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

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

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

Pamćenje oblika odnosi se na našu sposobnost prepoznavanja značajki kao što su oblik, veličina, položaj i boja objekata putem vizualnog pamćenja. Vrlo je važan u našem svakodnevnom životu jer utječe na našu sposobnost opažanja i procesuiranja stvari. Na primjer, ako možemo točno identificirati različite orijentacije, veličine i oblike istog objekta, možemo bolje shvatiti svojstva i karakteristike objekta.

Pamćenje se odnosi na sposobnost našeg mozga da sprema i dohvaća informacije, iskustvo i znanje. Kvaliteta pamćenja izravno će utjecati na naš akademski uspjeh ili kvalitetu života. Primjerice, osoba s dobrim pamćenjem može bolje pamtiti važne stvari i informacije, a samim time bolje upravljati vremenom i organizirati stvari.

Iako su to dvije različite sposobnosti, povezanost između njih je neporeciva. 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 stručne izraze, možemo ih učinkovito zapamtiti putem pamćenja 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 živčanih stanica u mozgu. Stoga pamćenje oblika i pamćenje mogu poboljšati jedno drugo, što nam u konačnici pomaže da bolje izvršimo zadatke i postignemo ciljeve.

Ukratko, pamćenje oblika i pamćenje blisko su povezani, međusobno se podupiru i promoviraju. Stoga je potrebno uspostaviti dobre navike učenja i življenja, stalno vježbati kako bi se oblikovalo pamćenje i memorija te iz toga izvlačilo bolje iskustvo učenja i življenja. 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, a jedno od njih je i poboljšanje pamćenja. Djelotvornost Cistanche deserticola dolazi od brojnih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući taninsku kiselinu, polisaharide, flavonoidne glikozide itd. Ovi sastojci mogu promicati zdravlje mozga na različite načine.

Pritisnite Know Short-term Memory kako poboljšati

Održavanje svojstava koja ih čine korisnima i njihove sposobnosti da se deformiraju i reformiraju zahtijeva da legure s memorijom oblika moraju biti zaštićene od korozije, u čemu integracija polimera s memorijom oblika može djelovati kao sredstvo zaštite.

Stoga ovaj pregled želi istaknuti korisnost samozacjeljujućih polimera za pamćenje oblika kao sredstva za inhibiciju korozije.

Stoga se u ovom pregledu raspravlja o prednostima korištenja samozacjeljujućih polimera za pamćenje oblika za zaštitu pamćenja oblika, nekoliko vrsta samozacjeljujućih polimera koji se mogu upotrijebiti, načinima poboljšanja ili prilagođavanja polimera specifičnim namjenama i izgledima za dizajniranje polimera za pamćenje oblika za upotrebu u inhibiciji korozije.

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

Kao takvo, poboljšanje i stvaranje novih kompozita presudno je za daljnji napredak u jače, bolje i ekološki prihvatljivije materijale. Stoga je razvoj pametnih kompozita ili naprednih kompozita koji imaju sposobnost "osjećanja" i reagiranja na neke vanjske utjecaje od izričitog interesa za rješavanje stalno rastući popis zahtjeva koje materijali koje koristimo trebaju ispuniti [1].

Jedno posebno zanimljivo područje razvoja kompozita uključuje kompozite sposobne pokazati nešto što se naziva efekt pamćenja oblika, u kojem je materijal sposoban premjestiti se u i zadržati privremeni položaj, iz stalnog osnovnog oblika kao rezultat nekih vanjskih podražaja koji djeluju na njega, a zatim se vratiti u bazu. oblik pod svojim sposobnostima [2], što se može vidjeti na slici 1.

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

Ako se naprezanje nastavi povećavati, može doći do točke u kojoj dolazi do reverzije i materijal s memorijom oblika prelazi u svoj početni trajni oblik [3]. Ova sposobnost ih čini poželjnim za strojeve i opremu kao što su aktuatori, mikrouređaji i biomedicinska oprema ili u zrakoplovnoj industriji za lagane strukture koje se mogu postaviti [5] ili za druge namjene u kojima se kontrolira oblik i položaj, kontrola vibracija i akustike ili otpornost na udarce može biti poželjno od kompozita [6].

Ključna briga u razvoju legura s pamćenjem oblika su učinci korozije na materijale jer mogu dovesti do gubitka svojstava i učinkovitosti materijala.

2. Kompoziti s memorijom oblika: legure

Legure s pamćenjem oblika kombinacija su metala dizajniranih da pokažu učinke pamćenja oblika kroz martenzitnu transformaciju izazvanu naprezanjem gdje se matična fcc faza transformira u HPC fazu [7].

Dalje razrađujući, legure s pamćenjem oblika pokazat će učinke pamćenja 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 svojstava materijala za legure s pamćenjem oblika usredotočuje se posebno na sposobnost legure da se oporavi od deformacija.

Kada se određuje brzina oporavka za leguru s pamćenjem oblika, mikroskopski gledano, smatra se da je to funkcija veličine zrna o dimenziji legure; to implicira da je veličina zrna važna za leguru s pamćenjem oblika; ako se smanji, dolazi do deformacijskog otvrdnjavanja jer se slobodni prostor dislokacija koje klize prije interakcije s granicama zrna smanjuje i uzrokuje plastičnu deformaciju te inhibira transformaciju martenzita i oporavak od deformacije.

Tipično, što je više nečistoća unutar sustava, to je manja veličina zrna, zbog raspršenih čestica koje uzrokuju učinak pričvršćivanja granica zrna [9].

Međutim, oporavak oblika za legure može se lakše testirati i odrediti putem testova savijanja gdje se legura savija do određenog kuta pod određenim maksimalnim naprezanjem, a zatim se oporavak može inducirati zagrijavanjem na temperaturu specifičnu za leguru i nakon toga puštanjem da se ohladi. sobnoj temperaturi, što omogućuje izračunavanje omjera memorije oblika na temelju povratnog kuta uzorka[7].

Nikal-titan, bakar i željezo čine osnovu za neke od uobičajenih legura s memorijom oblika [10, 11]; kratak pregled može se naći u tablici 1. Dodatno, performanse legura s pamćenjem oblika mogu se poboljšati dodavanjem tercijarnih ili kvarternih elemenata [9, 11].

Obično su te legure s pamćenjem oblika ojačane kromom, aluminijem, niklom, manganom, bakrom, silicijem, dušikom ili renijem, ali dodavanjem i količinom ovih elemenata u leguri može doći do rizika od žrtvovanja superelastičnosti legure, posebno pri uvjetima sobne temperature [ 9].

Kako bi se suprotstavili negativnim učincima koje dodavanje ovih aditiva može imati na učinak pamćenja oblika, neki proizvođači koriste određene tehnike; starenje je tehnika koja se koristi za poboljšanje omjera pamćenja oblika legure s pamćenjem oblika, gdje se metalna legura tretira na visokoj temperaturi dulje vrijeme; na primjer, leguru s pamćenjem oblika na bazi željeza testirali su Yongren i sur. imati osnovni omjer pamćenja oblika od 0.2, ali nakon 4 sata starenja, omjer oporavka oblika skočio je na oko 0.6. Nažalost, proces starenja smanjuje sposobnost legure da formira pasivirajući sloj, tako da ostarjela legura pokazuje lošiju otpornost na koroziju u usporedbi s neostarjelom legurom; druga dostignuća dala bi dobre rezultate u smislu otpornosti na koroziju i oporavka oblika, ali te su metode obično visoke cijene, teške u smislu "osposobljavanja" legure za postizanje željenih oblika, što rezultira niskim naprezanjem oporavka, i zahtijevaju visoku temperaturu žarenja za pokretanje oporavka [7].

Još jedan učinak dodavanja drugih elemenata u leguru s pamćenjem oblika je da se temperature faznog prijelaza mogu povećati ili smanjiti, što također može poslužiti za daljnje poboljšanje ili promjenu 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 cikličko mehaničko opterećenje. Međutim, nepovoljan učinak ovog dodatka rezultira time da legura postaje osjetljivija na koroziju, jer oksidni sloj koji formira na površini je manje stabilan i stvara slabiji pasivizirajući sloj, koji omogućuje korozijski napad na leguru [12], budući da sam bakar ne pruža dodatnu otpornost na koroziju legure [13].

Ovo otkriva srž problema, budući da su legure s memorijom oblika osjetljive na koroziju.

Napad korozije na leguru s pamćenjem oblika usredotočen je na granice zrna, u kojima se može pojaviti na intergranularnoj razini s pojavom rupa u blizini zrna legure s pamćenjem oblika; na granici zrna se talože elementi u obliku legure, poput nikla.

Ova interkristalna korozija koja se javlja na granicama zrna formira zone koje smanjuju otpornost na koroziju i dovode do daljnje degradacije svojstava [9]. Moguće je ublažiti koroziju dodavanjem elemenata za sprječavanje korozije kao što su krom, kobalt, titan ili čak kositar u vrlo malim količinama kako bi se formirala kvartarna ili tercijarna legura s pamćenjem oblika kao sredstvo za poboljšanje otpornosti na koroziju [14-16].

Međutim, dodavanje ovih elemenata može imati druge, potencijalno nepoželjne učinke; na primjer, krom poboljšava otpornost na koroziju legure s pamćenjem oblika u zamjenu za to da legura postaje krhija i snižava temperature transformacije [15], a kao što tablica 2 pokazuje, moguće je postići usporedivu ako ne i veću otpornost na koroziju bez dodavanja elemenata za sprječavanje korozije.

Općenito, što je niža gustoća struje ili vrijednost Icorr, to je bolja zaštita od korozije; gornja tablica navodi nekoliko Icorr vrijednosti, tri legure s memorijom oblika s elementima za inhibiranje korozije i dva polimera.

Legure pokazuju dobru otpornost na koroziju, dok se polimeri ponašaju bolje, ako ne i bolje, od legura s pamćenjem oblika u inhibiciji korozije. Stoga bi se visoko preporučila primjena polimernog premaza koji može pokazati učinak pamćenja oblika za oblikovanje kompozita s pamćenjem oblika kako bi se očuvala mehanička svojstva legure s pamćenjem oblika.

3. Kompoziti za pamćenje oblika: Razmatranja svojstava

Pri određivanju svojstava ili ukupne učinkovitosti kompozita s memorijom oblika potrebno je uzeti u obzir mnogo čimbenika; 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, koristan je za određivanje otpornosti na trošenje pri trenju i stoga je koristan, zajedno s funkcionalnim svojstvima memorijskog sloja, kao pomoć u određivanju strukturnog stanja kompozita s memorijom oblika u uvjetima trenja [22].

Međutim, pri određivanju učinkovitosti kompozitnog premaza u sprječavanju korozije materijala ispod njega, ključni faktor za razmatranje bila bi hidrofobnost površine.

Hidrofobnost površine povezana je sa smanjenom brzinom korozije metala kroz ograničenje međudjelovanja s korozivnim elementima, poput vode, i s organskim premazima; to znači ograničavanje procesa difuzije vode do metala 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 močivosti površine. Močljivost je način na koji se voda može razmazati po čvrstoj površini, čija je učinkovitost određena kontaktnim kutom vode, određenim Youngovim modulom [23], koji se može vidjeti na slici 2.

Legure s pamćenjem oblika i polimeri uvelike su korišteni, a pojedinačna primjena i jednog i drugog ovisi o zahtjevima situacije, gdje se polimeri koriste u odnosu na legure zbog svoje niske gustoće, jer su jeftini za pristupačnost, mogućnosti kontrole što ih pokreće da se oporave, velikog stupnja naprezanja kojima se mogu podvrgnuti povratu i širokog raspona u kojem se mogu prilagoditi njihove temperature odgovora (putem manipulacije temperaturom staklenog prijelaza); ali ih legura s memorijom oblika nadmašuje za više redova veličine kada situacija zahtijeva veći stres oporavka, kraće vrijeme oporavka i znatno veći broj ciklusa kojima mogu proći prije kvara [1] i imaju bolju toplinsku stabilnost i viši modul elastičnosti [8].

Vrijedno je napomenuti da okolnosti u igri mogu značiti da ono što bi inače bilo negativno u tome treba li se koristiti ili ne, poput dugog vremena oporavka polimera za pamćenje oblika, može umjesto toga dati prednost u njihovoj uporabi [1]. Postoji mnogo različitih modela za predviđanje termomehanička svojstva materijala s memorijom oblika.

Na primjer, polimeri s pamćenjem oblika djeluju djelomično poput opruge, a prema Panu i dr., model za određivanje termomehaničkog ponašanja polimera s pamćenjem oblika ojačanog česticama u 1D može se prikazati kao i ξ je ukupni volumni udio martenzita, ξS je naprezanje -inducirani volumni udio martenzita, ξT je temperaturno inducirani volumni udio martenzita, σ je naprezanje, D je Youngov modul legure s pamćenjem oblika koji ovisi o ξ, ε je deformacija, εl je najveća deformacija koja se može povratiti, 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