سلام، به حساب کاربری خود وارد شوید
ثبت نام کنید

000

Cart0
Total:0 تومان
در حال حاضر کالای در سبد خرید شما موجود نیست!
محصولات
مقالات

محققان کشور امریکا مکانیسم جدیدی را کشف کرده اند که به برقراری پیوندهای شیمیایی منجر می گردد.
مهندسان امیدوارند که با استفاده از این مکانیسم، بتوانند برای ترک های ریز موجود در هواپیماها، پل ها، توربین های بادی، و دیگر سازه ها، مواد کامپوزیتی خود ترمیم ارزان قیمتی تولید کنند.
پیش از این اگر در اثر خستگی، سازه ای دچار ترک می گردید به جز منتظر بودن برای فروپاشی آن سازه از دست هیچ کسی کار دیگری بر نمی آمد. اما امروزه کامپوزیت های خود ترمیم شونده می توانند به سرعت ترک ها را پر کنند. در کامپوزیت های مذکور میکروکپسول هایی تزریق می گردند که حاوی یک چسب مایع می باشند. هرگاه در سازه ای که با این کامپوزیت ها تقویت شده است ترکی ایجاد گردد، این چسب از داخل میکروکپسول بیرون می آید و ترک را به صورت خود به خود ترمیم می کند.
معمولا برای فعال شدن این چسب به محرکی نظیر اشعه ماورای بنفش یا حرارت بالا نیاز است. البته مهندسان ترجیح می دهند برای تعمیر ترک ها از کامپوزیتی استفاده کنند که بدون دخالت یک عامل خارجی فعال گردد و ترک را پر نماید. بنابراین به جای این محرک های فیزیکی باید از یک ماده شیمیایی به عنوان کاتالیست استفاده گردد تا واکنش خودترمیمی آغاز شود.

کاتالیست کمیاب
در سال 2001 میلادی محققان دانشگاه ایلینویز با ترکیب کردن دو ماده شیمیایی متفاوت توانستند کاتالیستی بسازند که مانند رزین های اپوکسی از دو بخش تشکیل شده بود. لازم به ذکر است که رزین های اپوکسی از دو بخش اپوکسی و غیر اپوکسی تشکیل شده اند. در کاتالیست مذکور از دو نوع میکروکپسول استفاده شده است که یکی از آنها حاوی یک هیدروکربن حلقوی (هیدرو کربنی که در آن اتمهای کربن، ساختمان حلقوی بسته دارند) به نام دی سیکلو پنتادین می باشد و میکروکپسول دیگر که نقش کاتالیست را ایفا می کند، از محلول روتنیم تشکیل شده است.
محلول روتنیم باعث شکسته شدن حلقه دی سیکلو پنتادین می گردد و به این ترتیب بین محتویات این دو میکرو کپسول واکنش پلیمیزاسیون و بسته شدن ترک انجام می گیرد.
به عبارت دیگر ترک موجب می گردد که می گردد که میکروکپسول های مذکور پاره گردند و مواد شیمیایی داخل آنها آزاد شوند و با یگدیگر واکنش دهند و دو سر ترک را به هم بچسبانند.
اما روتنیم عنصری کمیاب است و با توجه به اینکه در بدنه هواپیماهای ایرباس از 30،000 کیلوگرم کامپوزیت استفاده می گردد اگر قرار باشد برای پر کردن ترک های این هواپیما از کاتالیست روتنیم استفاده گردد باید حجم انبوهی از ذخایر روتنیم موجود در جهان تنها در بخش های کامپوزیتی یک فروند از این هواپیما ها مصرف گردند.
از آنجا که به علت دسترسی محدود به ذخایر روتنیوم در بیشتر کاربردها نمی توان از روتنیوم استفاده نمود، گروه تحقیقاتی دانشگاه ایلینویز تصمیم گرفت که برای تولید کامپوزیتهای خود ترمیم، به جای این عنصر ماده دیگری را جایگزین نماید.
از این رو محققان مذکور کاتالیست نیکل را انتخاب نمودند اما مجبور شدند که برای استفاده از این کاتالیست در ترمیم ترک ها، جنس حلال ها را نیز تغییر دهند و به جای دی سیکلو پنتادین از ماده دیگری استفاده نمایند که بدون حضور کاتالیست واکنش خود ترمیمی را آغاز نماید.

حلال منحصر به فرد
محققان با کمال شگفتی دریافتند که حلال جدید در واکنش خود ترمیمی با موفقیت عمل کرد. آنها این پدیده را اینگونه توضیح دادند که احتمالاً حلال جدید، ماده کامپوزیتی را در خود حل کرده است و مجدداً با آن پیوندهای شیمیایی تشکیل داده است و خود ترمیمی اتفاق افتاده است.
البته مکانیسم واقعی این خود ترمیمی هنوز در پرده ای از ابهام قرار دارد. در پروژه بعدی محققان دانشگاه ایلینویز با استفاده از ماده شیمیایی دیگری به نام کلروبنزن، حلال دیگری تولید نمودند. از حلال مذکور در ترمیم ترک استفاده گردید و ملاحظه شد کامپوزیتی که حاوی میکروکپسول کلرو بنزن بود، 100% استحکام اولیه خود را باز یافته است.
کلروبنزن ماده ای سمی است اما از روتنیوم ارزانتر می باشد ضمن اینکه به راحتی می توان به آن دسترسی داشت. بنابراین با استفاده از کلرو بنزن می توان برای تعمیر ترک ها روش استفاده از میکروکپسول ها را بیشتر گسترش داد. اما باید خاطرنشان نمود که سمی بودن کلرو بنزن سبب می گردد که بخشهای صنعتی از این ایده استقبال نکنند. به همین خاطر محققان دانشگاه ایلینویز روی حلال های زیست تجزیه پذیری تحقیق می کنند که میزان سمیت آنها کمتر باشد. در صورت یافته شدن چنین حلالهایی می توان در روش تعمیر ترک با میکروکپسول از آنها بهره جست.

منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه الکترونیکی کامپوزیت

پشتیبانی آنلاین

  • شماره پشتیبانی: 09394790539