منصة الرسائل والاطاريح: تحضير وتوصيف مواد بوليمرية ذات ذاكرة الشكل في التطبيقات الصناعية

الخلاصة

تم تحضير بوليمرات ذات ذاكرة الشكل ) Shape –memory polymers (SMPsبطريقة انتفاخ ) (swellingالمطاط الطبيعي المفلكن بالحامض الدهني Fatty acidوفق تقنية Elastomer/ small ،molecular blend SMPحيث استعملت في هذه الدراسة الحالية نوعان من المنتجات المطاطية كطور ثابت Stationary phaseأو ما يطلق عليه أيضا ب (الجزء الصلد )Hard segmentفي تحضير مطاط طبيعي ذكي ذات ذاكرة الشكل وهي:- -1المنتج المطاطي التجاري المتمثل بالمطاط الطبيعي والذي رمز له في هذه الدراسة بالرمز .(Virgin RB) -2المنتج المطاطي المختبري المتمثل بالمطاط الطبيعي نوع Ribbed smoke sheet (RSS)-5المفلكن مختبريا بنسب مختلفة من الكبريت تراوحت ما بين ) (0.75-2 phrوالذي رمز له بالرمز Virgin ،RSSبينما استعمل نوعان من الأحماض الدهنية الطبيعة والمشبعة والتي تتمثل بحامض السيتارك ( )Stearic acidوحامض البالمتيك ) (Palmitic acidبنسب وزنية مختلفة تراوحت ما بين (% ) 3.8- 43.9لزمن انتفاخ تراوح ما بين ) (5-180minكطور تبادلي ) (Switching phaseاو ما يطلق عليه أيضا ) ،(Soft segmentولغرض تشخيص وتوصيف خصائص تأثير ذاكرة الشكل الأحادية الاتجاه ) One-way shape memory effect(1w-SMEبالاعتماد على دورة ذاكرة الشكل الكلاسيكية الساخنة، أجريت مجموعة من الاختبارات التي تمكننا من التحقق ) (verificationمن سلوك (impregnation)( لتقييم اثر تشربShape memory behavior (SM-behavior)) ذاكرة الشكل المطاط المفلكن بالحامض الدهني على سلوكيتها كمواد ذكية ذات ذاكرة الشكل وهي:- اختبار تأثير ذاكرة الشكل) (SMEالكمي لحساب معاملات ذاكرة الشكل عمليا والمتمثلة ب (Shape fixity ratio, Rf%),(Shape recovery ratio, Rr%)and (Shape memory index, SM- ) ، indexباستعمال جهاز الاستطالة الحراري (المصمم من قبلي والمصنع بالتعاون مع ورشة صناعية هندسية محلية) وآلة الورنية المطورة من قبلي. اختبار تأثير ذاكرة الشكل التصويري المرئي باستعمال تقنية .Video-Image اختبار ذاكرة الشكل السطحية باستعمال جهاز ( Surface –shape memoryالمصمم من قبلي والمصنع بالتعاون مع ورشة صناعية هندسية محلية). . Differential Scanning Calorimeter (DSC) .X-ray diffraction (XRD)  (Field ( وEnergy dispersive ray spectroscopy (EDS))علاوة على ذلك اجري فحص (Fourier transform infrared وemission scanning electron microscopy (FE-SEM)) (Crosslink density) واختبار قياس كثافة التشابك الترابطيspectrometry analysis (FT-IR)) وبعض الفحوصات الميكانيكية الشبه الساكنة القصيرة الزمن مثل مقاومة الشد و الصلادة السطحية و مقاومة السحق) (Max crushing strengthبدرجة حرارة الغرفة. وقد تم مناقشة النتائج المستحصلة بالتفصيل. هذه الدراسة أوضحت إن قدرة المطاط المفلكن والمشرب بالحامض الدهني في التثبيت المؤقت ) (Temporary fixationللانفعال المسلط يرتبط ببعض الظواهر الخاصة التي تحدث وفق بروتوكول الدورة الثرموميكانيكية الساخنة مثل التقلص الحراري ) (Thermal contractionوالتراجع المرن ) (Elastic retractوتراكم الانفعال اللدن plasticألدائمي، حيث تلعب هذه الظواهر دورا سلبيا في عملية تقييد الشكل المشوه ميكانيكيا خلال مرحلة برمجة الشكل (مرحلة تنشيط Activation stage خاصية و ( Shape memory effect, SMEوعليه فأن القيمة الفعلية التي تم احتجازها في هذه الدورة هي % 58.7بدلا من % 70وان Rfتصل قيمتها الى % 83.8وبالتالي تؤثر سلبا على احتجاز طاقة شغل الاستطالة حيث تقل من 73.71KJ/m3الى 61.65KJ/m3كما أوضحت هذه الدراسة ارتباط أداء ذاكرة الشكل بطاقة شغل الاستطالة المرنة المقيد عن الانعكاس التلقائي خلال مرحلة تنشيط خاصية SMEمن دورة ذاكرة الشكل ( .(SMCإضافة إلى ما ذكر فقد تم دراسة العوامل الأساسية المؤثرة على سلوك ذاكرة الشكل) ، (SM -behaviorوهي: النسبة المئوية الوزنية للحامض الدهني و عدد دورة ذاكرة الشكل و الانفعال المسلط و كثافة التشابك الترابطي، وقد تبين إن SM-behaviorيتحسن عندما ترتفع النسبة المئوية الوزنية للحامض الدهني في كتلة المطاط المفلكن بينما تضعف SM-behaviorمع زيادة كل من (الانفعال المسلط ورقم دورة ذاكرة الشكل و كثافة التشابك الترابطي ) ومن ناحية أخرى حصول ظاهرة تزهر الشمع ) (Wax bloomingخلال دورة ذاكرة الشكل. كما ترصد بيانات هذه الدراسة زيادة زمن سرعة استعادة الشكل الأصلي خلال مرحلة الاستعادة (مرحلة تعطيل خاصية )SMEمن دورة ذاكرة الشكل ) Shape memory cycle.(SMCمع زيادة درجة حرارة التحفيز الحراري حيث يتم الوصول الى النسبة المئوية لاستعادة الشكل الأصلي ( )Rrو المقدرة ب % 99.7كما لوحظ الاختلاف الطفيف في SM –behaviorمع تغير طبيعة وسائل التبريد والتسخين، إلا إن هذا التغير يؤثر تأثيرا كبيرا على زمن دورة ذاكرة الشكل