وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 1
  • بازدید امروز: 2,514
  • بازدید ماه: 73,247
  • بازدید سال: 882,339
  • کل بازدیدکنند‌گان: 242,664
قیمت روز

بایگانی روزانه: ۱۴۰۱/۰۱/۲۰

پلیمرهای دارای حافظه شکلی و رنگی: شبکه دینامیک بر پایه پلی (ε-کاپرولاکتون)

در یک مطالعه‌ اخیر منتشر شده در مجله Applied Materials Today، محققان چینی روشی آسان را برای ساخت مواد دارای حافظه رنگی و شکلی پاسخ‌گویِ چند منظوره هوشمند با استفاده از شبکه پلیمری دینامیک بر پایه پلی (ε-کاپرولاکتون) (PCL) ایجاد کردند که به صورت‌های خاص در سطح مقیاس ماکرو و مقیاس میکرو برنامه‌ریزی شد.

Untitledd

اثرات حافظه شکلی چند منظوره در یک شبکه پلیمری دینامیک برای تغییرات هم‌زمان در رنگ و شکل

محققان از دیسک‌های فشرده (CD) کم‌هزینه به ‌عنوان نانوساختار شبکه (grating) فوتونی استفاده کردند و آن را از طریق نانوچاپ و پیکربندی مجدد پلاستیک بر روی شبکه بر پایه PCL چاپ کردند تا به هر دو شکل‌دهی موقت و دائمی دست یابند.

از آنجایی که هر دو حالت مقیاس ماکرو و میکرو توسط یک محرک مولکولی واحد کنترل می‌شدند، با اعمال گرما، آن‌ها به طور هم‌زمان بهبود می‌یابند. بازیابی اشکال مقیاس میکرو نیز منجر به بازیابی رنگ شبکه پلیمری شد. این شبکه پلیمری دارای حافظه شکلی و رنگی می‌تواند برای رمزدار کردن اطلاعات و پلتفرم‌های انتقال استفاده شود.

مواد دارای حافظه شکلی و رنگی

مواد دارای حافظه شکلی (SMM) دسته‌ای از مواد هوشمند هستند که وقتی در معرض محرک‌های خارجی مانند گرما، نور، بار الکتریکی، میدان مغناطیسی و بسیاری موارد دیگر قرار می‌گیرند، به شکل اولیه خود باز می‌گردند. بنابراین، مناسب است برای گفتن این که آن‌ها می‌توانند اشکال اولیه خود را حفظ کنند. آن‌ها معمولاً در محرک‌های نرم بیونیک و روبات‌های قادر از لحاظ رفتارهای پاسخ‌گو استفاده می‌شوند. به طور کلی، دست‌یابی به یک رفتار پاسخ‌گو در یک ماده هوشمند آسان است، اما ساخت مواد پاسخ‌گویِ چند منظوره بدون تداخل پاسخ درونی چالش‌برانگیز است.

مواد تغییر رنگ‌ دهنده و دارای حافظه، ساختارهای فوتونی مصنوعی پیشرفته‌ را ایجاد کرده‌اند که الهام‌شان را از طبیعت می‌گیرند، مانند پوست آفتاب‌پرست و اختاپوس، بال‌های پروانه، اسکلت‌های بیرونی سوسک، و پرهای پرندگان با ساختارهای تناوبی منظم در محدوده طول موج نور مرئی.

روش‌های متداول مورد استفاده برای ساخت ساختارهای فوتونی شامل لیتوگرافی نانوچاپ، خودآرایی ذرات کلوئیدی، رسوب‌دهی شیمیایی، حکاکی (etching) الکتروشیمیایی و خودآرایی کریستال مایع کلستریک است. شبکه‌های پلیمر دارای حافظه شکلی (SMP) که نانوساختارهای فوتونی دارند، هم حافظه شکلی و هم حافظه رنگی را با معکوس کردن دوره زمانی نانوساختارهای فوتونی هنگامی که در معرض حلال، تحریک حرارت یا نیرو قرار گرفتند، نشان می‌دهند.

درباره مطالعه

در این مطالعه، محققان نانوساختار شبکه (grating) فوتونی یک CD خالی را از طریق نانوچاپ و پیکربندی مجدد پلاستیک بر روی شبکه پلیمری بر پایه PCL چاپ کردند. ابتدا آن‌ها PCL-diol را با پلیمریزاسیون مرسوم حلقه‌گشای ε-CL با استفاده از ۱،۴-بوتاندیول (BDO) به عنوان آغازگر و اکتوات قلع (Sn(Oct)2) به عنوان کاتالیزور سنتز کردند.

پس از آن، PCL-دی‌اکریلات (PCLDA) با ریخته‌گری (casting) محلولی از مخلوط PCL-diol ، ۱،۲- دی‌کلرواتان بدون آب، ۲-ایزوسیاناتواتیل آکریلات، و دی‌بوتیلین‌‌دیلاورات (DBTDL) سنتز شد. شبکه پلیمری NW-PCLDA- trimethylolpropane tris(3-mercapto propionate) (TMPMP)- diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene (DBN) (NPT x-D)  نهایی توسط قالب که مواد شیمیایی ذکر شده را خشک می‌کند، سنتز شد.

متعاقباً، سی‌دی‌های خالی به عنوان قالب‌های الگوی پراش برای حصول پایه ساختار فوتونی استفاده شد.

پیش‌پلیمر پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان (PDMS) و یک اتصال‌دهنده عرضی مخلوط شد و روی پایه آماده شده ریخته شد و بعد از آن در دمای ۸۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۲ ساعت پخته شد و برای به دست آوردن قالب طرح‌دار PDMS، لایه برداری شد. در نهایت، ساختارهای فوتونی بر روی شبکه پلیمری NPTx-D با استفاده از یک الگوی PDMS طرح‌دار آماده شده در قالب فشاری داغ برنامه‌ریزی شدند.

Untitledg

(a)

  Schematic of the synthesis of the PCLDA cross-linked network

(b)

 Schematic illustration of the replica molding and nanoimprinting process (the microscale grating structure and corresponding macroscale colors (inset images) of the CD and SMP obtained by LSCM and digital camera, respectively, are indicated by red arrows)

مشاهدات

نتایج کالری‌متری روبشی تفاضلی (DSC) نشان داد پلیمر خطی PCLDA رفتار کریستالی و مذاب مورد انتظار را به ترتیب بین دمای تبلور و دمای ذوب در ۲۹/۶ و ۵۲ درجه سانتی‌گراد نشان داد. علاوه بر این، دمای تبلور و آنتالپی تبلور شبکه‌های NPTx-D با افزایش در محتوای اتصال‌دهنده عرضی TMPMP کاهش یافت زیرا نظم بخش PCL را به شدت قطع و از تبلور جلوگیری کرد.

پایه آلی خنثی شده، DNB، نرمی حرارتی را در شبکه اتصال عرضی القا کرد. آزمون آسودگی از تنش-کرنش ثابت نشان داد که تمام نمونه‌های NPTx-D سرعت آسودگی از تنش سریع‌تری را در دماهای پلاستیک حرارتی بالاتر نشان دادند، و عمل‌کرد آسودگی از تنش به شدت به درجه اتصال عرضی و مقدار اتصال‌دهنده عرضی TMPMP وابسته بود.

آنالیز مکانیکی دینامیکی (DMA) نشان داد که مدول ذخیره به شدت کاهش یافت زمانی که دما از دمای ذوب بخش PCL عبور کرد. اما مدول ذخیره زمانی که دما به دلیل تبادل پیوندهای دینامیکی مجدد افزایش یافت، قدری کاهش یافت.

این مواد برای چاپ شدن در دماهای شبکه موقت و دائمی به ترتیب در ۷۰ و ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد آسان بودند. بلورینگی بخش PCL به عنوان یک نقطه تغییر مکان (switching) واحد برای هر دو سطح ماکرو مقیاس و حالت سطح مقیاس میکرومقیاس و رفتار حافظه رنگ شبکه پلیمری NPTx-D عمل کرد. همچنین، نرمی به طور مؤثری تحت شرایط مورد استفاده برای آزمایش‌های حافظه شکلی الاستیک سرکوب شد.

نتیجه گیری

به طور خلاصه، محققان یک شبکه پلیمری دارای حافظه رنگی و شکلی هم‌زمان با استفاده از پلیمر PCL ایجاد کردند و الگوی حافظه شکلی-رنگی را با استفاده از CDهای ارزان‌قیمت ساده حاوی نانوساختارهای شبکه (grating) فوتونی بر روی شبکه پلیمری NPTx-D چاپ کردند. آن‌ها دریافتند که بلورینگی بخش PCL به عنوان یک نقطه switching واحد برای رفتار حافظه شکل و رنگ شبکه پلیمری عمل می‌کند. این پلیمر دارای حافظه شکلی و رنگی جدید پلیمری را می توان برای رمزگذاری اطلاعات و پلتفرم‌های انتقال استفاده کرد.

لینک خبر:

https://www.azom.com/news.aspx?newsID=57959

Multiscale shape-memory effects in a dynamic polymer network for

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com