Alakmemória korrózióálló polimer anyagok 1. rész

Az alakmemóriás ötvözetek, olyan anyagok, amelyek képesek deformálódni és fenntartani a deformációt, és emellett képesek visszatérni a kiindulási helyzetbe, számos alkalmazási területen értékelhetőek, az aktuátoroktól a rugalmas mikroeszközökig.

Az alakmemória és az emlékezet szorosan összefügg, és a köztük lévő kapcsolat befolyásolhatja tanulási eredményeinket és életminőségünket.

Az alakmemória arra utal, hogy képesek vagyunk a vizuális memórián keresztül felismerni az objektumok olyan jellemzőit, mint az alak, a méret, a hely és a szín. Nagyon fontos a mindennapi életünkben, mert befolyásolja a dolgok észlelésének és feldolgozásának képességét. Például, ha pontosan azonosítani tudjuk ugyanannak az objektumnak a különböző tájolását, méretét és alakját, akkor jobban meg tudjuk ragadni az objektum tulajdonságait és jellemzőit.

A memória agyunk azon képességére utal, hogy információkat, tapasztalatokat és ismereteket menteni és visszakeresni. A memória minősége közvetlenül befolyásolja tanulmányi teljesítményünket vagy életminőségünket. Például egy jó memóriával rendelkező személy jobban meg tud emlékezni a fontos dolgokra és információkra, így jobban gazdálkodik az idővel és rendszerezi a dolgokat.

Bár két különböző képességről van szó, a kapcsolat közöttük tagadhatatlan. A jó formájú memória segíthet abban, hogy hatékonyabban tanuljunk és emlékezzünk, mivel a vizuális memória az egyik fő módja annak, hogy az emberek új információkat és ismereteket szerezzenek. Például, amikor új szavakat vagy szakmai kifejezéseket tanulunk, az alakmemória segítségével hatékonyan emlékezhetünk rájuk.

Emellett az alakmemória fejlesztheti a memóriánkat is, mert az alakmemória képesség edzéssel történő fejlesztése nemcsak az agyterületek közötti kapcsolatokat erősíti, hanem elősegíti az agy idegsejtek növekedését és fejlődését is. Ezért a memória és az emlékezet alakítása erősítheti egymást, végső soron segítve a feladatok jobb elvégzését és a célok elérését.

Röviden, az alakmemória és a memória szorosan összefügg, támogatják és elősegítik egymást. Ezért szükséges a helyes tanulási és életviteli szokások kialakítása, folyamatosan gyakorolni a memóriát és a memóriát, és jobb tanulási és élettapasztalatot szerezni belőle. Látható, hogy javítanunk kell a memórián, a Cistanche deserticola pedig jelentősen javíthatja a memóriát, mert a Cistanche deserticola egy hagyományos kínai gyógyászati ​​anyag, amelynek számos egyedi hatása van, amelyek közül az egyik a memória javítása. A Cistanche deserticola hatékonysága a benne található számos hatóanyagnak köszönhető, beleértve a csersavat, poliszacharidokat, flavonoid glikozidokat stb. Ezek az összetevők számos úton elősegíthetik az agy egészségét.

Kattintson a Ismerje meg a rövid távú memória javításának módját

A hasznossá tevő tulajdonságok, valamint deformálódási és megújítási képességük megőrzése megköveteli, hogy az alakmemóriájú ötvözetek védve legyenek a korrózió ellen, amiben az alakmemóriájú polimerek integrálása védelmi eszközként szolgálhat.

Így ennek az áttekintésnek az a célja, hogy kiemelje az öngyógyító alakmemóriájú polimerek korróziógátló eszközként való hasznosságát.

Ezért ez az áttekintés tárgyalja az öngyógyító alakmemória polimerek alakmemória védelmére való felhasználásának előnyeit, a felhasználható öngyógyító polimerek többféle típusát, a polimerek fejlesztésének vagy speciális felhasználási módokhoz való igazításának módjait, valamint az alakmemória polimer tervezésének lehetőségeit. korróziógátló használatra.

1. Bemutatkozás
A kompozitok, vagy olyan anyagok, amelyek két vagy több kémiailag elkülönülő alkatrészt tartalmaznak, amelyeket makroszkopikusan egyesítenek, hogy egy új anyagot képezzenek, amelynek összetételi tulajdonságai jobbak, mint az alkotóanyagoké, a modern mindennapi élet kulcsfontosságú elemei, az emberek által lakott épületektől a használt járművekig.

Mint ilyen, a kompozitok javítása és új létrehozása kritikus fontosságú az erősebb, jobb és környezetbarátabb anyagokká való továbblépéshez. Így az olyan intelligens kompozitok vagy fejlett kompozitok fejlesztése, amelyek képesek "érzékelni" és reagálni valamilyen külső hatásra, kifejezetten érdekesek a megoldásban. az általunk használt anyagokkal szemben támasztott igények egyre növekvő listája [1].

A kompozit fejlesztés egyik különösen érdekes területe az úgynevezett alakmemória-effektus megjelenítésére képes kompozitok, amelyek során az anyag valamilyen rá ható külső inger hatására az állandó alapformából egy ideiglenes helyzetbe tud elmozdulni és azt megtartani, majd visszatérni az alaphoz. képességei alatt formál [2], ami az 1. ábrán látható.

A fenti grafikonon látható, hogy valamilyen inger által kiváltott feszültség, amely anyagtól függően lehet elektromágneses sugárzás, víz, pH, hőmérséklet vagy akár mágneses tér, az anyag fizikai változását okozza egy bizonyos helyzetbe, és ki is válthatja. hogy visszakerüljön az eredeti helyzetbe [2, 4]. Ez az anyagra gyakorolt ​​feszültség az anyag olyan mértékben deformálódását eredményezi, hogy az anyag állandó feszültség alatti pozíciót tart.

Ha a feszültség tovább növekszik, elérheti azt a pontot, ahol a reverzió megtörténik, és az alakmemória anyag a kezdeti állandó formájába kerül [3]. Ez a képesség kívánatossá teszi azokat gépek és berendezések, például működtetők, mikroeszközök és orvosbiológiai berendezések esetében, vagy a repülőgépiparban könnyű, felhelyezhető szerkezetek esetében [5], vagy más felhasználási területeken, ahol alak- és helyzetszabályozás, rezgések és akusztika szabályozása vagy ütésállóság. kívánatos lehet a kompozitból [6].

Az alakmemóriás ötvözetek fejlesztése során a legfontosabb szempont a korróziónak az anyagokra gyakorolt ​​hatása, mivel ez az anyag tulajdonságainak és hatékonyságának elvesztéséhez vezethet.

2. Alakmemória kompozitok: ötvözetek

Az alakmemóriás ötvözetek fémek kombinációja, amelyek az alakmemória-effektusok megjelenítésére szolgálnak egy feszültség által kiváltott martenzit-transzformáció révén, ahol a kiindulási fcc-fázis átalakul HPC-fázissá [7].

A további kidolgozás során az alakmemóriás ötvözetek alakmemória effektusokat mutatnak ki indukált fázisú átalakulásokon keresztül, ahol egy magas hőmérsékletű ausztenit fázisból lépnek át, amelyben az ötvözet deformálhatóbb, de hűtés vagy feszültség alkalmazása alacsonyabb hőmérsékletű fázisba viszi vissza. martenzit fázisként ismert [8]. Az alakmemóriájú ötvözetek anyagtulajdonságai különösen az ötvözet deformáció utáni helyreállítási képességére összpontosítanak.

Az alakmemóriás ötvözet visszanyerési sebességének meghatározásakor mikroszkopikusan azt a szemcseméret függvényének tekintjük, amely az ötvözet méretére vonatkoztatva van; ez azt jelenti, hogy a szemcseméret fontos az alakmemóriás ötvözet számára; ha csökken, akkor a diszlokációk szabad tere miatt nyúlási keményedés következik be, amely a szemcsehatárokkal való kölcsönhatás csökkenése előtt elcsúszik, és plasztikus deformációt okoz, valamint gátolja a martenzit átalakulást és a deformáció helyreállítását.

Általában minél több szennyeződés van egy rendszerben, annál kisebb a szemcseméret, mivel a diszpergált részecskék szemcsehatár-tűző hatást okoznak[9].

Az ötvözetek alakvisszanyerése azonban könnyebben tesztelhető és meghatározható hajlítási tesztekkel, ahol az ötvözet egy bizonyos maximális igénybevétel mellett egy bizonyos szögbe hajlítva, majd a visszanyerést az ötvözetre jellemző hőmérsékletre való melegítéssel, majd ezt követően lehűtéssel előidézhetjük. szobahőmérséklet, amely lehetővé teszi az alakmemória arányának kiszámítását a minta visszatérési szöge alapján[7].

A nikkel-titán, a réz és a vas képezik néhány elterjedtebb alakmemóriájú ötvözetek alapját [10, 11]; A rövid áttekintés az 1. táblázatban található. Ezenkívül az alakmemóriás ötvözetek teljesítménye fokozható harmadlagos vagy kvaterner elemek hozzáadásával [9, 11].

Ezek az alakmemóriás ötvözetek jellemzően krómmal, alumíniummal, nikkellel, mangánnal, rézzel, szilíciummal, nitrogénnel vagy réniummal vannak megerősítve, de ezeknek az elemeknek az ötvözetben való hozzáadása és mennyisége feláldozhatja az ötvözet szuperrugalmasságát, különösen szobahőmérsékleten. 9].

Az ilyen adalékanyagok hozzáadásának az alakmemória-effektusra gyakorolt ​​negatív hatásainak ellensúlyozására egyes gyártók bizonyos technikákat alkalmaznak; Az öregítés az alakmemóriás ötvözet alakmemóriájának javítására használt technika, ahol a fémötvözetet hosszabb ideig magas hőmérsékleten kezelik; például egy vas alapú alakmemória ötvözetet teszteltek Yongren et al. az alapforma-memória aránya 0,2, de 4 órás öregedés után az alakvisszaállítási arány körülbelül 0,6-ra nőtt. Sajnos az öregedési folyamat csökkenti az ötvözet passziváló réteg kialakításának képességét, így az elöregedett ötvözet gyengébb korrózióállóságot mutat, mint egy öregítetlen ötvözet; más fejlesztések jó eredményeket hoznának a korrózióállóság és az alakvisszanyerés terén, de ezek a módszerek általában magas költségekkel járnak, nehézkesek az ötvözet „kiképzése” a kívánt formák elérésére, ami alacsony visszanyerési feszültséget eredményez, és magas izzítási hőmérsékletet igényelnek a helyreállítás kiváltásához. [7].

Az alakmemóriás ötvözethez más elemek hozzáadásának egy másik hatása az, hogy a fázisátalakulási hőmérséklet növelhető vagy csökkenthető, ami az ötvözet mechanikai tulajdonságainak további javítását vagy megváltoztatását is szolgálhatja.

Például a réz hozzáadása lehetővé teheti a nikkel-titán ötvözetek stabilitásának javítását a pszeudoelasztikus viselkedés tekintetében, ami jót tesz a ciklikus mechanikai terhelésnek. Ennek az adaléknak a káros hatása azonban azt eredményezi, hogy az ötvözet érzékenyebbé válik a korrózióra, mivel az oxidréteg A felületen kialakuló képződmények kevésbé stabilak és gyengébb passziváló réteget képez, ami lehetővé teszi az ötvözet korrózió elleni támadásait [12], mivel maga a réz nem biztosít további ellenállást az ötvözet korróziójával szemben [13].

Ez előhozza a probléma lényegét, mivel a memóriaötvözetek sebezhetőek a korrózióval szemben.

Az alakmemóriás ötvözetet érő korróziós támadás a szemcsehatárokra összpontosul, ahol szemcseközi szinten, az alakmemóriás ötvözet szemcséin belül kialakuló lyukak között; a szemcsehatáron csapódik ki az ötvözetben lévő elemek, a hasonló nikkel.

Ez a szemcsehatáron fellépő szemcseközi korrózió olyan zónákat képez, amelyek csökkentik a korrózióállóságot, és a tulajdonságok további romlásához vezetnek [9]. A korrózió mérséklése elősegíthető korróziógátló elemek, például króm, kobalt, titán vagy akár ón hozzáadásával nagyon kis mennyiségben, így kvaterner vagy harmadlagos alakú memóriaötvözetet képezve a korrózióállóság javítása érdekében [14–16].

Azonban ezeknek az elemeknek a hozzáadásának más, potenciálisan nemkívánatos hatásai is lehetnek; például a króm javítja az alakmemóriás ötvözet korrózióállóságát, cserébe az ötvözet törékennyé válik, és csökkenti az átalakulási hőmérsékletet[15], és amint a 2. táblázat mutatja, összehasonlítható, ha nem nagyobb korrózióállóságot lehet elérni korróziógátló elemek hozzáadása nélkül.

Általában minél kisebb az áramsűrűség vagy az Icorr érték, annál jobb a korrózió elleni védelem; a fenti táblázat több Icorr-értéket, három korróziógátló elemekkel ellátott alakmemóriás ötvözetet és két polimert sorol fel.

Az ötvözetek jó korrózióállóságot mutatnak, míg a polimerek jobban, ha nem is jobbak, mint az alakmemóriás ötvözet korróziógátlása. Ezért az alakmemóriás ötvözet mechanikai tulajdonságainak megőrzése érdekében erősen ajánlott az alakmemória-effektust megjeleníteni képes polimerbevonat alkalmazása alakmemóriás kompozit kialakításához.

3. Alakmemória kompozitok: Tulajdonsági szempontok

Az alakmemória-kompozit tulajdonságainak vagy általános hatékonyságának meghatározásakor számos tényezőt kell figyelembe venni; például az alak-helyreállítási sebesség az alakmemóriás kompozit azon képessége, hogy reagáljon olyan külső erőre, amely a kompozit alakjának deformációját eredményezte[21], vagy a kompozit plaszticitási indexe, a keménység és a rugalmassági modulus aránya, hasznos a súrlódási kopásállóság meghatározására, és ezáltal a memóriaréteg funkcionális tulajdonságaival együtt hasznos az alakmemória kompozit szerkezeti állapotának meghatározásában súrlódási körülmények között [22].

A kompozit bevonatnak az alatta lévő anyag korróziójának megelőzésében való hatékonyságának meghatározásakor azonban a kulcsfontosságú tényező a felület hidrofóbsága lenne.

A felület hidrofób jellege a fémek csökkent korróziós sebességéhez kapcsolódik azáltal, hogy korlátozza a kölcsönhatásokat korrozív elemekkel, például vízzel, és szerves bevonatokkal; ez azt jelenti, hogy korlátozni kell a víz diffúziós folyamatát az alatta lévő fémre [22, 23].

A hidrofóbitás a bevonat kémiai tulajdonságaitól és a bevonat felületének mikroszerkezetétől függ, ahol a felületi érdesség fokozza a bevonat hidrofóbságát [24], és a felület nedvesíthetőségének meghatározásával mérhető. A nedvesíthetőség azt jelenti, hogy a víz mennyire kenhető át szilárd felületen, amelynek hatékonyságát a Young-modulus [23] által meghatározott vízzel érintkező szög határozza meg, amely a 2. ábrán látható.

A formamemóriájú ötvözetek és polimerek széles körben használatosak, és bármelyikük egyedi alkalmazása a helyzet követelményeitől függ, ahol a polimereket alacsony sűrűségük miatt alkalmazzák az ötvözetekkel szemben, mivel olcsók megfizethetőek, és szabályozni tudják, mi váltja ki helyreállásukat. a visszanyerhető alakváltozás, amelyen keresztül tudnak menni, és az a széles tartomány, amelyhez a reakcióhőmérsékletet hozzá lehet állítani (az üvegesedési hőmérséklet manipulálásával); de a memóriaötvözetek nagyságrendekkel nagyobb mértékben legyőzik őket, ha a helyzet nagyobb helyreállítási feszültséget, rövidebb helyreállítási időt és sokkal több ciklust igényel a meghibásodás előtt [1], és jobb hőstabilitásuk és nagyobb rugalmassági modulusuk van [8].

Érdemes megjegyezni, hogy a beletartozó körülmények azt jelenthetik, hogy ami normál esetben negatív lenne, függetlenül attól, hogy kell-e használni, vagy sem, mint például az alakmemóriás polimerek hosszú helyreállítási ideje, ehelyett előnyt jelenthet a használatukban [1]. Számos különböző modell létezik az előrejelzésre. alakmemóriás anyag termomechanikai tulajdonságai.

Például az alakmemóriás polimerek részben rugószerűen hatnak, és Pan és munkatársai szerint egy részecske-erősítésű alakmemóriájú polimer termomechanikai viselkedésének meghatározására szolgáló modell 1D-ben bemutatható, és ξ a teljes martenzit térfogathányad, ξS a feszültség -indukált martenzit térfogathányad, ξT a hőmérséklet-indukált martenzit térfogathányad, σ a feszültség, D isYoung modulusa az alakmemória ötvözetnek, amely ξ-től függ, ε a deformáció, εl a maximális visszanyerhető alakváltozás, Θ a termikus tágulási együttható, T az aktuális hőmérséklet, T0 pedig a referencia-hőmérséklet [27]. Ezek a modellek a 3. és 4. ábrán láthatóhoz hasonló eredményeket próbálnak szimulálni.

For more information:1950477648nn@gmail.com