تولید روکش‌های پلیمری خودتعمیرشونده با روشی جدید

گروهی از محققان آمریکایی روش جدیدی برای تولید روکش‌های پلیمری خودتعمیرشونده ارائه داده‌اند. این راهکار مبتنی بر یک عامل تعمیرکننده در الکتروریسندگی هم‌محور است.

مفهوم خودتعمیری به یک معنای کاملا متداول
در زمینه علوم مواد تبدیل شده است. با پیشرفت فناوری نانو، مواد هوشمندی که
در برابر اثرات محیطی همچون تغییر pH، تغییر میزان رطوبت و یا به هم خوردن
یکپارچگی روکش، واکنش نشان داده و خود را تعمیر می‌کنند، پیشرفت قابل
ملاحظه‌ای یافته‌اند. ساختار چندلایه و نانومقیاس یک روکش که در آن اجزا
کاملاً یکپارچه بوده و در تعامل دوطرفه با یکدیگر قرار دارند، موجب ایجاد
مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی می‌شود.

حال محققان موسسه Beckman در دانشگاه ایلینویز در Urbana-Champaign روش
جدیدی برای تولید روکش‌های پلیمری خودتعمیرشونده ارائه داده‌اند. این
راهکار مبتنی بر یک عامل تعمیرکننده در الکتروریسندگی هم‌محور است. آنها در
مقاله‌ای که در مجله Advanced Materials منتشر کرده‌اند، کارایی این راهکار
را در ایجاد عملکرد خودبه‌خودی در روکش‌های پلیمری توصیف کرده‌اند.

پل براون، استاد علوم و مهندسی مواد می‌گوید: «ما کارایی یک روکش پلیمری
خودتعمیرشونده مبتنی بر الکتروریسندگی هم‌محور را با استفاده از یک عامل
تعمیرکننده پلی‌سیلوکسانی و یک بستر آکریلاتی نشان داده‌ایم. الکتروریسندگی
فرصت‌های منحصر به فردی در اختیار ما قرار می‌دهد. احتمالاً مهم‌ترین ویژگی
که این روش ایجاد می‌کند، امکان تغییر فضایی مکان و غلظت اجزای تعمیرکننده
است. این ویژگی برعکس سامانه مبتنی بر کپسول‌هاست که در آن کپسول‌های حاوی
عوامل تعمیرکننده، قبل از اعمال ماده روی سطح با آن مخلوط می‌شوند.

 

 
 
این روش جدید مشابه دستگاه الکتروریسندگی
معمول است، با این تفاوت که در این سامانه از یک نخ‌ریس حاوی دو لوله موئین
هم‌محور استفاده شده است.

«در این فرایند، دو مایع ویسکوز به‌طور همزمان به لوله‌های موئین داخلی و
بیرونی وارد می‌شوند. اگر ترکیب مناسبی از مایعات به کار رفته و شرایط کار
به دقت تنظیم شده باشد، یک مخروط لایه‌ای Taylor تشکیل می‌شود؛ در این صورت
اگر یک ولتاژ بالا به لوله موئین فلزی خارجی اعمال شود، یک جت هم‌محور
تشکیل می‌شود. نیروهای الکتروهیدرودینامیکی که در اثر وجود نیروی دافعه
میان بارهای سطحی جمع‌شده ایجاد شده‌اند، به آرامی سطح سیال را کشیده و
موجب ایجاد الیاف هم محور می‌شوند».

جهت‌گیری نانوالیاف پلیمری الکتروریسیده با این روش روی سطح کاملاً اتفاقی
است. همچنین مایع تعمیرکننده به صورت کاملاً کپسوله شده درون دانه‌هایی که
آنها نیز به صورت اتفاقی درون الیاف پراکنده شده‌اند، قرار دارد. این کپسول‌ها
باید کاملاً مستعد آسیب‌دیدگی مکانیکی باشند، زیرا تعمیر شدن زمانی به خوبی
اتفاق می‌افتد که در اثر ایجاد آسیب، این کپسول‌ها شکاف برداشته و مایع
درون خود را آزاد کنند.

در این سیستم دوجزئی، دانه‌ها حاوی یکی از دو پیش‌ماده مایع پلی‌سیلوکسان
هستند. هنگام ایجاد یک آسیب مکانیکی مانند ایجاد ترک، این دانه‌ها شکافته و
دو پیش‌ماده مایع در مجاورت منطقه آسیب‌دیده آزاد می‌شوند. با ترکیب شدن
این دو پیش‌ماده، عمل پلیمریزاسیون اتفاق افتاده و شکاف ایجاد شده پر می‌شود.