Kujumälu korrosioonikindlad polümeersed materjalid, 1. osa

Kujumälusulameid, materjale, mida on võimalik deformeeruda ja säilitada deformatsioon ning mis on lisaks võimelised naasta algsesse asendisse, hinnatakse mitmesuguste rakenduste jaoks alates täiturmehhanismidest kuni painduvate mikroseadmeteni.

Kujumälu ja mälu on omavahel tihedalt seotud ning nendevaheline seos võib mõjutada meie õpitulemusi ja elukvaliteeti.

Kujumälu viitab meie võimele tuvastada visuaalse mälu kaudu selliseid funktsioone nagu objektide kuju, suurus, asukoht ja värv. See on meie igapäevaelus väga oluline, sest mõjutab meie võimet asju tajuda ja töödelda. Näiteks kui suudame täpselt tuvastada sama objekti erinevaid orientatsioone, suurusi ja kujundeid, saame paremini aru objekti omadustest ja omadustest.

Mälu viitab meie aju võimele salvestada ja hankida teavet, kogemusi ja teadmisi. Mälu kvaliteet mõjutab otseselt meie õpitulemusi või elukvaliteeti. Näiteks suudab hea mäluga inimene olulisi asju ja infot paremini meelde jätta ning seeläbi paremini aega juhtida ja asju organiseerida.

Kuigi tegemist on kahe erineva võimega, on nendevaheline seos vaieldamatu. Hea kujuga mäluvõime aitab meil paremini õppida ja meelde jätta, sest visuaalne mälu on inimese jaoks üks peamisi viise uue teabe ja teadmiste omandamiseks. Näiteks uusi sõnu või erialatermineid õppides suudame need kujumälu abil tõhusalt meelde jätta.

Lisaks võib kujumälu treenida ka meie mälu, sest vormimälu parandamine läbi treeningute ei tugevda mitte ainult ajupiirkondade vahelisi ühendusi, vaid soodustab ka aju närvirakkude kasvu ja arengut. Seetõttu võivad mälu ja mälu kujundamine üksteist täiustada, aidates meil lõpuks ülesandeid paremini täita ja eesmärke saavutada.

Lühidalt öeldes on kujumälu ja mälu omavahel tihedalt seotud ning nad toetavad ja edendavad üksteist. Seetõttu on vaja kujundada head õppimis- ja elamisharjumused, pidevalt treenida, et kujundada mälu ja mälu ning saada sellest parem õppimis- ja elamiskogemus. On näha, et me peame parandama mälu ja Cistanche deserticola võib oluliselt parandada mälu, sest Cistanche deserticola on traditsiooniline Hiina ravimmaterjal, millel on palju ainulaadseid toimeid, millest üks on mälu parandamine. Cistanche deserticola efektiivsus tuleneb paljudest selles sisalduvatest toimeainetest, sealhulgas parkhape, polüsahhariidid, flavonoidglükosiidid jne. Need koostisosad võivad mitmel viisil edendada aju tervist.

Klõpsake käsul Tea lühiajalist mälu, kuidas parandada

Nende kasulikuks muutvate omaduste ning nende deformeerumis- ja ümberkujunemisvõime säilitamine eeldab, et kujumälusulameid tuleb kaitsta korrosiooni eest, mille puhul kujumälupolümeeride integreerimine võib toimida kaitsevahendina.

Seega on selle ülevaate eesmärk rõhutada iseparanevate kujumälupolümeeride kasulikkust korrosiooni pärssimise vahendina.

Seetõttu käsitletakse käesolevas ülevaates iseparanevate kujumälupolümeeride kasutamise eeliseid kujumälu kaitsmiseks, mitut tüüpi iseparanevaid polümeere, mida saaks kasutada, vahendeid polümeeride täiustamiseks või kohandamiseks konkreetsete kasutusviiside järgi ning väljavaateid kujumälupolümeeri kujundamisel. kasutamiseks korrosiooni tõkestamiseks.

1. Sissejuhatus
Komposiidid või materjalid, mis sisaldavad kahte või enamat keemiliselt eristatavat osa, mis on makroskoopiliselt kombineeritud, et moodustada uus materjal, mille koostisomadused on paremad kui nende koostisosade materjalidel, on tänapäevase igapäevaelu põhikomponent, alates hoonetest, mida inimesed elavad, kuni kasutatavate sõidukiteni.

Sellisena on komposiitide täiustamine ja loomine ülioluline, et edasi areneda tugevamateks, paremateks ja keskkonnasõbralikumateks materjalideks. Seega on selliste nutikate komposiitide või täiustatud komposiitide väljatöötamine, millel on võime "tunnetada" ja reageerida välismõjudele, selgesõnaliselt selle vastu. pidevalt kasvav nimekiri nõudmistest, mida meie kasutatavad materjalid peavad täitma [1].

Üks eriti huvitav komposiitide arendamise valdkond hõlmab komposiite, mis on võimelised kuvama kujumäluefekti, mille puhul materjal on võimeline nihkuma ja säilitama ajutist positsiooni, olles teatud sellele mõjuvatest välistest stiimulitest tingitud püsivast aluskujust ja seejärel naasnud alusele. kuju alla oma võimete [2], mida on näha joonisel 1.

Nagu ülaltoodud graafik näitab, põhjustab teatud stiimulitest põhjustatud stress, milleks võib olenevalt materjalist olla elektromagnetkiirgus, vesi, pH, temperatuur või isegi amagnetväli, materjali füüsilise muutuse teatud asendisse ja võib selle ka vallandada. et liikuda tagasi algasendisse [2, 4]. See materjalile avaldatav pinge põhjustab materjali deformatsiooni niivõrd, et materjal hoiab püsiva koormuse all positsiooni.

Kui tüvi kasvab jätkuvalt, võib see jõuda punkti, kus toimub pöördumine ja kujumälumaterjal liigub esialgsesse püsivasse vormi [3]. See võime muudab need soovitavaks masinate ja seadmete, nagu täiturmehhanismid, mikroseadmed ja biomeditsiinilised seadmed, või kosmosetööstuses kergete, teisaldatavate struktuuride jaoks [5] või muudel eesmärkidel, kus reguleeritakse kuju ja asendit, kontrollitakse vibratsiooni ja akustikat või löögikindlust. võib olla soovitav komposiidist [6].

Kujumälusulamite väljatöötamise põhiprobleemiks on korrosiooni mõju materjalidele, kuna see võib kaasa tuua materjali omaduste ja tõhususe kadumise.

2. Kujumälu komposiidid: sulamid

Kujumälu sulamid on metallide kombinatsioon, mis on loodud kujumälu efektide kuvamiseks pingest põhjustatud martensiidi transformatsiooni kaudu, kus algne fcc faas muundub HPC faasiks [7].

Täiendavalt arendades avaldavad kujumäluga sulamid kujumäluefekte indutseeritud faasimuutuste kaudu, kus nad liiguvad kõrge temperatuuriga austeniidi faasist, kus sulam on deformeeritav, kuid jahutamine või pinge rakendamine suunab selle tagasi madalama temperatuuriga faasi. tuntud kui martensiidi faas [8]. Kujumälu sulamite materiaalsete omadustega seotud probleemid keskenduvad eelkõige sulami võimele deformatsioonidest taastuda.

Kujumälu sulami taastumiskiiruse määramisel peetakse seda mikroskoopiliselt tera suuruse funktsiooniks sulami mõõtmete suhtes; see tähendab, et tera suurus on kujumälusulami jaoks oluline; kui see väheneb, tekib deformatsioonide kõvenemine nihestuste vaba ruumi tõttu, mis libiseb enne interaktsiooni terapiiridega vähenemist ja põhjustab plastilist deformatsiooni ning pärsib martensiidi transformatsiooni ja deformatsiooni taastumist.

Tavaliselt, mida rohkem lisandeid süsteemis on, seda väiksem on tera suurus, kuna hajutatud osakesed põhjustavad terade piire siduvat efekti[9].

Sulamite kuju taastumist saab aga hõlpsamini testida ja määrata painutuskatsetega, kus sulam painutatakse teatud nurga all teatud maksimaalse pinge all, ning seejärel võib taastumist esile kutsuda sulamile omase temperatuurini kuumutamise ja seejärel jahtumise teel. toatemperatuur, mis võimaldab kujumälu suhet arvutada proovi tagasivoolunurga alusel[7].

Nikkel-titaan, vask ja raud moodustavad mõnede levinumate kujumälusulamite aluse [10, 11]; Lühiülevaate leiate tabelist 1. Lisaks saab kujumälu sulamite jõudlust parandada tertsiaarsete või kvaternaarsete elementide lisamisega [9, 11].

Tavaliselt on need kujumälusulamid tugevdatud kroomi, alumiiniumi, nikli, mangaani, vase, räni, lämmastiku või reeniumiga, kuid nende elementide lisamine ja kogus sulamis võib ohustada sulami ülielastsust, eriti toatemperatuuril. 9].

Et võidelda nende lisandite lisamise negatiivsete mõjudega kujumäluefektile, kasutavad mõned tootjad teatud tehnikaid; vanandamine on meetod, mida kasutatakse kujumälusulami kujumälu suhte parandamiseks, mille puhul metallisulamit töödeldakse kõrgel temperatuuril pikema aja jooksul; näiteks rauapõhist kujumälusulamit katsetasid Yongren et al. põhikuju mälu suhe on 0,2, kuid pärast 4-tunnist vananemist tõusis kuju taastamise suhe ligikaudu 0,6-ni. Kahjuks vähendab vananemisprotsess sulami võimet moodustada passiveerivat kihti, mistõttu on vananenud sulamil halvem korrosioonikindlus võrreldes vanandamata sulamiga; muud arendused annaksid häid tulemusi korrosioonikindluse ja kuju taastamise osas, kuid need meetodid kipuvad olema kallid, raskendatud sulami "treenimise" poolest soovitud kuju saavutamiseks, mille tulemuseks on madal taastumispinge ja nõuavad taastumise käivitamiseks kõrget lõõmutustemperatuuri. [7].

Kujumälu sulamile muude elementide lisamise teine ​​mõju seisneb selles, et faasisiirdetemperatuure võib suurendada või alandada, mis võib samuti aidata veelgi parandada või muuta sulami mehaanilisi omadusi.

Näiteks võib vase lisamine võimaldada nikli-titaani sulamitel parandada nende stabiilsust seoses pseudoelastse käitumisega, mis on hea tsüklilise mehaanilise koormuse korral. Kuid selle lisamise kahjulik mõju põhjustab sulami korrosioonile vastuvõtlikumaks muutumist, kuna oksüdkiht, Pinnale moodustunud moodustumine on vähem stabiilne ja moodustab nõrgema passiveeriva kihi, mis võimaldab sulamit korrosioonil [12], kuna vask ise ei anna sulami korrosioonile täiendavat vastupidavust [13].

See toob esile probleemi tuuma, kuna mälusulamid on korrosiooni suhtes haavatavad.

Korrosioonirünnak kujumälusulamile keskendub terade piiridele, kus see võib esineda teradevahelisel tasandil ning kujumälusulami terade sees võib tekkida süvendeid; tera piiril sadestuvad sulamis olevad elemendid, nagu nikkel.

Terade piiril esinev teradevaheline korrosioon moodustab tsoone, mis vähendavad korrosioonikindlust ja põhjustavad omaduste edasist halvenemist [9]. Korrosiooni on võimalik leevendada, lisades väga väikestes kogustes korrosiooni ennetavaid elemente, nagu kroom, koobalt, titaan või isegi tina, et moodustada kvaternaarse või tertsiaarse kujuga mälusulam, et parandada korrosioonikindlust [14–16].

Nende elementide lisamisel võib aga olla ka muid, potentsiaalselt soovimatuid mõjusid; näiteks parandab kroom kujumälusulami korrosioonikindlust, muutes sulami veelgi rabedaks ja alandab muundumistemperatuure[15] ning nagu näitab tabel 2, on võimalik saavutada võrreldav kui mitte suurem korrosioonikindlus ilma korrosiooni inhibeerivate elementide lisamiseta.

Üldiselt, mida madalam on voolutihedus või Icorr väärtus, seda parem on kaitse korrosiooni eest; ülaltoodud tabelis on loetletud mitu Icorri väärtust, kolm kujumälusulamit koos korrosiooni inhibeerivate elementidega ja kaks polümeeri.

Sulamid näitavad head korrosioonikindlust, samas kui polümeerid toimivad paremini, kui mitte paremini, kui kujumälu sulami korrosiooni pärssimine. Seetõttu oleks kujumälu sulami mehaaniliste omaduste säilitamiseks väga soovitatav kasutada kujumälu komposiidi moodustamiseks polümeerkatte, mis suudab kuvada kujumäluefekti.

3. Kujumälu komposiidid: omaduste kaalutlused

Kujumälu komposiidi omaduste või üldise tõhususe määramisel tuleb arvestada paljude teguritega; Näiteks kuju taastamise kiirus on kujumälu komposiidi võime reageerida välisele jõule, mis on põhjustanud komposiidi kuju deformatsiooni[21], või komposiidi plastilisuse indeks, kõvaduse ja elastsusmooduli suhe, on kasulik hõõrdumise kulumiskindluse määramiseks ja on seega kasulik koos mälukihi funktsionaalsete omadustega, et aidata määrata kujumälu komposiidi struktuurset seisundit hõõrdetingimustes [22].

Kuid komposiitkatte tõhususe kindlakstegemisel selle all oleva materjali korrosiooni ärahoidmisel oleks peamiseks teguriks pinna hüdrofoobsus.

Pinna hüdrofoobsus on seotud metalli korrosioonikiiruse vähenemisega, kuna piiratakse vastasmõju söövitavate elementidega, nagu vesi, ja orgaaniliste katetega; see tähendab vee difusiooniprotsessi piiramist selle all oleva metalli suhtes [22, 23].

Hüdrofoobsus sõltub katte keemilistest omadustest ja katte pinna mikrostruktuurist, kus pinna karedus võib suurendada katte hüdrofoobsust [24] ja seda saab mõõta pinna märguvuse määramise teel. Märgutavus on vee levitavus üle tahke pinna, mille efektiivsuse määrab Youngi mooduliga [23] määratud veega kokkupuutenurk, mida on näha jooniselt 2.

Kujumälusulameid ja polümeere on kasutatud laialdaselt ning kummagi individuaalne rakendamine sõltub olukorra nõudmistest, kus polümeere kasutatakse sulamitega võrreldes nende madala tiheduse tõttu, kuna need on odavad, et saaksid kontrollida, mis vallandab nende taastumise. taastuv deformatsioon, milles nad võivad läbida, ja lai vahemik, mille järgi saab kohandada nende reaktsioonitemperatuure (klaasistumistemperatuuri manipuleerimise kaudu); kuid need löövad mälusulamitest välja suurusjärkude võrra suuremad, kui olukord nõuab suuremat taastumispinget, lühemat taastumisaega ja palju suuremat arvu tsükleid, mida nad võivad enne riket läbida [1] ning neil on parem termiline stabiilsus ja suurem elastsusmoodul [8].

Väärib märkimist, et asjaolud võivad tähendada, et see, mis oleks tavaliselt negatiivne olenemata sellest, kas seda tuleks kasutada või mitte, nagu kujumälu polümeeride pikad taastumisajad, võivad anda nende kasutamisele eelise [1]. Ennustamiseks on palju erinevaid mudeleid. kujumälumaterjali termomehaanilised omadused.

Näiteks kujumälu polümeerid toimivad osaliselt vedrutaoliselt ja nagu Pan et al. kirjeldavad, võib osakestega tugevdatud kujumälupolümeeri termomehaanilise käitumise määramise mudeli 1D-s näidata järgmiselt ja ξ on martensiidi kogumahu osa, ξS on pinge. -indutseeritud martensiidi mahuosa, ξT on temperatuurist põhjustatud martensiidi mahuosa, σ on pinge, D on kujumälusulami Youngi moodul, mis sõltub ξ-st, ε on deformatsioon, εl on maksimaalne taastuv deformatsioon, Θ on termiline deformatsioon paisumistegur, T on praegune temperatuur ja T0 on võrdlustemperatuur [27]. Need mudelid püüavad simuleerida tulemusi, mis on sarnased joonistel 3 ja 4 näidatud tulemustega.

For more information:1950477648nn@gmail.com