معرفي و تقسيم‌بندي پليمرهاي هوشمند
مواد هوشمند در آينده ايي نچندان دور بازار خوبي را به خود اختصاص خواهند داد و با توجه به خواص خوبي که از خود نشان ميدهند، کاربردهاي زيادي در آينده پيدا خواهند کرد. مطلب زير که به معرفي پليمرهاي هوشمند پرداخته است، توسط دکتر هاشمي مديرعامل شرکت گسترش مواد پيشرفته (وابسته به سازمان گسترش و نوسازي صنايع ايران) به شبکه ارسال گرديده است:
هوشمندي در مواد، خاصيتي است که مختص به گروه خاصي نبوده و در اغلب گروههاي مواد ديده ميشود. پليمرها نيز از اين قضيه مستنثنا نيستند و در برابر محرکهاي مختلف مثل دما، ميدانهاي الکتريکي و ميدانهاي مغناطيسي، عکس‌العملهاي متفاوتي از خود نشان ميدهند. اين پليمرها به گروههاي مختلفي تقسيم مي‌شوند و داراي خواص و کاربردهاي متفاوتي مي‌باشند. در ذيل به معرفي، تقسيم‌بندي، کاربردها و بازار اين مواد به طور مختصر اشاره شده است:
- پليمرهاي فعال الکتريکي (EAP)
مکانيزم هوشمندي در اين مواد، عکس‌العمل در برابر تحريکات الکتريکي خارجي است. اين عکس‌العمل، تغيير در ابعاد و هندسه ماده را شامل مي شود.
اين پليمرها که در سال 1990 شناخته شده اند، کاربردهاي زيادي در پزشکي، صنعت و مهندسي عمران دارند. اين پليمرها به دو دسته عمده تقسيم مي‌شوند:
الف) پليمرهاي فعال الکتريکي الکترونيکي كه به منظور حفظ تغيير مکان ايجاد شده و در اثر اعمال ولتاژ DC مورد استفاده قرار مي‌گيرند و کاربردهاي زيادي در رباتها دارند. اين دسته خود از جنبه کاربردي به دو گروه تقسيم ميشود که عبارتند از: گروهي که در حسگري خود از رسانايي و هدايت الکتريکي بهره مي‌برند و گروهي که از فعاليت الکتريکي خود در اثر تحريک خارجي به عنوان محرک استفاده مي‌کنند. کاربردهاي اين پليمرها در صنايع مختلفي است که ميتوان از جمله آنها مواد الکترواستاتيک در لباسهاي ضد الکتريسيته، چسب‌هاي رسانا، حفاظ‌هاي الکتريکي و مغناطيسي، تخته‌هاي مدار چاپي الکترونيکي، رشته‌هاي اعصاب مصنوعي، سازه‌هاي هواپيما و پيزوسراميکها را نام برد.
ب) پليمرهاي فعال الکتريکييوني هستند که در غشاهاي مبادله گر يوني، محرکهاي الکترومکانيکي، سنسورهاي حرارتي- شيميايي، الکتروليتهاي جامد، باطري‌هاي قابل شارژ و سيستم‌هاي رهايش دارو در پزشکي کاربرد دارند. پليمرهاي فعال الکتريکي به عنوان دياالکتريک نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرند. به عنوان نمونه پليمرهاي که داراي سفتي (Stiffness) و ثابت دياالکتريک بالا مي‌باشند، در محرکهاي(Actuator) با کرنش بالا مورد استفاده قرار مي‌گيرند که به طور نمونه در پيزوالکتريکها کاربرد دارند.
قابل ذکر است که الاستومرهاي بلور مايع، الاستومرهاي الکتروويسکوالاستيک، پليمرهاي فروالکتريک، نانولوله‌هاي کربن و پليمرهاي رسانا که بعنوان شناساگرهاي گازهاي سمي (حسگرهاي يوني) در پالايشگاهها و صنايع نظامي کاربرد دارند، نيز در اين گروه قرار مي‌گيرند.
- سيالات مغناطيسي و رئولوژيکي (MRF)
در اين نوع از پليمرهاي هوشمند، با تغيير ميدان مغناطيسي، ويسکوزيتة آنها تغيير مي‌کند و عملکرد آنها مشابه سيالات الکتريکي رئولوژيکي مي‌باشد.
- سيالات الکتريکي رئولوژيکي (ERF)
اين سيالات اساس پليمري دارند و در برابر ميدان الکتريکي از خود تغيير ويسکوزيته نشان ميدهند که ميتوان با اين تغيير ابعاد را تحت تاثير قرار داد. به طور مثال اين مواد در کمک فنرهاي خودرو در خودروهاي جديد کاربرد دارند و با تغيير جريان ميتوان ارتفاع خودرو را تنظيم نمود.
اين نوع پليمرها در راه‌سازي، پل‌سازي و صنعت ساختمان نيز استفاده ميشود و امروزه در تکيه‌گاه خيلي از پل‌ها خصوصاً پل‌هاي معلق از اين مواد استفاه ميشود.
سيالات ERF داراي سه نوع مثبت، منفي و مواد نوري الکتريکي هستند. اگر با اعمال ميدان الکتريکي، ويسکوزيته افزايش يابد ERF مثبت است، اگر با افزايش ميدان الکتريکي ويسکوزيته کاهش يابد ERF منفي است و اگر با تاباندن اشعه ماوراء بنفش ويسکوزيته تغيير کند ERF از نوع نوري و الکتريکي مي‌باشد.
- ژل هاي پليمري هوشمند
با تغيير در زنجيره پليمرها ميتوان ژلها را ساخت که اين کار با تعويض بعضي از مونومرهاي زنجيره با مواد شيميايي صورت مي‌گيرد. تفاوت اصلي ژلها با پليمرها سازگاري شيميايي و ترموديناميکي آنها با حلال‌ها مي‌باشد و نيز خاصيت رطوبت‌گيري که در آنها وجود دارد.
ژلها براساس ويژگي‌هايي نظير طبيعت گروههاي تشکيل دهنده، خواص مکانيکي، ويژگي‌هاي ساختاري و شکل شبکه تقسيم‌بندي مي‌شوند و در برابر محرکهاي مختلف فيزيکي و شيميايي نظير دما، ميدان الکتريکي و مغناطيسي، نور، فشار و PH، از خود عکس‌العمل نشان ميدهند و در صنايع دفاعي، زيستي، داروسازي و غيره مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
کلمات کليدي:توسعه تفلون – تفلون PTFE – پلي آميد PA – پلي استال POM – پلي اورتان PUR – پيک PEEK - ورق – ميلگرد – لوله – تفلون PTFE چيست؟ - ورق تفلون PTFE – ميلگرد تفلون PTFE – لوله تفلون PTFE – ورق پلي آميد PA – ميلگرد پلي آميد PA – ورق پلي استال POM – ميلگرد پلي استال POM – ورق پلي اورتان PUR – ميلگرد پلي اورتان PUR – ميلگرد پيک PEEK – تفلون برنز PTFE + BR – تفلون کربن PTFE + Cr – تفلون گلاس PTFE + Gl - پي تي اف اي - پلي آميد کست - زلاميد - تترافلوئوراتيلن - پليمر - پلاستيک
مهندس سعيد ظهير الحسيني