًا لتعزيز الوقاية من التآكل هو تضمين مثبطات التآكل في المصفوفة؛ يمكن أن تعمل هذه كعوامل علاجية وبالتالي تتسرب إلى أي عيوب، مما يسمح بقمع التآكل.

بالنسبة للطلاءات التي تحتوي على مثبطات، يتم تحديد الشفاء من خلال تثبيط التآكل مقابل قدرة الطلاء على إصلاح خصائص حاجز المادة الأساسية وبالتالي فهي تفاعلات لا رجعة فيها، وتكون كمية المثبطات الموجودة في المادة الأساسية محدودة، حيث أن الكميات الكبيرة ستؤدي إلى فقدان خصائص المادة الأساسية المطلوبة. توفر حركة مصفوفة الطلاء استعادة الحماية من التآكل للطلاء وعادة ما تبدأ من خلال استخدام الحرارة أو الضوء. يسمح التسخين فوق Tg بالإغلاق المادي حيث أن الطلاء من شأنه أن يخفف ويؤدي إلى تأثيرات ذاكرة الشكل وبالتالي استعادة خصائص الحاجز جزئيًا؛ يمكن تعزيز هذه العملية بشكل أكبر من خلال مكون استشعار التآكل القادر على تحديد موقع الضرر وعلاجه أو على الأقل منع المزيد من الضرر المحتمل [44].

تشتمل بعض مثبطات التآكل على البنزوتريازول، أو 8-هيدروكسي كينولين، أو مثبطات تعتمد على الأسيريوم. تتسرب مثبطات التآكل بعد حدوث الضرر لتشكل طبقة حاجزة على السطح المكشوف. تعمل التركيزات العالية من مثبطات التآكل على تعزيز مقاومة التآكل بشكل أكبر ولكنها قد تسبب انخفاضًا في الخصائص الميكانيكية. يبدو أن مثبطات التآكل لا تؤثر على معدل اختراق الماء للمصفوفة؛ على هذا النحو، فإن الضرر الذي تم شفاءه قد يسمح بحدوث التآكل، خاصة في المناطق التي حدث فيها الضرر من قبل [24].

تم تصميم المثبطات عادةً لتدوم حوالي 6 إلى 8 سنوات، وبعبارة أخرى، على الأقل حتى فترة الصيانة التالية. عادةً ما تمتص الطلاءات العضوية الماء عن طريق العيوب في المسام داخل الطلاء حيث قد تنفصل الأصباغ المثبطة وتذوب [45]. يتم استخدام التريازول والثيازول بشكل عام كمثبطات لتآكل الألومنيوم، خاصة بدلاً من العوامل السامة المضادة للتآكل القائمة على الكروم. 2-يفضل مركب ميركابتوبنزوثيازول (MBT) لأنه يمتص أسطح سبائك الألومنيوم ليشكل طبقة رقيقة واقية؛ ومع ذلك، فإن MBT ومثبطات التآكل الأخرى لا تعمل بشكل جيد مع طلاء البوليمر حيث يمكنها إلغاء تنشيطها ولا توفر الحماية المطلوبة من التآكل [46].

تعد طلاءات الكرومات بمثابة المانع الأساسي للتآكل، ويمكن أن تؤدي المستويات العالية إلى إبطاء معدل نمو التشققات ولكنها يمكن اعتبارها ضارة بالبيئة [45]. إن إضافة كبسولات صغيرة أو نانوية لديه إمكانية تقليل خصائص الحاجز اعتمادًا على حجم الحاوية أو إذا كانت الحاوية غير متوافقة مع المصفوفة. تلعب آلية الزناد المطلوبة دورًا قويًا في تحديد كيفية تغليف المانع، إلى جانب نوع المصفوفة والمثبط الذي سيتم استخدامه.

الطرق الشائعة للتنشيط هي التغيرات المحلية في الرقم الهيدروجيني، والتمزق الميكانيكي، والتبادل الأيوني. يحدث التبادل الأيوني في حاويات تحتوي على أنيونات مثبطة للتآكل يتم إطلاقها، مما يسمح لأنيونات أكثر عدوانية، مثل الكلوريد، باستبدالها [46]. إذا تم خلط المثبط مع الطلاء، يذوب المثبط في المحلول ويخلق مسام دقيقة عند تطبيق المحلول كطلاء.

الأطر المعدنية العضوية هي نوع من طرق التغليف حيث يتم توصيل المعادن بواسطة روابط عضوية. وهي تعمل عن طريق إطلاق المانع لتشكيل طبقة امتصاص على السطح المكشوف، ومن ثم يعمل الإطار المعدني العضوي نفسه على إعاقة أي اختراق بواسطة الإلكتروليتات أو المزيد من التآكل حول المنطقة المصابة. تتمثل القدرة الرئيسية المرغوبة لأي كبسولة في الإطلاق المتحكم فيه للمثبطات، حتى لا تستهلك العامل المحدود داخلها قبل الأوان، مما يمنح الطلاء عمرًا أطول في التطبيق [47].

التخزين السليم لمثبطات التآكل يقلل من التسربات، ويمنع المثبطات من التفاعل مع المصفوفة، ويمكن أن يحسن كمية المثبطات المخزنة داخلها. بشكل عام، الحاويات المفضلة لمثبطات التآكل هي الجسيمات النانوية التي تحتوي على تجاويف نانوية كبيرة، ولها مساحات سطحية كبيرة، ومستقرة للغاية، وذات كثافة منخفضة. والحاويات المجوفة أكثر قدرة بكثير على تخزين كميات كبيرة من المثبطات مقارنة بالناقلات الأخرى. مواد الحاوية النموذجية هي كربونات الكالسيوم، وأكسيد التيتانيوم، وأنابيب الهالويسيتينانو، والسيليكا المسامية، وأكسيد السيريوم.

عادةً ما يتم تشغيل معظم طرق الإطلاق بسبب تلف كيميائي أو تغيرات في الرقم الهيدروجيني، حيث أنها من الأسباب الشائعة لتلف المعادن. تتمتع الحاويات غير العضوية بميزة القدرة على الانتشار بسهولة أكبر في جميع أنحاء مصفوفة البوليمر وقد يكون لها خصائص إضافية مضادة للتآكل [48]. يمكن أن يتم تشتيت الكبسولات التي تحتوي على عامل شفاء عبر مصفوفة بوليمر، وعندها قد يؤدي تلف المصفوفة إلى تحفيز التحلل الذاتي. الشفاء عن طريق التسبب في حدوث البلمرة من العوامل الموجودة داخل الكبسولة.

الخصائص المرغوبة لمثل هذه الكبسولة هي العمر الافتراضي الطويل، والقوة اللازمة للحفاظ على الاستقرار الهيكلي حتى يحدث الشفاء الذاتي، والقدرة على إظهار ارتباط ممتاز بالمصفوفة المضيفة. إن تطوير الكبسولات النانوية والميكرونات الفرعية يمكن أن يسمح بتباعد خلالي أصغر. تؤثر حشوات الجسيمات بشكل كبير على الخواص الميكانيكية للمادة، واعتمادًا على الحشو، قد تؤثر في بعض الأحيان على البوليمر بشكل مفيد، مثل زيادة صلابة الكسر؛ وفي أوقات أخرى، قد تعمل بشكل سلبي مثل تقليل معامل المرونة أو قوة الشد النهائية (لوحظ أن هذه التأثيرات السلبية تحدث مع زيادة تركيز الكبسولة في الكبسولات الكبيرة) [49].

تتمثل المزايا الرئيسية لإدراج الكبسولات الدقيقة أو الأنابيب التي تحتوي على عوامل علاجية في القدرة على إغلاق الجرح باستخدام الحد الأدنى من المواد؛ يمكن أن تعمل الألياف بنفس المستوى حتى بعد الاستخدام المتكرر بفضل الاسترداد المقيد الذي يؤدي إلى برمجة التوتر المتجددة. باستخدام استعادة الإجهاد، من الممكن فرض إغلاق الشق أو القطع داخل المصفوفة [50]. تُفضل الكبسولات الدقيقة للحماية من التآكل على المدى القصير.

عند حدوث الضرر، تتحلل الكبسولة الدقيقة، مما يسمح لعامل الشفاء بالتفاعل مع الركيزة المعدنية لتشكيل طبقة تحويل تخميلية؛ وهذا يوفر وقتًا للشفاء ويمنع المزيد من التآكل.

هذا يعني أن الشفاء عبارة عن عملية من خطوتين تتفرق فيها الكبسولات الدقيقة لتشكل طبقة خاملة تعمل على تحسين قوة الالتصاق ومقاومة التآكل للركيزة، ومن هناك، يمكن بعد ذلك تسخين المصفوفة لبدء تأثير ذاكرة الشكل لإغلاق المنطقة المتضررة. 51]. يمكن للمحفز المغلف، حيث يوجد حبيبة بادئ وحبيبات راتنجية، أن يعمل على تحفيز الشفاء الذاتي في مركب بوليمر؛ وقد تم اختبار ذلك في بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان بنجاح. يمكن أن تعمل الألياف الزجاجية المجوفة المكونة من البورسليكات ككبسولات لاحتواء الشفاء السائل. العوامل، قادرة على استعادة ما يصل إلى 97٪ من قوة الانثناء الأصلية، وهي أكثر قدرة على تخزين عوامل الشفاء لكل حجم، ويمكن استخدامها كوسيلة للكشف البصري عن الضرر، ولكن هذه الألياف محدودة حيث يجب كسرها أولاً لتوزيع العوامل، ويمكن أن تتمدد الألياف تحت الحرارة مما قد يؤدي إلى تلف المصفوفة [52].

هناك مادة أخرى مقترحة للطلاء المضاد للتآكل وهي مواد حشو ذات نسبة عرض إلى ارتفاع عالية، مثل إضافات الطين. أحد أنواع الطين المحددة المثيرة للاهتمام هو طين المونتموريلونيت، وهو طين الصوديوم الذي تم تعديله عضويًا مما أدى إلى توافق أفضل وتعزيز أعلى لمصفوفات البوليمر؛ يحتوي على بنية بلورية ثنائية الأبعاد مبللة بصفيحة ثماني السطوح من الألومينا بين ورقتين من رباعي السطوح من السيليكا؛ تؤدي طبقات التراص هذه إلى فجوات فان دير فال [53]. طين المونتموريلونيت (كما هو موضح في الشكل 16) مشحون بشحنة موجبة، والذي، عند إضافته إلى طلاء البوليمر، يعوض الشحنة السالبة الزائدة عن طريق امتصاص المعادن القلوية على الصفائح الدموية الطينية مما يخلق طبقة محبة للماء. نوع من الطين له معلقات مستقرة في الماء.

عند نقطة معينة من التركيز، تشكل هذه المعلقات الطينية هلامًا عالي اللزوجة في الماء حيث يكون حشو الحجم محشورًا أو يحتوي على شبكة مترشحة من جزيئات الطين التي يمكن ملاحظتها من خلال السلوك الصلب الزائف الذي يظهره الهلام؛ ومن الجدير بالذكر أن المركبات النانوية المصنوعة من البوليمر والطين قادرة أيضًا على إظهار عملية الجيل بعد الوصول إلى تركيز حرج من الطين. عند إضافته إلى طلاء البوليمر، يجب جعل طين المونتموريلونيت أكثر محبة للعضوية من خلال استبدال الفلزات القلوية بمواد خافضة للتوتر السطحي الكاتيونية عادة من أيونات ألكيل الأمونيوم الأولية والثانوية والثالثية والرباعية حيث أن تعزيز البوليمرات غير القطبية يستلزم إضافة المتوافقات.

يمكن تحسين الخواص الميكانيكية والفيزيائية والحرارية للمركبات النانوية المصنوعة من البوليمر والطين من خلال تشتت وتقشير الصفائح الدموية في جميع أنحاء المصفوفة [54]. على وجه التحديد، تسمح الحشوات للبوليمر بتحقيق معامل أعلى، وزيادة في الثبات الحراري والموصلية، ومقاومة أفضل للمذيبات والتوصيل الأيوني، وتحسين التخميل الذاتي وخصائص الحاجز [53]. يبدو أن إدراج الطين في مصفوفة البوليمر له منحنى جرس من حيث الفعالية، حيث أن كثافة تيار التآكل لبوليمر بنسبة 1٪ بالوزن من الطين تكون أقل من كثافة البوليمر بدون طين، ولكنها تصل إلى نفس قيمة وزن الطين. نسبة الطين تصل إلى 10%.

تُظهر الطلاءات ذات القيم المنخفضة (بين 0 و2٪ بالوزن من الطين) زيادة في الممانعة مقارنةً بطبقة البوليمر العادية، ولكنها تنخفض بشكل ملحوظ عندما تصل نسبة وزن الطين إلى 2٪ بالوزن أو أكثر، وذلك بسبب تجميع الطين وتكتله داخل المصفوفة [54]. بالإضافة إلى ذلك، يؤدي إدراج الطين في البوليمر إلى تحسين معدل البلمرة وكذلك درجة البلمرة، مع تحسين قابلية المعالجة أيضًا حيث تقلل بلمرة التكثيف من لزوجة محلول التفاعل [53]. يتم إعاقة حركة سلسلة البوليمر بواسطة الطين الموجود داخل المصفوفة، ويضفي الطين أيضًا مسامية أقل وصلابة أكبر حيث أن سلاسل البوليمر متشابكة فيزيائيًا [54]. يعتمد أداء مركبات البوليمر على مادة الحشو المنتشرة في جميع أنحاء المصفوفة؛ على هذا النحو، فإن أحد نقاط التركيز الرئيسية عندما يتعلق الأمر بإضافة الحشوات هو تشتيت المادة بطريقة تمنع التكتل [53].

6. التصاميم

قد تساعد تأثيرات ذاكرة الشكل على الشفاء الذاتي عن طريق تقريب أسطح الشقوق من بعضها البعض؛ يمكن تحقيق ذلك عن طريق دمج أو دمج نظام ذاكرة الشكل في البوليمر. ومن الأمثلة على ذلك الأسلاك المغطاة بالبوليمر، حيث إذا تشكل صدع في البوليمر، فإن تأثير ذاكرة الشكل الناتج عن السلك يجبر الشق على الإغلاق، وقد تقوم الكبسولات الموجودة في جميع أنحاء البوليمر بإطلاق المواد الكيميائية البوليمرية ذاتية الشفاء لإغلاق الشق، لذلك طالما أن الشق موجود في منطقة حيث يمكن للسلك أن يمارس تأثير ذاكرة الشكل [55]؛ يظهر مثال في الشكل 17.

عادة ما يتم تحفيز الشفاء الذاتي عن طريق الحرارة، مما يعني أن العملية الاحتكاكية التي يمكن أن تولد حرارة كافية لجلب البوليمر إلى حالة ذوبان لزجة مرنة ستمكن البوليمر من إعادة الارتباط والإصلاح. يعتمد الشفاء الناتج عن التسخين في المواد الحرارية على التشابك بين مجموعات البوليمرات غير المتفاعلة، حيث يتم تطبيق التسخين حتى تتمكن الجزيئات الموجودة داخلها من الانتشار المتبادل مع بعضها البعض، وبالتالي السماح لأي مجموعات متبقية بالتفاعل. متطلبات عوامل الشفاء المتصلبة بالحرارة هي أنه يجب ربطها بشكل عكسي بالشبكة المتشابكة عندما تكون تحت درجة حرارة الشفاء (لتقليل التأثيرات التي قد تحدثها على الخواص الميكانيكية)، ولكن بمجرد أن تكون فوق درجة حرارة الشفاء، تصبح متحركة لتمكين الانتشار عبر الكراك، و لن تتداخل إضافة جزيئات السلسلة الخطية مع الخواص الميكانيكية للمصفوفة.

إذا كانت التشققات وفقدان القوة نتيجة لكسر جزيئات أو تغيرات أخرى على المستوى الذري، فيجب أن يتم الإصلاح من خلال التفاعل لإعادة تجميع الجزيئات المذكورة، أو بمعنى آخر، يجب أن يحدث تفاعل عكسي. يتم تقليل تدهور البوليمر إلى الحد الأدنى إذا حدث معدل الاسترداد بنفس وتيرة التدهور، ولكن درجات الحرارة المرتفعة مطلوبة حتى يحدث الشفاء الذاتي عن طريق التفاعلات الكيميائية القابلة للعكس. عند تطبيق الشفاء الذاتي بوسائل خارجية، ليست المصفوفة هي التي تعمل على شفاء نفسها، بل عوامل الشفاء المغلفة، التي يتم تخزينها في شكل إما "خط أنابيب" أو كبسولة صغيرة يتم تدميرها، ويتم إطلاق العوامل المذكورة للتصدع الصحي [31].

تجدر الإشارة إلى أنه إذا تجاوزت درجات الحرارة الحد الذي يستطيع البوليمر شفاءه، فسيؤدي ذلك إلى تدهور البوليمر وعدم قدرته على أداء وظيفته بشكل صحيح. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود خلل في طلاء البوليمر والذي قد يسمح بحدوث تآكل في المعدن الموجود أسفله يمكن أن يؤدي إلى فقدان التصاق الطلاء وتقليل سلامة المعدن. يكون الشفاء الذاتي عن طريق عملية التفاعل الكيميائي عرضة للتفاعلات الجانبية التي قد تقلل من خصائص الشفاء أو ذاكرة الشكل. يمكن للآليات الفيزيائية والكيميائية في بوليمرات الذاكرة الشكلية عكس التشوه الميكانيكي الناتج عن الإجهاد أو الانفعال بعدة طرق، وأكثرها شيوعًا وأسهلها هو تسخين المادة، دون الحاجة إلى حدوث تفاعل كيميائي.

تستفيد هذه العملية من درجات حرارة التزجج المتعددة (Tg) أو درجات حرارة الانصهار (Tm) الموجودة داخل البوليمر، حيث يذوب البوليمر جزئيًا ويمكن أن يتصلب لاحقًا، ولكن يحافظ جزء مختلف من الكتلة على شكل صلب، مما يتيح كلا السلالتين من التعافي والاحتفاظ بالشكل [19]. وكما ذكرنا سابقًا، يتم إحداث التحولات في سبيكة ذاكرة الشكل من خلال التسخين؛ وهذا مدعاة للقلق بشأن تطبيق بوليمرات ذاكرة الشكل كوسيلة للحماية من التآكل حيث قد يكون لها درجات حرارة مختلفة للحث على التحول. ربما يتم تخفيف هذا القلق من خلال القيد المتمثل في أن معظم سبائك ذاكرة الشكل الحالية لها درجات حرارة انتقالية أقل من 100 درجة؛ وبالتالي، يمكن أن تعمل البوليمرات كوسيلة لتثبيط التآكل [11].

على سبيل المثال، تتشكل معظم مقاربات DA عند درجات حرارة تبلغ حوالي أو أقل من 90 درجة وتفصل درجات الحرارة من 110 إلى 130 درجة. تحدث عملية شفاء البوليمرات المشتركة DA التي تحتوي على فوران/ماليميد عند نطاق درجة حرارة يتراوح من 120 إلى 150 درجة حيث يؤدي ذلك إلى إزالة الترابط الجزئي وبالتالي يعزز الحركة الجزيئية [39]. لذلك، يمكن للبوليمرات أن تتطابق مع نطاق درجات حرارة سبائك ذاكرة الشكل وتحفز الشفاء ضمن هذا النطاق؛ تكمن المشكلة إذن في الضبط الدقيق لتتناسب مع درجات الحرارة التي يحدث فيها تأثير ذاكرة الشكل لكل من البوليمر والسبيكة.

هناك عدة طرق يمكن من خلالها تحفيز هذه العملية، واحدة من أسهلها هي مزج البوليمرات، حيث أن زيادة Tg لمزيج البوليمر بشكل عام تتبع الزيادة في تركيز البوليمر المشترك الأعلى Tg [38]. بدلاً من ذلك، يمكن أن يؤثر تضمين الفواصل في بوليمر على Tg، على سبيل المثال، مادة البوليمر المعتمدة على أبو كابرولاكتون لها درجة حرارة انصهار أو Tm تبلغ 51.7 درجة، لكن إضافة الفواصل تقللها إلى 49.6 درجة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لوحدات المباعد أن تعمل على تأخير تبلور البوليمر أو تعزيز التبلور في حالة وجود بوليمرات قادرة على تكوين أجزاء بلورية مرتبطة بالهيدروجين، مثل البوليوريا [19]. يمكن للمواد الأخرى، مثل أنابيب الكربون النانوية أو حشوات الجرافين النانوية، أن تؤثر أيضًا على Tg لمزيج البوليمر، على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي إضافة 1% بالوزن من الجرافين إلى مزيج إيبوكسي إستر-سيلوكسان يوريا بوليمر إلى زيادة Tg من 95 إلى 115 درجة، كما هو مبين في الرسم البياني في الأشكال 18 (أ) – 18 (ج) [17]. عندما يحدث الحد الأقصى لظل الخسارة، tan δ، للانتقال عبر نطاق من درجات الحرارة، يمكن اعتباره Tg للمادة البوليمرية من حيث صلتها بالطاقة الحرارية اللازمة لإحداث تغييرات في الجزيئات على المستوى المجهري [56].

لذلك، قد تؤدي إضافة الجرافين إلى زيادة Tg للمادة، لكن الأمر ليس واضحًا تمامًا حيث يبدو أن نسبة الوزن المضافة يمكن أن تؤثر على البوليمرات بشكل مختلف، كما هو موضح في الرسوم البيانية أعلاه. هناك حد أقصى tan δ معروض؛ يُظهر الرسم البياني (ج) الحد الأقصى الثانوي tan δ وهو أحد الاعتبارات الأساسية وهو واضح نسبيًا في أن الزيادة في وزن٪ الجرافين من 0 إلى 2٪ بالوزن تؤدي إلى زيادة Tg من 95 إلى حوالي 120 درجة. في المقابل، يُظهر الرسم البياني (ب) أول tan δ الحد الأقصى، حيث يبدو أن إضافة الجرافين بشكل عام تعمل أيضًا على خفض Tg، كما يتضح من 1 و 2٪ بالوزن لهما قيمة Tg أقل؛ ومن الجدير بالذكر أيضًا أن زيادة نسبة الوزن تجعل Tg أقرب إلى البوليمر الأنيق [17]؛ ويمكن توضيح ذلك بسهولة أكبر في الجدول 4. وتدفع الأسواق نحو تطوير سبائك ذاكرة الشكل ذات درجة حرارة عالية قادرة على تحويل درجات حرارة أعلى بكثير من 100 درجة.

ومع ذلك، فإن أي محاولات لتشكيل مواد مستقرة أعلى من 100 درجة تكون محبطة بسبب مسألة أن التعرض لكميات كبيرة من الطاقة الحرارية يؤثر على العمليات المعتمدة على المعدل التي تحدث داخل المادة وبالتالي يؤثر على استقرار البنية الدقيقة، ومقاومتها للتشوه، والانتعاش، والمقاومة البيئية. [11]. مطابقة التطورات كانت تطوير بوليمرات ذاكرة الشكل ذات درجة الحرارة العالية. أحد الأمثلة على ذلك هو بوليميد عالي الحرارة ذاتي الشفاء والذي تبلغ درجة حرارته التشغيلية 243 درجة إذا تم دمج البوليسترين في البوليمر [37]. وبطبيعة الحال، يتم تطوير المزيد من الأساليب الجديدة التي يمكن أن تزيد من تحسين التطبيقات الممكنة لذاكرة الشكل البوليمرات.

ومن الجدير بالذكر أنه في البيئات التي قد تتعرض فيها المادة لظروف درجات حرارة منخفضة، قد لا يحدث الشفاء الذاتي أو يكون غير كافٍ تجاه الضرر الذي تلقاه؛ وبالتالي، في مثل هذه البيئات التي يمكن تطبيقها فيها، قد يتطلب الأمر استخدام عوامل قادرة على التسخين الذاتي للمادة لتحقيق التأثيرات المرغوبة. ولذلك لا بد من ابتكار وسيلة أخرى لبدء الشفاء الذاتي؛ ومن الطرق السهلة لتحقيق ذلك استخدام الأشعة تحت الحمراء، أو إشعاع الميكروويف، أو أشكال أخرى من الإشعاع، اعتمادًا على المادة المختارة، على الرغم من أن هذا قد يحدث حتى في درجة حرارة الغرفة [52].

ومن المفيد أن استخدام الموجات الدقيقة أو الأشعة تحت الحمراء لتنشيط آلية الشفاء الذاتي يمكن أن يتم عن بعد وعلى منطقة معينة فقط دون التأثير على السطح المحيط، حيث يعمل على الفور تقريبًا، من الثانية التي يتم فيها تشغيل الضوء إلى لحظة إطفائه [57]. على الرغم من أنها لا ترتبط تمامًا بسبائك ذاكرة الشكل، إلا أن الأشعة الميكروويف أو الأشعة تحت الحمراء يمكن أن تعمل أيضًا كآلية تحفيز لسلوك استرداد بوليمر ذاكرة الشكل، ولأنها موفرة للطاقة، ومنخفضة التكلفة، وسريعة في تحفيز سلوك الاسترداد، فإنها تتمتع بجاذبية هائلة لتطبيقات ذاكرة الشكل الأخرى [ 58].

تشتمل بوليمرات ذاكرة الشكل التي تستخدم الأشعة تحت الحمراء أو الموجات الدقيقة كوسيلة للتنشيط بشكل عام على مواد حشو حساسة للضوء، مثل الجسيمات النانوية المعدنية أو البوليمرات المترافقة، ومواد حشو موصلة مثل الجرافين أو أنابيب الكربون النانوية في بوليمرات ذاكرة الشكل المنشطة حرارياً للحث على سلوكيات الاسترداد المرغوبة من المادة [2، 52 ، 57، 58]. على سبيل المثال، تم توزيع أنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران في مصفوفة من البولي يوريثين مما أدى إلى تحسين الحد الأقصى لإجهاد التمدد بنسبة 120%، وقوة الاسترداد بنسبة 100%، وقوة الشد بنسبة 24%، ومعامل الفقد بنسبة الثلث مقارنة بالبولي يوريثين العادي؛ بالإضافة إلى ذلك، فقد مكنت أجهزة الميكروويف من تفعيل تأثير ذاكرة الشكل في مادة البولي يوريثين [2].

هذه البوليمرات التي تنشط آليات الشفاء الذاتي عبر الموجات الدقيقة أو الأشعة تحت الحمراء لها استخدامات مثل الطلاءات السطحية أو الأجهزة الإلكترونية أو الاستخدامات البيولوجية الأخرى وهي جديرة بالملاحظة بشكل خاص للاستخدامات المحتملة في تطبيقات الفضاء الجوي [2، 52]. هناك عامل آخر يجب أخذه في الاعتبار وهو صلابة البوليمرات النموذجية ذاتية الشفاء، والتي تعد أسوأ من شبكات البوليمر التساهمية لأنها يمكن أن تشكل روابط بشكل عكسي، أو بعبارة أخرى، كسر وإصلاح شبكات البوليمر الخاصة بها لتحقيق قدرتها على الشفاء.

إذا أمكن إدخال شبكة تساهمية دائمة إلى شبكة عكسية، فيمكن تحسين الخواص الميكانيكية. عادة، يؤدي القيام بذلك إلى تكوين هيدروجيل، ولكنها تحتوي على كمية هائلة من الماء داخلها مما يجعلها غير مناسبة كمادة طلاء لأنها يمكن أن تتسرب أو تآكل المادة وتؤثر على خصائصها العامة. يعد التشابك العكسي بين شبكات البوليمر التساهمية والعكسية أمرًا صعبًا، حيث أن المواد المترابطة غير قابلة للامتزاج وتتطلب عادةً خلط المذيبات المشتركة؛ غالبًا ما تؤدي محاولة تكوين شبكة بوليمرية "جافة" إلى فصل الطور اللزج المرن.

إحدى المحاولات البارزة لتشكيل شبكة "جافة" هي تصنيع بوليمرات متشابكة متفرعة بشكل عشوائي قادرة على دعم الروابط الهيدروجينية العكسية بالإضافة إلى الروابط التساهمية الدائمة، والتي تجبر الخلط على المستوى الجزيئي دون فصل الطور اللزج المرن أو الحاجة إلى المذيبات المشتركة. تم تشكيل هذا من مزيج من الديامينات وحمض الأكريليك اللذين يشكلان شبكة فوق الجزيئية مع وصلات أميد-أميد أو وصلات أميد-كربوكسيل. تؤدي التشوهات الصغيرة في مادة المطاط الصناعي الهجين فقط إلى كسر وإعادة تشكيل الروابط الهيدروجينية، وتؤدي التشوهات الأكبر إلى تجمد كبير على مقياس من 1 إلى 1000 ميكرومتر يحافظ على سلامة المادة وله طاقة كسر تبلغ 13500 جول/م2، وهو ما يشبه المطاط الطبيعي.

يمكن أن يحدث الشفاء الذاتي في درجة حرارة الغرفة، ويمكن أن يتمتع بعد التعافي بقوة شد مماثلة لمعظم اللدائن الأخرى عند 4 ميجا باسكال. لسوء الحظ، فإن التطبيقات التي قد تفكر في تثبيط التآكل للمواد ذات ذاكرة الشكل ستكون محدودة نظرًا لأن شبكة البوليمر لديها درجة Tg من 4-14 وتعمل كمطاط مطاطي في درجة حرارة الغرفة، وبالتالي ستتطلب التعديل والتضحية ببعض خصائصها لتعمل كطلاء [59]. التطور الآخر لمركبات ذاكرة الشكل هو مركبات ذاكرة ثلاثية الشكل.

يمكن أن تتغير مركبات البوليمر هذه إلى شكلين مؤقتين آخرين قبل أن تتعافى إلى الشكل الأساسي الدائم عندما يتم تشغيل سلوك الاسترداد الخاص بها، وبالتالي تؤدي حركات الاسترداد المعقدة بشكل أفضل بكثير من مركبات ذاكرة الشكل التقليدية. يمكن تحقيق مراحل الانتقال هذه إما من خلال سلسلة من درجات الحرارة التي سيتم فيها تبديل الأشكال أو قيمة درجة حرارة فردية تحدث فيها التغييرات [60]. إن سلوك التحول المرحلي داخل البوليمر هو ما يؤثر على عدد المواضع المؤقتة التي قد يتخذها البوليمر ضمن دورة ذاكرة الشكل الخاصة به، مما يعني أن عدد درجات الحرارة الانتقالية داخل مزيج البوليمر يؤثر على عدد الأشكال التي يمكن أن يتخذها وبالتالي يعني أن الشكل الرباعي أو أكبر يمكن أن تكون مركبات ذاكرة الشكل ممكنة. النهج الأساسي لتحقيق ذلك هو من خلال بوليمر ذو مرحلة واسعة ومفردة من انتقال سلسلة البوليمر، حيث تتطلب زيادة تنوع المونومر تركيبًا أكثر دقة لمادة البوليمر المرغوبة [42].

من خلال الجمع بين سبائك ذاكرة الشكل وبوليمرات ذاكرة الشكل لتشكيل مركب ذاكرة الشكل، يمكن للمرء تشكيل مركب ذاكرة الشكل بحركات ثلاثية عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد لبوليمر ذاكرة الشكل حول سبيكة ذاكرة الشكل [3]. ومع ذلك، فمن الجدير بالملاحظة أن الدراسات حول المادة تشير إلى أن التشوه يقتصر بشكل عام على نطاق حول المنطقة المرنة الخطية وأن الصلابة فوق درجات الحرارة الانتقالية منخفضة بما يكفي لتعزيز الزحف تحت التحميل الخارجي؛ أيضًا، بالنسبة لبعض بوليمرات الذاكرة ثلاثية الشكل، يؤدي التمدد الحراري للمركب إلى قيم تشوه أعلى بكثير من المعتاد عند درجات الحرارة المرتفعة. تركز التطورات في تصحيح مشكلات مركبات البوليمر الذاكرة ثلاثية الشكل على البوليمرات المستخدمة في إنتاج المواد، حيث أن معظم البوليمرات ثلاثية الشكل -يتم إنشاء مركبات ذاكرة الشكل عن طريق مزج البوليمر.

يعد مزج البوليمر الخطوة الأكثر أهمية حيث أن الهدف هو إنشاء مركب من البوليمرات القابلة للامتزاج حرارياً مع بعضها البعض؛ خلاف ذلك، تتشكل واجهات ضعيفة أو منفصلة عند الحدود، مما يؤدي إلى إضعاف الخصائص العامة للمركب المحتمل، وبالنظر إلى أن معظم الراتنجات والمواد البلاستيكية، لسوء الحظ، غير قادرة على المزج حرارياً، فإن العامل الضروري في تطوير مركبات بوليمرية أفضل ذات ذاكرة ثلاثية الشكل هو تحديد مواد قادرة على المزج بفعالية [60].

7. الخاتمة

تمثل البوليمرات فرصة محتملة في تثبيط التآكل، لأنها قادرة على مطابقة أو تجاوز الطريقة التقليدية لإدراج عناصر مثل الكروم الخطير لمنع التآكل. ولكن نظرًا لأن البوليمرات خاملة بطبيعتها للبيئة، فإنها تخاطر بفقدان تدريجي للوظيفة بسبب التكسير الدقيق، وبالتالي، من المرغوب فيه استخدام بوليمرات قادرة على الإصلاح الذاتي مثل مزيج بوليميد-ب-بوليوريا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تعزيز البوليمرات ذاتية الشفاء بشكل أكبر باستخدام المواد النانوية أو مواد الحشو الأخرى، حيث يمكنها تحسين توصيل مزيج البوليمر أو العمل على تحسين أوقات استجابة البوليمرات ذات ذاكرة الشكل. من المرجح أن تركز التطورات المستقبلية فيما يتعلق ببوليمرات ذاكرة الشكل على تصميم مزيج البوليمر نحو الهدف المفضل من خلال إضافة مواد حشو معينة، مثل الكبسولات الدقيقة، أو البدء بشكل انتقائي في عملية الشفاء الذاتي أو تأثير ذاكرة الشكل، مثل تطبيق الأشعة تحت الحمراء أو إشعاع الميكروويف عبر منطقة معينة. المنطقة من خلال إدراج، على سبيل المثال، أنابيب الكربون النانوية. يجب أن تسمح هذه التطورات بطبقة خارجية مصممة خصيصًا للفضاء، وخاصة الهياكل القابلة للنشر، أو الروبوتات وغيرها من التطبيقات، مثل المحركات. بشكل عام، المناطق التي لن يكون فيها بوليمر ذاكرة الشكل وحده قوة كافية أو خصائص مادية أخرى تمتلكها سبيكة ذاكرة الشكل مع الحفاظ على طلاء مانع للتآكل أرخص وأقل سمية من شأنه أن يحقق الاستخدام الأكثر فعالية لطلاء بوليمر ذاكرة الشكل.

توافر البيانات

البيانات الداعمة لمراجعة الأدبيات هذه متاحة من مؤلفها المقتبس من المجلات الموجودة في قسم المراجع في المراجعة. يتم الاستشهاد بها في الأماكن ذات الصلة داخل النص كمراجع [1-60]. بالنسبة للأشكال والجداول، يمكن العثور على المراجع داخل الجدول أو أسفل الشكل في النص الذي يصف الشكل. تم استخدام الأشكال 2، 11، 15، 16، و18 بإذن المؤلف.

تضارب المصالح

يعلن المؤلفون عدم وجود تضارب في المصالح من شأنه أن يؤثر على الورقة.

مراجع

[1] FF Li وYJ Liu وJS Leng، "تقدم بوليمرات ذاكرة الشكل ومركباتها في تطبيقات الفضاء الجوي،"Smart Materials and Structures، المجلد. 28، لا. 10، مقالة 103003، 2019.

[2] كيه كيه باتيل ور. بوروهيت، "تحسين ذاكرة الشكل والخصائص الميكانيكية لمركبات بوليمر/MWCNTs ذات ذاكرة الشكل الناتجة عن الموجات الدقيقة،" MateriaToday Communicationsons، المجلد. 20، مقالة 100579، 2019.

[3] R. Matsui، K. Takeda، H. Tobushi، و EA Pieczyska، "الخصائص الميكانيكية والموضوعات المتقدمة في سبائك ذاكرة الشكل والبوليمرات،" Journal Theoreticalcal and appliMechanicsics (بولندا)، المجلد. 56، لا. 2، ص 447-456، 2018.

[4] H. Luo, Z. Li, G. Yi et al., "مركبات بوليمرية ذات ذاكرة على شكل أنابيب كربون نانوية متعددة الاستجابة للمحفزات،" MaterialsLetters، المجلد. 137، ص 385-388، 2014.

[5] M. Lei، Z. Chen، H. Lu، and K. Yu، "التقدم الأخير في مركبات البوليمر ذات ذاكرة الشكل: الأساليب والخصائص والتطبيقات والآفاق"، NanotechnoloReviewsews، المجلد. 8، لا. 1، ص. 327-351، 2019.

[6] ZG Wei, R. Sandstrom, and S. Miyazaki، "مواد ذاكرة الشكل والمركبات الهجينة للأنظمة الذكية: الجزء الثاني من المركبات الهجينة لذاكرة الشكل"، مجلة علوم المواد، المجلد. 33، لا. 15، المادة 230586، الصفحات من 3763 إلى 3783، 1998.

[7] Y. Liu, Z. Dong, L. Yu, Y. Liu, and H. Li, "تأثير الشيخوخة على تأثير ذاكرة الشكل ومقاومة التآكل لسبائك جديدة تعتمد على Fe-Mn-Si"، مجلة أبحاث المواد ، المجلد. 30، لا. 2، ص 179-185، 2015.

[8] جي إيه لوبيز، إم. بارادو، إي إتش بوكانيجرا، جي إم سان خوان، وم. L. Nó، "تأثير المصفوفة والمعالجة الحرارية على التحول المارتنسيتي في مركبات المصفوفة المعدنية،" علوم وهندسة المواد A، المجلد. 481-482، لا. 1-2 ج، الصفحات من 546 إلى 550، 2008.

[9] H. Farhat، R. Griffin، INA Oguocha، و R. Evitts، "دراسة سلوك التآكل لسبائك ذاكرة FeNiCoAlTashape في محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 3.5% بالوزن،" هندسة التآكل والعلوم والتكنولوجيا، المجلد. 53، لا. 8، ص 611-616، 2018.

[10] AO Moghaddam، M. Ketabchi، و R. Bahrami، "نمو الحبوب الحركية وذاكرة الشكل وسلوك التآكل لسبائك ذاكرة الشكل المستندة إلى النحاس بعد المعالجة الميكانيكية الحرارية،" جمعية المعاملات المعدنية غير الحديدية في الصين، المجلد. 23، لا. 10، ص 2896-2904، 2013.

For more information:1950477648nn@gmail.com