پلیمر های هوشمند برای کاربردهای مهندسی

پلیمرهای حافظه دار (Shape Memory Polymers)، پلیمرهای هوشمندی هستند که توانایی بازگشت از یک فرم تغییر شکل یافته به شکل اصلی خودشان را دارند. این گروه از پلیمرها می‌توانند ۲ و یا حتی ۳ شکل را در خود ذخیره کنند و گذار و انتقال بین این شکل‌ها عمدتاً توسط تغییر دما به قطعه القا می‌شود.

در علوم پزشکی و مصارف بهداشتی توجه زیادی به پلیمرهای حافظه دار (SMP) می‌شود ولی در کاربردهای مهندسی خیلی به آن‌ها پرداخته نشده که این موضوع باعث تأسف است، چراکه پلیمرها فرآیندپذیری بسیار ساده‌ای دارند و SMP ها می‌توانند به کاهش وزن کمک شایانی کنند، همچنین مقاومت بسیار خوبی برابر خوردگی و خستگی نشان می‌دهند.

یکی از دلایل عدم استقبال گسترده از پلیمرهای حافظه دار در علوم مهندسی و صنعت، فقدان اطلاعات و داده‌های کاربردی است. اکثر تحقیقات صورت گرفته روی SMP ها روی سنتز، مشخصات و بهینه سازی خواص این پلیمرها و به طور خاص زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری آن‌ها متمرکز شده است.

کاربردهای مهندسی نیازمند بهبود خواص مکانیکی، تنش بازیابی شده‌ی (Recovery Stress) بالا و تکرارپذیری مناسب تغییر شکل از حالت ثانویه (Shape Recovery) و تثبیت شکل اصلی (Shape Fixity) در چرخه‌های متعدد است. در اینجا به SMPهایی نیاز داریم که هم پایداری و ثبات خوبی داشته باشند و هم در برابر خستگی (Fatigue) مقاومت خوبی داشته باشند.

برای این منظور گروهی از محققان دانشگاه  Ruhr-Universität Bochum, Germany پژوهش تجربیِ جامعی روی خواص مکانیکی و خواص Shape Memory انجام داده‌اند. Safa Mogharebi و همکارانش پژوهشی روی یک SMP  بر پایه پلی یورتان ترموپلاستیک در فضای دما- تنش- کرنش انجام دادند و امکان تکرار چرخه‌های برنامه ریزی شده را بررسی کردند. آن‌ها روی پارامترهایی متمرکز شدند که روی خستگی در شرایط سرویس و استحکام ماده در طول سیکل‌های متوالی تأثیر دارند. پارامترهای متعددی از داده‌های خام بدست آمد که نشان می‌داد بازیابی شکل اصلی قطعه به شدت تحت تأثیر چرخه‌های دمایی قرار دارد. این یافته‌ها نه تنها درک بهتری از این گروه از مواد به وجود آورد بلکه به وضوح نشان داد که مواد SMP پتانسیل بسیار زیادی برای ایفای نقش در کاربردهای مهندسی دارند. Safa Mogharebi و همکارانش نتیجه گرفتند که نتایج این تحقیق نقطه آغازی است برای تحقیقات بیشتر که برای ترویج استفاده از پلیمرهای حافظه دار بسیار ضروری است.