Polimerni materijali otporni na koroziju sa memorijom oblika, 1. dio

Legure sa memorijom oblika, materijali koji se mogu deformirati i održati deformaciju i dodatno se mogu vratiti u početni položaj, cijenjeni su za niz primjena od aktuatora do fleksibilnih mikrouređaja.

Memorija oblika i pamćenje su usko povezani, a odnos između njih može utjecati na naše rezultate učenja i kvalitetu života.

Memorija oblika odnosi se na našu sposobnost prepoznavanja karakteristika kao što su oblik, veličina, lokacija i boja objekata putem vizualne memorije. Veoma je važan u našem svakodnevnom životu jer utiče na našu sposobnost da percipiramo i procesuiramo stvari. Na primjer, ako možemo precizno identificirati različite orijentacije, veličine i oblike istog objekta, možemo bolje shvatiti svojstva i karakteristike objekta.

Memorija se odnosi na sposobnost našeg mozga da pohranjuje i preuzima informacije, iskustvo i znanje. Kvaliteta pamćenja direktno će utjecati na naše akademske rezultate ili kvalitet života. Na primjer, osoba s dobrim pamćenjem može bolje zapamtiti važne stvari i informacije, a samim tim i bolje upravljati vremenom i organizirati stvari.

Iako su to dvije različite sposobnosti, veza između njih je neosporna. Dobra sposobnost pamćenja oblika može nam pomoći da učimo i pamtimo učinkovitije jer je vizualno pamćenje jedan od glavnih načina na koji ljudi stječu nove informacije i znanje. Na primjer, kada učimo nove riječi ili profesionalne termine, možemo ih efikasno zapamtiti kroz pamćenje oblika.

Osim toga, pamćenje oblika također može vježbati naše pamćenje, jer poboljšanje sposobnosti pamćenja oblika kroz trening ne samo da će ojačati veze između područja mozga, već i potaknuti rast i razvoj nervnih stanica u mozgu. Stoga, pamćenje oblika i pamćenje mogu jedno drugo poboljšati, u konačnici nam pomažu da bolje završimo zadatke i postignemo ciljeve.

Ukratko, pamćenje oblika i pamćenje su usko povezani i podržavaju i promoviraju jedno drugo. Stoga je potrebno uspostaviti dobre navike učenja i života, stalno vježbati kako bi se oblikovalo pamćenje i pamćenje i iz toga stekli bolje iskustvo učenja i života. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje jer je cistanche deserticola tradicionalni kineski ljekoviti materijal koji ima mnogo jedinstvenih učinaka, od kojih je jedno poboljšanje pamćenja. Djelotvornost Cistanche deserticola proizlazi iz brojnih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući taninsku kiselinu, polisaharide, flavonoidne glikozide, itd. Ovi sastojci mogu promovirati zdravlje mozga na različite načine.

Kliknite na Znaj kratkoročno pamćenje kako poboljšati

Održavanje svojstava koja ih čine korisnim i njihova sposobnost deformacije i reformiranja zahtijeva da legure s memorijom oblika moraju biti zaštićene od korozije, pri čemu integracija polimera s memorijom oblika može djelovati kao sredstvo zaštite.

Stoga, ovaj pregled treba naglasiti korisnost polimera sa memorijom oblika koji se samozacjeljuju kao sredstva za inhibiciju korozije.

Stoga se u ovom pregledu raspravlja o prednostima korištenja polimera s memorijom oblika koji se samoizliječu za zaštitu memorije oblika, nekoliko tipova samoizlječivih polimera koji bi se mogli koristiti, načini poboljšanja ili prilagođavanja polimera specifičnim namjenama i izgledi za dizajniranje polimera sa memorijom oblika. za upotrebu u inhibiciji korozije.

1. Uvod
Kompoziti, ili materijali koji sadrže dva ili više kemijski različitih dijelova koji se makroskopski kombinuju kako bi se formirao novi materijal sa svojstvima kompozicije superiornijim od sastavnih materijala, ključna su komponenta modernog svakodnevnog života, od zgrada u kojima ljudi žive do vozila koja se koriste.

Kao takvo, poboljšanje i stvaranje novih kompozita je od ključnog značaja za dalje napredovanje u jače, bolje i ekološki prihvatljivije materijale. Stoga je razvoj pametnih kompozita ili naprednih kompozita koji imaju sposobnost "osjetanja" i reagiranja na neke vanjske utjecaje od izričitog interesa za rješavanje sve veća lista zahtjeva koje materijali koje koristimo moraju ispuniti [1].

Jedno posebno zanimljivo područje razvoja kompozita uključuje kompozite koji mogu pokazati nešto što se zove efekat memorije oblika, u kojem je materijal sposoban da se pomakne u i zadrži privremeni položaj, iz trajnog osnovnog oblika kao rezultat nekih vanjskih podražaja koji na njega djeluju, a zatim se vrati u bazu. oblik pod svojim sposobnostima [2], što se može vidjeti na slici 1.

Kao što je prikazano na grafikonu iznad, napon izazvan nekim stimulusom, koji, ovisno o materijalu, može biti elektromagnetno zračenje, voda, pH, temperatura ili čak magnetsko polje, uzrokuje fizičku promjenu materijala u određeni položaj i može ga također pokrenuti. da se vrati u prvobitni položaj [2, 4]. Ova primjena naprezanja na materijal rezultira deformacijom materijala do te mjere da materijal drži položaj pod stalnim naprezanjem.

Ako naprezanje nastavi rasti, može doći do točke u kojoj dolazi do reverzije i materijala za pamćenje oblika prelazi u svoj početni trajni oblik [3]. Ova ih sposobnost čini poželjnim za strojeve i opremu kao što su aktuatori, mikrouređaji i biomedicinska oprema ili u zrakoplovnoj industriji za lagane, pokretne strukture [5] ili za druge namjene u kojima kontrola oblika i položaja, kontrola vibracija i akustike, ili otpornost na udar može biti poželjno od kompozita [6].

Ključni problem u razvoju legura sa memorijom oblika je efekat korozije na materijale jer može dovesti do gubitka svojstava i efikasnosti materijala.

2. Kompoziti za memoriju oblika: legure

Legure sa memorijom oblika su kombinacija metala dizajniranih da prikažu efekte memorije oblika kroz transformaciju martenzita izazvanu naprezanjem gdje se matična fcc faza transformira u HPC fazu [7].

Dalje razrađujući, legure sa memorijom oblika pokazat će efekte memorije oblika putem induciranih faznih transformacija, gdje prelaze iz visokotemperaturne austenitne faze, u kojoj je legura podložnija deformaciji, ali je hlađenje ili primjena naprezanja vraća u fazu niže temperature, poznata kao martenzitna faza [8]. Zabrinutost o svojstvima materijala za legure sa memorijom oblika posebno se fokusira na sposobnost legure da se oporavi od deformacija.

Prilikom određivanja stope oporavka legure sa memorijom oblika, mikroskopski gledano, smatra se da je to funkcija veličine zrna u odnosu na dimenziju legure; ovo implicira da je veličina zrna važna za leguru sa pamćenjem oblika; ako se smanji, dolazi do deformacijskog stvrdnjavanja zbog smanjenja slobodnog prostora dislokacija koje klize prije interakcije s granicama zrna i uzrokuje plastičnu deformaciju i inhibira transformaciju martenzita i oporavak deformacije.

Tipično, što je više nečistoća unutar sistema, to je manja veličina zrna, zbog dispergovanih čestica koje uzrokuju efekat pričvršćivanja na granici zrna[9].

Međutim, oporavak oblika za legure može se lakše testirati i odrediti testovima savijanja gdje je legura savijena pod određenim kutom pod određenim maksimalnim naprezanjem, a zatim se oporavak može inducirati zagrijavanjem do temperature specifične za leguru i naknadnim puštanjem da se ohladi. sobnoj temperaturi, što omogućava da se omjer memorije oblika izračuna na osnovu povratnog ugla uzorka[7].

Nikl-titan, bakar i željezo čine osnovu za neke od uobičajenih legura sa memorijom oblika [10, 11]; kratak pregled se može naći u Tablici 1. Dodatno, performanse legura s memorijom oblika mogu se poboljšati dodavanjem tercijalnih ili kvartarnih elemenata [9, 11].

Obično su ove legure sa memorijom oblika ojačane hromom, aluminijumom, niklom, manganom, bakrom, silicijumom, dušikom ili renijumom, ali dodavanje i količina ovih elemenata u leguri može dovesti do rizika od žrtvovanja superelastičnosti legure, posebno u uslovima sobne temperature [ 9].

Kako bi se suprotstavili negativnim efektima koje dodavanje ovih aditiva može imati na efekt memorije oblika, neki proizvođači koriste određene tehnike; starenje je tehnika koja se koristi za poboljšanje omjera memorije oblika legure sa memorijom oblika, gdje se metalna legura tretira na visokoj temperaturi tokom dužeg perioda; na primjer, Yongren et al. da imaju omjer memorije osnovnog oblika od 0.2, ali nakon 4 sata starenja, omjer oporavka oblika porastao je na oko 0.6. Nažalost, proces starenja smanjuje sposobnost legure da formira pasivizirajući sloj, tako da ostarjela legura pokazuje lošiju otpornost na koroziju u odnosu na neostarjenu leguru; drugi razvoji bi dali dobre rezultate u pogledu otpornosti na koroziju i obnavljanja oblika, ali ove metode imaju tendenciju da budu visoke cijene, teške u smislu "obuke" legure da postigne željene oblike, što rezultira niskim naprezanjem pri oporavku i zahtijevaju visoku temperaturu žarenja da bi pokrenuli oporavak [7].

Drugi efekat dodavanja drugih elemenata leguri sa pamćenjem oblika je da se temperature faznog prelaza mogu povećati ili sniziti, što takođe može poslužiti za dalje poboljšanje ili promenu mehaničkih svojstava legure.

Na primjer, dodavanje bakra može omogućiti legurama nikla i titana da poboljšaju svoju stabilnost u pogledu pseudoelastičnog ponašanja, što je dobro za ciklično mehaničko opterećenje. Međutim, štetni učinak ovog dodatka dovodi do toga da legura postaje osjetljivija na koroziju, jer oksidni sloj koji formira na površini je manje stabilan i formira slabiji pasivirajući sloj, što omogućava korozijski napad na leguru [12], jer sam bakar ne pruža dodatnu otpornost na koroziju legure [13].

Ovo otkriva srž problema, u tom obliku legure sa memorijom imaju osjetljivost na koroziju.

Napad korozije na leguru sa memorijom oblika fokusira se na granice zrna, u kojima se može javiti na intergranularnom nivou sa razvojem udubljenja u blizini zrna legure sa memorijom oblika; upravo na granici zrna se talože elementi u leguri, poput nikla, u obliku.

Ova intergranularna korozija koja se javlja na granici zrna formira zone koje smanjuju otpornost na koroziju i dovode do daljnje degradacije svojstava [9]. Moguće je pomoći u ublažavanju korozije dodavanjem elemenata koji sprječavaju koroziju kao što su krom, kobalt, titan, ili čak kalaj u vrlo malim količinama kako bi se formirala kvaternarna ili tercijarna legura sa memorijom oblika kao sredstvo za poboljšanje otpornosti na koroziju [14-16].

Međutim, dodavanje ovih elemenata može imati i druge, potencijalno nepoželjne, efekte; na primjer, hrom poboljšava otpornost na koroziju legure sa pamćenjem oblika u zamjenu za to što je legura krhka i snižava temperature transformacije[15], a kao što tabela 2 pokazuje, on moguće je postići uporedivu, ako ne i veću otpornost na koroziju bez dodavanja elemenata koji inhibiraju koroziju.

Općenito, što je niža gustina struje, ili Icorr vrijednost, to je bolja zaštita od korozije; gornja tabela navodi nekoliko Icorr vrijednosti, tri legure sa memorijom oblika sa elementima koji inhibiraju koroziju i dva polimera.

Legure pokazuju dobru otpornost na koroziju, dok polimeri imaju bolje performanse, ako ne i superiornije, u odnosu na legure sa memorijom oblika u inhibiciji korozije. Stoga bi primjena polimernog premaza sposobnog da pokaže efekat memorije oblika za formiranje kompozita sa memorijom oblika bila vrlo preporučljiva za očuvanje mehaničkih svojstava legure sa memorijom oblika.

3. Kompoziti memorije oblika: razmatranja svojstava

Prilikom određivanja svojstava ili ukupne efikasnosti kompozita sa memorijom oblika, postoji mnogo faktora koje treba uzeti u obzir; na primjer, brzina oporavka oblika je sposobnost kompozita s memorijom oblika da odgovori na vanjsku silu koja je rezultirala deformacijom oblika kompozita[21], ili indeks plastičnosti kompozita, omjer tvrdoće i modula elastičnosti, je koristan za određivanje otpornosti na habanje pri trenju i stoga je koristan, zajedno s funkcionalnim svojstvima memorijskog sloja, da pomogne u određivanju strukturnog stanja kompozita za memoriju oblika u uvjetima trenja [22].

Međutim, kada se utvrđuje efikasnost kompozitnog premaza u sprečavanju korozije materijala ispod, ključni faktor za razmatranje bi bila hidrofobnost površine.

Hidrofobnost površine povezana je sa smanjenom stopom korozije metala kroz ograničenje interakcije sa korozivnim elementima, poput vode, i sa organskim premazima; to znači ograničavanje procesa difuzije vode na metal ispod [22, 23].

Hidrofobnost ovisi o kemijskim svojstvima premaza i mikrostrukturi površine premaza, pri čemu hrapavost površine može povećati hidrofobnost premaza [24] i može se mjeriti određivanjem vlažnosti površine. Vlaženje je način na koji se voda može širiti preko čvrste površine, čija je učinkovitost određena kontaktnim kutom vode, određen Youngovim modulom [23], koji se može vidjeti na slici 2.

Legure i polimeri sa memorijom oblika su u velikoj meri korišćeni, a pojedinačna primena jednog i drugog zavisi od zahteva situacije, gde se polimeri koriste u odnosu na legure zbog njihove niske gustine, jeftine cene, mogućnosti da kontrolišu šta ih pokreće da se oporave, u velikoj meri povratnog naprezanja kojem se mogu podvrgnuti i širokog raspona u kojem bi se mogle prilagoditi njihove temperature reakcije (putem manipulacije temperaturom staklastog prijelaza); ali ih legura memorije oblika pobjeđuje za redove veličine veće kada situacija zahtijeva veći napon oporavka, kraće vrijeme oporavka i znatno veći broj ciklusa kojima mogu proći prije kvara [1] i imaju bolju toplinsku stabilnost i veći modul elastičnosti [8].

Vrijedi napomenuti da utjecaj okolnosti može značiti da ono što bi inače bilo negativno u pogledu toga treba li ga koristiti ili ne, poput dugog vremena oporavka polimera s memorijom oblika, umjesto toga može dati prednost u njihovoj upotrebi [1]. Postoji mnogo različitih modela za predviđanje termomehanička svojstva materijala za pamćenje oblika.

Na primjer, polimeri s memorijom oblika djeluju djelomično poput opruge, a prema Pan et al., model za određivanje termomehaničkog ponašanja za polimer sa memorijom oblika ojačanog česticama u 1D može se prikazati kao i ξ je ukupni volumenski udio martenzita, ξS je napon -inducirani volumni udio martenzita, ξT je temperaturom inducirani volumenski udio martenzita, σ je naprezanje, D je Youngov modul legure sa memorijom oblika koji ovisi o ξ, ε je deformacija, εl je maksimalna povratna deformacija, Θ je toplinska koeficijent ekspanzije, T je trenutna temperatura, a T0 je referentna temperatura [27]. Ovi modeli pokušavaju simulirati rezultate slične onima prikazanim na slikama 3 i 4.

For more information:1950477648nn@gmail.com