Polimerni materiali s spominom oblike, odporni proti koroziji, 1. del

Zlitine s spominom oblike, materiali, ki se lahko deformirajo in ohranjajo deformacijo ter se poleg tega lahko vrnejo v začetni položaj, so cenjeni za vrsto aplikacij od aktuatorjev do fleksibilnih mikronaprav.

Spomin na obliko in spomin sta tesno povezana, odnos med njima pa lahko vpliva na naše učne rezultate in kakovost življenja.

Spomin oblike se nanaša na našo sposobnost prepoznavanja lastnosti, kot so oblika, velikost, lokacija in barva predmetov prek vizualnega spomina. V našem vsakdanjem življenju je zelo pomembna, saj vpliva na našo sposobnost zaznavanja in procesiranja stvari. Na primer, če lahko natančno prepoznamo različne orientacije, velikosti in oblike istega predmeta, lahko bolje razumemo lastnosti in značilnosti predmeta.

Spomin se nanaša na sposobnost naših možganov za shranjevanje in pridobivanje informacij, izkušenj in znanja. Kakovost spomina bo neposredno vplivala na našo akademsko uspešnost ali kakovost življenja. Oseba z dobrim spominom si lahko na primer bolje zapomni pomembne stvari in informacije ter tako bolje upravlja s časom in organizira stvari.

Čeprav gre za dve različni sposobnosti, je povezava med njima nesporna. Dobra zmožnost pomnjenja oblike nam lahko pomaga pri učenju in pomnjenju bolj učinkovito, saj je vidni spomin eden glavnih načinov za pridobivanje novih informacij in znanja. Na primer, ko se učimo novih besed ali strokovnih izrazov, si jih lahko učinkovito zapomnimo prek spomina oblik.

Poleg tega lahko spomin oblike razgiba tudi naš spomin, saj izboljšanje sposobnosti spomina oblike s treningom ne bo samo okrepilo povezav med možganskimi območji, temveč tudi spodbudilo rast in razvoj živčnih celic v možganih. Zato se lahko spomin na obliko in spomin med seboj krepita in nam na koncu pomagata bolje opravljati naloge in dosegati cilje.

Skratka, spomin oblike in spomin sta tesno povezana ter se podpirata in spodbujata. Zato je treba vzpostaviti dobre učne in življenjske navade, nenehno vaditi, da oblikujemo spomin in spomin ter iz tega pridobimo boljšo učno in življenjsko izkušnjo. Vidimo, da moramo izboljšati spomin, in Cistanche deserticola lahko bistveno izboljša spomin, saj je Cistanche deserticola tradicionalno kitajsko zdravilno sredstvo, ki ima številne edinstvene učinke, eden od njih je izboljšanje spomina. Učinkovitost Cistanche deserticola izhaja iz številnih aktivnih sestavin, ki jih vsebuje, vključno s taninsko kislino, polisaharidi, flavonoidnimi glikozidi itd. Te sestavine lahko spodbujajo zdravje možganov na različne načine.

Kliknite Spoznaj kratkoročni spomin, kako izboljšati

Ohranjanje lastnosti, zaradi katerih so uporabne, in njihova sposobnost deformiranja in preoblikovanja zahteva, da so zlitine s spominom oblike zaščitene pred korozijo, pri čemer lahko integracija polimerov s spominom oblike deluje kot zaščitno sredstvo.

Zato je ta pregled namenjen poudarjanju uporabnosti samozdravljivih polimerov spomina oblike kot sredstva za zaviranje korozije.

Zato ta pregled obravnava prednosti uporabe samozdravljivih polimerov s spominom oblike za zaščito spomina oblike, več vrst samozdravljivih polimerov, ki bi jih lahko uporabili, načine za izboljšanje ali prilagajanje polimerov specifičnim uporabam in obete pri oblikovanju polimerov s spominom oblike za uporabo pri zaviranju korozije.

1. Uvod
Kompoziti ali materiali, ki vsebujejo dva ali več kemično različnih delov, ki so makroskopsko združeni v nov material s sestavnimi lastnostmi, ki so boljše od lastnosti njihovih sestavnih materialov, so ključni sestavni del sodobnega vsakdanjega življenja, od zgradb, v katerih ljudje živijo, do vozil, ki se uporabljajo.

Kot taki so izboljšanje in ustvarjanje novih kompozitov ključnega pomena za nadaljnji napredek v močnejše, boljše in okolju prijaznejše materiale. Zato je razvoj pametnih kompozitov ali naprednih kompozitov, ki imajo sposobnost "zaznavanja" in odzivanja na nekatere zunanje vplive, izrecno zanimiv za reševanje vedno večji seznam zahtev, ki jih morajo izpolniti materiali, ki jih uporabljamo [1].

Eno posebej zanimivih področij razvoja kompozitov vključuje kompozite, ki so sposobni prikazati nekaj, kar se imenuje učinek spomina oblike, pri katerem se je material sposoben premakniti v začasen položaj in ga obdržati iz stalne osnovne oblike kot posledica nekaterih zunanjih dražljajev, ki delujejo nanj, in se nato vrniti v osnovo. obliko pod svojimi sposobnostmi [2], kar lahko vidite na sliki 1.

Kot je razvidno iz zgornjega grafa, stres, ki ga povzroči določen dražljaj, ki je lahko glede na material elektromagnetno sevanje, voda, pH, temperatura ali celo magnetno polje, povzroči fizično spremembo materiala v določen položaj in jo lahko tudi sproži da se premaknete nazaj v prvotni položaj [2, 4]. Ta uporaba obremenitve materiala povzroči deformacijo materiala do te mere, da material obdrži položaj pod stalno obremenitvijo.

Če se deformacija še naprej povečuje, lahko doseže točko, ko pride do reverzije in se material spomina oblike premakne v prvotno trajno obliko [3]. Zaradi te zmožnosti so zaželeni za stroje in opremo, kot so aktuatorji, mikronaprave in biomedicinska oprema, ali v vesoljski industriji za lahke, zložljive strukture [5] ali za druge uporabe, pri katerih se nadzorujejo oblika in položaj, nadzor vibracij in akustike ali odpornost proti udarcem. morda zaželeno iz kompozita [6].

Ključna skrb pri razvoju zlitin s spominom oblike so učinki korozije na materiale, saj lahko povzročijo izgubo lastnosti in učinkovitosti materiala.

2. Kompoziti s spominom oblike: zlitine

Zlitine s spominom oblike so kombinacija kovin, ki so zasnovane za prikaz učinkov spomina oblike s transformacijo martenzita, ki jo povzroči napetost, kjer se matična fcc faza pretvori v fazo HPC [7].

Če podrobneje pojasnimo, bodo zlitine spomina oblike pokazale učinke spomina oblike prek induciranih faznih transformacij, kjer preidejo iz visokotemperaturne avstenitne faze, v kateri je zlitina bolj voljna za deformacijo, vendar jo ohlajanje ali uporaba napetosti vrne v fazo nižje temperature, znana kot martenzitna faza [8]. Pomisleki glede lastnosti materiala za zlitine s spominom oblike se osredotočajo predvsem na sposobnost zlitine, da se obnovi po deformacijah.

Pri določanju stopnje obnovitve za zlitino s spominom oblike, mikroskopsko gledano, velja, da je funkcija velikosti zrn glede na dimenzijo zlitine; to pomeni, da je velikost zrn pomembna za zlitino s spominom oblike; če se zmanjša, pride do deformacijskega utrjevanja, ker se prosti prostor dislokacij, ki zdrsnejo pred interakcijo z mejami zrn, zmanjša in povzroči plastično deformacijo ter zavira martenzitno transformacijo in obnovitev deformacije.

Značilno je, da več nečistoč kot je v sistemu, manjša je velikost zrn zaradi razpršenih delcev, ki povzročajo učinek zapenjanja meja zrn [9].

Vendar je mogoče obnovitev oblike za zlitine lažje preizkusiti in določiti z upogibnimi preskusi, pri katerih je zlitina upognjena pod določenim kotom pod določeno največjo obremenitvijo, nato pa se obnovitev lahko sproži s segrevanjem na temperaturo, ki je značilna za zlitino, in nato pustimo, da se ohladi sobne temperature, kar omogoča izračun razmerja spomina oblike na podlagi povratnega kota vzorca[7].

Nikelj-titan, baker in železo tvorijo osnovo za nekatere pogostejše zlitine s spominom oblike [10, 11]; kratek pregled je na voljo v tabeli 1. Poleg tega se lahko učinkovitost zlitin s spominom oblike izboljša z dodajanjem terciarnih ali kvartarnih elementov [9, 11].

Običajno so te zlitine s spominom oblike ojačene s kromom, aluminijem, nikljem, manganom, bakrom, silicijem, dušikom ali renijem, vendar lahko dodatek in količina teh elementov v zlitini žrtvujeta superelastičnost zlitine, zlasti pri pogojih sobne temperature [ 9].

Da bi preprečili negativne učinke dodajanja teh aditivov na učinek spomina oblike, nekateri proizvajalci uporabljajo določene tehnike; staranje je tehnika, ki se uporablja za izboljšanje razmerja spomina oblike zlitine s spominom oblike, kjer se kovinska zlitina dlje časa obdeluje pri visoki temperaturi; na primer zlitino spomina oblike na osnovi železa so testirali Yongren et al. imeti osnovno razmerje spomina oblike 0.2, toda po 4 urah staranja je razmerje obnovitve oblike naraslo na približno 0.6. Na žalost proces staranja zmanjša sposobnost zlitine, da tvori pasivno plast, zato ima starana zlitina slabšo odpornost proti koroziji v primerjavi z nestarano zlitino; drugi razvojni dosežki bi prinesli dobre rezultate v smislu odpornosti proti koroziji in obnavljanja oblike, vendar so te metode ponavadi visoke cene, težke v smislu "usposabljanja" zlitine za doseganje želenih oblik, kar ima za posledico nizko obnovitveno napetost, in zahtevajo visoko temperaturo žarjenja, da sprožijo okrevanje [7].

Drug učinek dodajanja drugih elementov v zlitino s spominom oblike je, da se temperature faznega prehoda lahko povečajo ali znižajo, kar lahko služi tudi za nadaljnje izboljšanje ali spreminjanje mehanskih lastnosti zlitine.

Dodatek bakra lahko na primer omogoči zlitinam nikelj-titan, da izboljšajo svojo stabilnost glede psevdoelastičnega obnašanja, kar je dobro za ciklične mehanske obremenitve. Vendar pa škodljivi učinek tega dodatka povzroči, da postane zlitina bolj dovzetna za korozijo, saj je oksidni sloj, ki na površini je manj stabilen in tvori šibkejšo pasivno plast, ki omogoča korozijski napad na zlitino [12], saj sam baker ne daje dodatne odpornosti na korozijo zlitine [13].

To razkrije bistvo problema, saj so zlitine s spominom oblike ranljive za korozijo.

Napad korozije na zlitino s spominom oblike se osredotoča na meje zrn, pri čemer se lahko pojavi na medkristalnem nivoju z nastajanjem lukenj v bližini zrn zlitine s spominom oblike; na meji zrn se izločajo elementi v zlitini, kot je nikelj.

Ta intergranularna korozija, ki se pojavi na mejah zrn, tvori cone, ki zmanjšujejo odpornost proti koroziji in vodijo do nadaljnjega poslabšanja lastnosti [9]. Korozijo je mogoče ublažiti z dodajanjem elementov, ki preprečujejo korozijo, kot so krom, kobalt, titan ali celo kositer, v zelo majhnih količinah, da se tvori kvartarna ali terciarna zlitina s spominom oblike kot sredstvo za izboljšanje odpornosti proti koroziji [14–16].

Vendar ima lahko dodajanje teh elementov druge, potencialno nezaželene učinke; na primer, krom izboljša korozijsko odpornost zlitine s spominom oblike v zameno za to, da postane zlitina bolj krhka, in zniža temperature transformacije [15], in kot prikazuje tabela 2, je možno doseči primerljivo, če ne večjo korozijsko odpornost brez dodajanja elementov, ki zavirajo korozijo.

Na splošno velja, da nižja kot je gostota toka ali vrednost Icorr, boljša je zaščita pred korozijo; zgornja tabela navaja več vrednosti Icorr, tri zlitine s spominom oblike z elementi, ki zavirajo korozijo, in dva polimera.

Zlitine kažejo dobro odpornost proti koroziji, medtem ko polimeri delujejo bolje, če ne boljše, kot zlitine s spominom oblike pri zaviranju korozije. Zato bi bila zelo priporočljiva uporaba polimerne prevleke, ki lahko pokaže učinek spomina oblike, za oblikovanje kompozita s spominom oblike, da se ohranijo mehanske lastnosti zlitine s spominom oblike.

3. Kompoziti za spomin oblike: premisleki glede lastnosti

Pri določanju lastnosti ali splošne učinkovitosti kompozita s spominom oblike je treba upoštevati številne dejavnike; na primer, hitrost obnovitve oblike je sposobnost kompozita s spominom oblike, da se odzove na zunanjo silo, ki je povzročila deformacijo oblike kompozita [21], ali indeks plastičnosti kompozita, razmerje med trdoto in modulom elastičnosti, je uporaben za določanje odpornosti proti obrabi pri trenju in je zato uporaben, skupaj s funkcionalnimi lastnostmi spominske plasti, za pomoč pri določanju strukturnega stanja kompozita s spominom oblike v pogojih trenja [22].

Vendar pa je pri določanju učinkovitosti kompozitne prevleke pri preprečevanju korozije materiala pod njo ključni dejavnik, ki ga je treba upoštevati, hidrofobnost površine.

Hidrofobnost površine je povezana z zmanjšano stopnjo korozije kovine z omejevanjem interakcij s korozivnimi elementi, kot je voda, in z organskimi premazi; to pomeni omejitev procesa difuzije vode do kovine pod [22, 23].

Hidrofobnost je odvisna od kemijskih lastnosti prevleke in mikrostrukture površine prevleke, pri čemer lahko hrapavost površine poveča hidrofobnost prevleke [24] in jo je mogoče izmeriti z določanjem omočljivosti površine. Močljivost je razpršljivost vode po trdni površini, katere učinkovitost je določena s kontaktnim kotom vode, določenim z Youngovim modulom [23], ki ga lahko vidite na sliki 2.

Zlitine in polimeri s spominom oblike so bili v veliki meri uporabljeni, posamezna uporaba katerega koli od njih pa je odvisna od zahtev situacije, kjer se polimeri uporabljajo v primerjavi z zlitinami zaradi njihove nizke gostote, poceni dostopnosti, možnosti nadzora, kaj sproži njihovo okrevanje, velike stopnje obremenitev, ki jih je mogoče obnoviti, in širok razpon, v katerem bi lahko prilagodili njihove odzivne temperature (z manipulacijo temperature posteklenitve); vendar jih premagajo zlitine s spominom oblike za več velikosti, ko situacija zahteva večjo obnovitveno obremenitev, krajši obnovitveni čas in veliko večjo količino ciklov, ki jih lahko opravijo pred odpovedjo [1] in imajo boljšo toplotno stabilnost in višji modul elastičnosti [8].

Treba je omeniti, da okoliščine v igri lahko pomenijo, da lahko tisto, kar bi bilo običajno negativno, ne glede na to, ali naj se uporablja ali ne, na primer dolgi obnovitveni časi polimerov spomina oblike, prinese prednost pri njihovi uporabi [1]. Obstaja veliko različnih modelov za napovedovanje termomehanske lastnosti materiala s spominom oblike.

Na primer, polimeri s spominom oblike delujejo delno vzmetno, in kot pravi Pan et al., je model za določanje termomehanskega obnašanja polimera s spominom oblike, ojačanega z delci, v 1D lahko prikazan kot in ξ je skupni volumski delež martenzita, ξS je napetost -inducirani volumski delež martenzita, ξT je temperaturno induciran volumski delež martenzita, σ je napetost, D je Youngov modul zlitine s spominom oblike, ki je odvisen od ξ, ε je deformacija, εl je največja obnovljiva deformacija, Θ je toplotna koeficient raztezanja, T je trenutna temperatura in T0 je referenčna temperatura [27]. Ti modeli poskušajo simulirati rezultate, podobne tistim, prikazanim na slikah 3 in 4.

For more information:1950477648nn@gmail.com