Корозійно-стійкі полімерні матеріали з пам'яттю форми. Частина 1

Сплави з пам’яттю форми, матеріали, здатні деформуватися та підтримувати деформацію, а також здатні повертатися у вихідне положення, цінуються для цілого ряду застосувань від приводів до гнучких мікропристроїв.

Пам’ять форми та пам’ять тісно пов’язані, і взаємозв’язок між ними може впливати на наші результати навчання та якість життя.

Пам'ять форми стосується нашої здатності розпізнавати такі особливості, як форма, розмір, розташування та колір об'єктів за допомогою зорової пам'яті. Це дуже важливо в нашому повсякденному житті, оскільки впливає на нашу здатність сприймати й обробляти речі. Наприклад, якщо ми можемо точно визначити різні орієнтації, розміри та форми одного об’єкта, ми зможемо краще зрозуміти властивості та характеристики об’єкта.

Пам'ять означає здатність нашого мозку зберігати та відновлювати інформацію, досвід і знання. Якість пам'яті безпосередньо вплине на нашу академічну успішність або якість життя. Наприклад, людина з хорошою пам’яттю може краще запам’ятовувати важливі речі та інформацію, а отже, краще керувати часом і організовувати справи.

Хоча це дві різні здібності, зв’язок між ними незаперечний. Наявність хорошої пам’яті може допомогти нам навчатися та запам’ятовувати ефективніше, оскільки зорова пам’ять є одним із основних способів отримання нової інформації та знань. Наприклад, вивчаючи нові слова чи професійні терміни, ми можемо ефективно їх запам’ятовувати завдяки пам’яті форми.

Крім того, пам’ять форми також може тренувати нашу пам’ять, оскільки вдосконалення пам’яті форми за допомогою тренувань не лише зміцнить зв’язки між областями мозку, але й сприятиме зростанню та розвитку нервових клітин у мозку. Тому пам’ять форми та пам’ять можуть покращувати одна одну, допомагаючи нам краще виконувати завдання та досягати цілей.

Коротше кажучи, пам’ять форми та пам’ять тісно пов’язані, вони підтримують і сприяють одна одній. Тому необхідно виробити хороші звички до навчання та життя, постійно виконувати вправи, щоб сформувати пам’ять і пам’ять і отримати від цього кращий досвід навчання та життя. Можна побачити, що нам потрібно покращити пам’ять, і Cistanche deserticola може значно покращити пам’ять, оскільки Cistanche deserticola є традиційним китайським лікарським матеріалом, який має багато унікальних ефектів, одним із яких є покращення пам’яті. Ефективність Cistanche deserticola пояснюється багатьма активними інгредієнтами, які він містить, включаючи дубильну кислоту, полісахариди, флавоноїдні глікозиди тощо. Ці інгредієнти можуть сприяти здоров’ю мозку різними шляхами.

Клацніть «Знай, як покращити короткочасну пам’ять».

Збереження властивостей, які роблять їх корисними, а також їхньої здатності деформуватися та реформувати вимагає, щоб сплави з пам’яттю форми були захищені від корозії, у якій інтеграція полімерів з пам’яттю форми може діяти як засіб захисту.

Таким чином, цей огляд має підкреслити корисність полімерів із пам’яттю форми, що самовідновлюються, як засобу інгібування корозії.

Таким чином, у цьому огляді обговорюються переваги використання самовідновлюваних полімерів з пам’яттю форми для захисту пам’яті форми, кілька типів самовідновлюваних полімерів, які можна використовувати, способи покращення або адаптації полімерів для певного використання та перспективи розробки полімерів з пам’яттю форми. для використання в інгібуванні корозії.

1. Введення
Композитні матеріали, або матеріали, що містять дві або більше хімічно відмінних частин, макроскопічно об’єднаних для утворення нового матеріалу з композиційними властивостями, вищими за властивості матеріалів, що їх утворюють, є ключовим компонентом сучасного повсякденного життя, від будівель, у яких живуть люди, до транспортних засобів, якими користуються.

Таким чином, удосконалення та створення нових композитів має вирішальне значення для подальшого розвитку більш міцних, кращих і екологічно чистих матеріалів. Таким чином, розробка розумних композитів або вдосконалених композитів, які мають здатність «відчувати» і реагувати на певний зовнішній вплив, є особливим інтересом у вирішенні проблеми. постійно зростаючий перелік вимог, які мають виконувати матеріали, які ми використовуємо [1].

Однією з особливо цікавих областей розробки композитів є композити, здатні виявляти так званий ефект пам’яті форми, за якого матеріал здатний змінювати та зберігати тимчасове положення, змінюючи постійну базову форму в результаті дії на нього зовнішніх подразників, а потім повертаючись до основи. форми під свої здібності [2], яку можна побачити на малюнку 1.

Як показано на графіку вище, стрес, викликаний деяким стимулом, який, залежно від матеріалу, може бути електромагнітним випромінюванням, водою, рН, температурою або навіть магнітним полем, спричиняє фізичну зміну матеріалу в певному положенні, а також може викликати його повернутися у вихідне положення [2, 4]. Це застосування напруги до матеріалу призводить до деформації матеріалу до такої міри, що матеріал утримує положення під постійним натягом.

Якщо деформація продовжує збільшуватися, вона може досягти точки, в якій відбувається реверсія, і матеріал з пам’яттю форми переходить до своєї початкової постійної форми [3]. Ця здатність робить їх бажаними для машин і обладнання, таких як приводи, мікропристрої та біомедичне обладнання, або в аерокосмічній промисловості для легких розгортаних конструкцій [5] або для інших цілей, де контроль форми та положення, керування вібрацією та акустикою або стійкість до ударів може бути бажаним із композиту [6].

Ключовою проблемою при розробці сплавів із пам’яттю форми є вплив корозії на матеріали, оскільки це може призвести до втрати властивостей і ефективності матеріалу.

2. Композити з пам'яттю форми: сплави

Сплави з пам’яттю форми – це комбінація металів, розроблена для демонстрації ефектів пам’яті форми через мартенситне перетворення, спричинене напругою, де вихідна фаза ГЦК перетворюється на фазу ВПК [7].

Уточнюючи далі, сплави з пам’яттю форми демонструватимуть ефект пам’яті форми через індуковані фазові перетворення, коли вони переходять із фази високотемпературного аустеніту, у якій сплав є більш пластичним до деформації, але охолодження або застосування напруги повертає його до фази з нижчою температурою, відома як мартенситна фаза [8]. Властивості матеріалу для сплавів з пам'яттю форми зосереджуються, зокрема, на здатності сплаву відновлюватися після деформацій.

При визначенні швидкості відновлення для сплаву з пам’яттю форми, під мікроскопом, вона вважається функцією розміру зерна відносно розміру сплаву; це означає, що розмір зерна важливий для сплаву з пам'яттю форми; якщо воно зменшується, відбувається деформаційне зміцнення, оскільки вільний простір дислокацій, які ковзають перед взаємодією з межами зерен, зменшується та викликає пластичну деформацію та гальмує мартенситне перетворення та відновлення деформації.

Як правило, чим більше домішок у системі, тим менший розмір зерен через дисперговані частинки, що спричиняють ефект закріплення меж зерен [9].

Однак відновлення форми для сплавів можна легше перевірити та визначити за допомогою випробувань на вигин, де сплав згинається під певним кутом під певним максимальним натягом, а потім відновлення може бути викликане нагріванням до температури, специфічної для сплаву, а потім охолодженням. до кімнатної температури, що дозволяє розрахувати коефіцієнт пам’яті форми на основі кута повернення зразка [7].

Нікель-титан, мідь і залізо є основою для деяких з більш поширених сплавів з пам'яттю форми [10, 11]; короткий огляд можна знайти в таблиці 1. Крім того, характеристики сплавів з пам’яттю форми можна покращити за рахунок додавання третинних або четвертинних елементів [9, 11].

Як правило, ці сплави з пам’яттю форми посилені хромом, алюмінієм, нікелем, марганцем, міддю, кремнієм, азотом або ренієм, але додавання та кількість цих елементів у сплаві може призвести до втрати надпружності сплаву, особливо за умов кімнатної температури [ 9].

Щоб протистояти негативному впливу додавання цих добавок на ефект пам’яті форми, деякі виробники використовують певні методи; старіння – це техніка, яка використовується для покращення коефіцієнта пам’яті форми сплаву з пам’яттю форми, коли металевий сплав обробляється при високій температурі протягом тривалого періоду; наприклад, Yongren et al. мати основний коефіцієнт пам’яті форми 0.2, але після 4 годин витримки коефіцієнт відновлення форми зріс приблизно до 0.6. На жаль, процес старіння зменшує здатність сплаву утворювати пасивуючий шар, тому старий сплав демонструє нижчу корозійну стійкість у порівнянні зі сплавом, що не старів; інші розробки дали б хороші результати щодо стійкості до корозії та відновлення форми, але ці методи, як правило, є високовартісними, складними з точки зору «навчання» сплаву для досягнення бажаних форм, що призводить до низької напруги відновлення та вимагає високої температури відпалу для ініціювання відновлення [7].

Інший ефект додавання інших елементів до сплаву з пам'яттю форми полягає в тому, що температура фазового переходу може бути підвищена або знижена, що також може сприяти подальшому поліпшенню або зміні механічних властивостей сплаву.

Наприклад, додавання міді може дозволити нікель-титановим сплавам покращити їх стабільність щодо псевдопружної поведінки, що добре для циклічного механічного навантаження. Однак несприятливий ефект цього додавання призводить до того, що сплав стає більш сприйнятливим до корозії, оскільки оксидний шар, який утворює на поверхні менш стабільний і утворює слабший пасивуючий шар, що забезпечує корозійний вплив на сплав [12], оскільки сама мідь не забезпечує додаткового опору сплаву корозії [13].

Це виявляє суть проблеми, оскільки сплави з пам’яттю форми вразливі до корозії.

Корозія сплаву з пам’яттю форми зосереджена на межах зерен, де вона може виникнути на міжзеренному рівні з утворенням ямкової ямки поблизу зерен сплаву з пам’яттю форми; саме на межі зерен утворюються виділення елементів у сплаві, наприклад нікелю.

Ця міжкристалічна корозія, яка виникає на межі зерен, утворює зони, які знижують корозійну стійкість і призводять до подальшої деградації властивостей [9]. Можна допомогти пом’якшити корозію, додавши елементи, що запобігають корозії, такі як хром, кобальт, титан або навіть олово, у дуже малих кількостях, щоб утворити четвертинний або третинний сплав з пам’яттю форми як засіб покращення корозійної стійкості [14–16].

Однак додавання цих елементів може мати інші, потенційно небажані, ефекти; наприклад, хром покращує корозійну стійкість сплаву з пам’яттю форми в обмін на те, щоб зробити сплав більш крихким і знижує температури перетворення [15], і, як демонструє таблиця 2, він можна досягти порівнянної, якщо не більшої корозійної стійкості без додавання елементів, що перешкоджають корозії.

Загалом, чим нижча щільність струму, або значення Icorr, тим кращий захист від корозії; у таблиці вище наведено кілька значень Icorr, три сплави з пам’яттю форми з елементами, що інгібують корозію, і два полімери.

Сплави демонструють добру корозійну стійкість, тоді як полімери мають кращі, якщо не кращі, показники інгібування корозії, ніж сплави з пам’яттю форми. Таким чином, було б настійно рекомендовано нанесення полімерного покриття, здатного відображати ефект пам’яті форми, для формування композиту з пам’яттю форми, щоб зберегти механічні властивості сплаву з пам’яттю форми.

3. Композити пам'яті форми: властивості

При визначенні властивостей або загальної ефективності композиту з пам’яттю форми необхідно враховувати багато факторів; наприклад, швидкість відновлення форми - це здатність композиту з пам'яттю форми реагувати на зовнішню силу, яка призвела до деформації форми композиту[21], або індекс пластичності композиту, відношення твердості до модуля пружності, є корисним для визначення зносостійкості при терті і, отже, корисним, разом із функціональними властивостями шару пам’яті, допомагає визначити структурний стан композиту з пам’яттю форми в умовах тертя [22].

Однак при визначенні ефективності композитного покриття щодо запобігання корозії матеріалу, що знаходиться під ним, ключовим фактором для розгляду буде гідрофобність поверхні.

Гідрофобність поверхні пов’язана зі зниженою швидкістю корозії металу через обмеження взаємодії з корозійними елементами, такими як вода, та з органічними покриттями; це означає обмеження процесу дифузії води до металу під ним [22, 23].

Гідрофобність залежить від хімічних властивостей покриття та мікроструктури поверхні покриття, де шорсткість поверхні може підвищити гідрофобність покриття [24] і може бути виміряна шляхом визначення змочуваності поверхні. Змочуваність — це те, наскільки вода розподіляється по твердій поверхні, ефективність якої визначається контактним кутом води, визначеним модулем Юнга [23], який можна побачити на малюнку 2.

Сплави з пам'яттю форми та полімери широко використовуються, і індивідуальне застосування кожного з них залежить від вимог ситуації, де полімери використовуються проти сплавів через їх низьку щільність, недорогість, можливість контролювати те, що спонукає їх відновлюватися, значною мірою відновлюваних деформацій, яких вони можуть зазнати, і широкого діапазону, до якого можна пристосувати їхні температури відповіді (через маніпуляції температурою склування); але вони випереджаються сплавами з пам'яттю форми на порядки більше, коли ситуація вимагає більшої напруги відновлення, коротшого часу відновлення та значно більшої кількості циклів, які вони можуть пройти до руйнування [1] і мають кращу термічну стабільність і вищий модуль пружності [8].

Варто зазначити, що наявні обставини можуть означати, що те, що зазвичай було б негативним у тому, чи слід його використовувати чи ні, як-от довгий час відновлення полімерів з пам’яттю форми, може натомість надати перевагу при їх використанні [1]. Існує багато різних моделей для прогнозування термомеханічні властивості матеріалу з пам'яттю форми.

Наприклад, полімери з пам’яттю форми діють частково пружно, і згідно з Паном та ін., модель для визначення термомеханічної поведінки полімеру з пам’яттю форми, посиленого частинками, у 1D може бути представлена ​​як і ξ – загальна об’ємна частка мартенситу, ξS – напруга -об'ємна частка мартенситу, викликана температурою, ξT - об'ємна частка мартенситу, викликана температурою, σ - напруга, D - модуль Юнга сплаву з пам'яттю форми, який залежить від ξ, ε - деформація, εl - максимальна відновлювана деформація, Θ - термічна коефіцієнт розширення, T — поточна температура, а T0 — опорна температура [27]. Ці моделі намагаються змоделювати результати, подібні до тих, що показані на малюнках 3 і 4.

For more information:1950477648nn@gmail.com