مروری بر مواد خودترمیم شونده پلیمری و كاربردهاي آن ها در صنعت
الموضوعات :
ستار محمدی اسفرجانی
1
(گروه مهندسي مكانيك)
الکلمات المفتاحية: مواد خودترمیم شونده, پوشش های خودترمیم شونده, پلیمر, مواد مركب,
ملخص المقالة :
در چند دهه اخير استفاده از مواد خودترمیم شونده در شاخه های متفاوت علوم مواد، پلیمر و مکانیک روندی رو به رشد داشته است، به گونه ای که کاربرد صنعتی نیز پیدا کرده اند. امروزه اين مواد در بخش عمران، معماري، مكانيك، پزشکی و… استفاده مي شوند. مواد خودترمیم شونده به عنوان دسته‌ای از مواد هوشمند مطرح شده‌اند که به صورت خودکار، آسیب سطحی یا درونی آنها ترمیم می‌شود. اين تحقيق مروري بر تحقيقات گدشته با هدف آشنايي با مواد خودترمیم شونده پلیمری و كاربردهاي آن هابا توجه به اهميت آن ها در صنعت انجام مي پذيرد. مرور تحقيقات پژوهشگران نشان داد كه استفاده از فناوري نانو در ساخت پوشش های خودترمیم شونده و مواد سازگار با محيط-زيست مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. امکان انجام ترمیم خودبه خودی در کامپوزیت‌ها و پلیمرها نسبت به فلزات یا سرامیک‌ها بیشتراست که این امر ناشی از ساختار مولکولی ویژه پلیمرها و کامپوزیت‌ها در محدوده دمایی کاربرد آن ها است.با اعمال چرخه های حرارتی متوالی در محدوده دمایی مشخص،بازده زمانی ترمیم میکروترک ها و آسیب های ایجاد شده در کامپوزیت اپوکسی- الیاف شیشه به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد. درصد حجمی ماده ترمیمی در میزان بازیابی بازدهترمیم تعیین کننده است.اميد است اين مقاله در بالابردن آگاهي نسبت به مواد خودترمیم شونده مفيد واقع شود.
1. Eslami-Farsani R., Ebrahimnezhad-Khaljiri H., A Review on Healing and Mechanical Behaviors of Self-healable Polymer Matrix Composites by Extrinsic Healing Methods, Journal of Science and Technology of Composites, 6, 594- 570. 2020.
2. JE C.P., Sultan TH.M., Selvan M.C.P., Irulappasamy S., Manufacturing Challenges In Self-healing Technology for Polymer Composites — A Review. Journal of Materials Research and Technology, 9, 7370-7379, 2020.
3. Zhang S., Dijk N.,Zwaag S., A Review of Self-healing Metals: Fundamentals, Design Principles and Performance. Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.) 33:1167–1179 2020.
4. Odarczenko, M., Thakare, D., Li, W., Venkateswaran, S.P., Sottos, N.R., Sunlight‐Activated Self‐Healing Polymer Coatings, Advanced Engineering Materials. 22, 1901223, 2020.
5. Nissan Motor Corporation Global Website, (Access 02 December 2020): https://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/OVERVIEW/scratch.html.
6. Blaiszik B.J., Kramer S.L.B., Olugebefola S.C., Moore, J.S., Sottos N.R., White S.R., Self-Healing Polymers and Composites, Annual Review of Materials Research, 40, 179-211, 2010.
7. Huang, HJ., Tsai, YL., Lin, SH., Hsu, SH., Smart Polymers for Cell Therapy and Precision Medicine, Journal of Biomedical Science, 26, 73: 2019.
8. Hu D., Pei J., Li, R., Zhang J., Jia Y., Fan Z., Using Thermodynamic Parameters to Study Self-healing and Interface Properties of Crumb Rubber Modified Asphalt Based on Molecular Dynamics Simulation. Frontiers of Structural and Civil Engineering, 14, 109–122, 2020.
9. فقیهی، مرتضی، پوشش¬های نانوکامپوزیتی خودترمیم شونده: مفاهیم و عملکرد. هشتمين كنفرانس فناوري نانو در صنعت برق. تهران. ايران. 18-20 آذر، 1398.
10. Bhushan B., Self-healing Materials and Defense Mechanisms. In: Biomimetics. Springer Series in Materials Science, 279, 2018.
11. Aouadi, S.M, Gu, J., Berman, D., Self-healing Ceramic Coatings that Operate in Extreme Environments: A Review, Journal of Vacuum Science & Technology, A38: 050802, 2018.
12. قائدامینی، نرگس، اشرفی، علی، کریم زاده، فتح اله و رفیعی، زهرا، فرآیند تولید میکرو کپسولهای پلیمری و کاربرد آنها در پوشش¬های ضد خوردگی خود ترمیم شونده، چهارمین کنفرانس ملی تحقیقات نوین در شیمی و مهندسی، شیمی، ماهشهر، 14 آبان، 1394.
13. امامی، مهرسا، الهام، آرام، مهدويان، علیرضا، پلیمرهای هوشمند : 3 -پليمرهاي خودترمیمی. بسپارش. 1: 27-38، 1392.
14. سیدپور، سیدفاطمه، امیری، امین، سیدپور، سیدمحمد، تهيه پليمرهاي خود ترميم شونده با استفاده از نانو كپسول ها. اولين كنفرانس بين الملي نفت و گاز، پتروشيمي و نيروگاهي، تهران، 30 خرداد، 1391.
15. Yoon J.A., Kamada J., Koynov K., Mohin J., Nicolay R., Zhang Y., Balazs A.C., Kowalewski T., Matyjaszewski K., Self-Healing PolymerFilms Based on Thiol-Disulfide Exchange, Reactions and Self-HealingKinetics Measured Using Atomic Force Microscopy, Macromolecules, 45: 142–149, 2012.
16. Stankiewicz A., Szczygieł I., Szczygieł B., Self-healing Coatings in Anti-corrosion Applications, Journal of Materials Science, 48, 8041–8051, 2013.
17. Yabuki A., Urushihara W., Kinugasa, J., Sugano, K., Self‐healing Properties of TiO2 Particle–polymer Composite Coatings for Protection of Aluminum Alloys Against Corrosion in Seawater, Materials and Corrosion, 62: 907-912, 2011.
18. Yabuki A., Okumura K., Self-healing Coatings Using Superabsorbent Polymers for Corrosion Inhibition in Carbon Steel, Corrosion Science, 59: 258-262, 2012.
19. علی بخشی، ایمان، خوش روان، بابک، محسنی، مجید، دادخواه، آرزو، پوشش های پلیمری خود ترمیم شونده بر پایه ی میکروکپسول های حاوی عوامل ترمیم کننده، اولین همایش ملی توسعه تکنولوژی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، اهواز، 30 اردیبهشت، 1389.
20. ميرمحسني، عبدالرضا، عزيزي، مريم، اكبري، مرتضي،راستگار، مرتضي، تهیه و ارزیابی میکروکپسول های پلی اورتان حاوی روغن بزرک، سمينار شيمي كاربردي ايران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران، 1-2 شهریور، 1395.
21. اسلامی فارسانی، رضا، ابراهیم نژاد خالجیری، حسین، مروری بر رفتار ترمیمی و مکانیکی کامپوزیت های زمینه پلیمری خودترمیم شونده به روش های ترمیم غیرذاتی،علوم و فناوری کامپوزیت، 4(6): 549-570، 1398.
22. خلیلی، سیدمحمدرضا، زارعی، محسن، اسلامی فارسانی، رضا، زمانی، محمدرضا. بررسی تجربی رفتار کششی کامپوزیت پلیمری خودترمیم شونده تحت اثر سیکل های گرمایشی، مهندسی ساخت و تولید، 5(2)، 18-25، 1397.
23. اسلامی فارسانی، رضا، محبتی، فاطمه و خسروی، حامد، بررسی تجربی رفتار کششی کامپوزیت های چند لایه الیاف- فلز خود ترمیم شونده با الیاف شیشه توخالی کوتاه، علوم و فناوری کامپوزیت، 4(4): 399-404، 1396.
24. Thakur V.K., Kessler M.R., Self-Healing Polymer Nanocomposite Materials: A Review, Polymer. 69: 369-383, 2015.
25. Wang Y., Pham D.T., Ji C., Nanocomposites for Extrinsic Self-healing Polymer Materials. In: Ponnamma D., Sadasivuni K., Cabibihan JJ., Al-Maadeed MA. (eds) Smart Polymer Nanocomposites, Springer Series on Polymer and Composite Materials, Springer, Cham, 2017.
26. Kausar A., Self-healing Polymer/carbon Nanotube Nanocomposite: A Review.Journal of Plastic Film & Sheeting, 2020.
27. Du W, Jin Y, Pan J, Fan W, Lai S, Sun X (2018) Thermal Induced Shape-Memory and Self-healing of Segmented Polyurethane Containing DiselenideBonds, Journal of Applied Polymer Science,135, 46326, 2018.
28. Li Y., Gao F., Xue Z., Luan Y., Yan X., Guo Z., Wang Z., Synergistic Effect of Different Graphene-cnt Heterostructures on Mechanical and Self-healing Properties of Thermoplastic Polyurethane Composites, Materials & design, 137:438–445, 2018.
29. Lucas S.S., Tapavicza M., Schmidt A., Bertling, J., Nellesen, A., Study of Quantification Methods in Self-healing Ceramics, Polymers and Concrete: A Route Towards Standardization, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 27, 2577-2598, 2016.
