پلاستیکهای خود ترمیم کننده ایدهای نوین برای افزایش دوام و امنیت مواد صنعتی هستند؛ ایدهای که الهامگرفته از سیستمهای دفاعی طبیعت است. تمامی موجودات زنده از یک مکانیزم فوقالعاده دفاعی برخوردارند که نوعی خود ایمنی محسوب میشود و آنها را در برابر ویروسها و باکتریها محافظت میکند. این مکانیسم بهصورت خودترمیمی عمل میکند و اجازه نمیدهد آسیبها و تخریبها بهراحتی به موجود زنده وارد شوند یا ادامه پیدا کنند.
حالا تصور کنید مواد صنعتی هم بتوانند مانند بدن موجودات زنده، خاصیت خودترمیمی داشته باشند؛ در این صورت، میتوان انتظار بازدهی بالاتر، دوام بیشتر و در نهایت امنیت بیشتر را داشت. معمولاً مواد خودترمیمکننده، رویکردی سازگارتر با محیطزیست دارند و تا حد امکان از منابع طبیعی به بهترین شکل بهره میبرند. به همین دلیل، در سالهای اخیر توجه زیادی به این دسته از مواد شده است.
در ادامه این مقاله از پیکنیک، هدف این است که شما عزیزان را با یکی از مهمترین و کاربردیترین نمونههای مواد خودترمیمکننده آشنا کنیم با ما همراه باشید.
مصرف پلاستیک در ایران
در سالهای اخیر مصرف پلاستیک در کشور ایران به سرعت افزایش یافته و این تقاضای چشمگیر پلاستیک سبب ایجاد نوعی بازار رقابتی برای انواع مختلف آن شد. در پی این تقاضاهای گسترده، تولیدکنندهها وارد عمل میشوند و کشور را از واردات پلاستیک بینیاز میکنند. در نتیجه با توجه به ظرفیت عظیم منابع مورد نیاز در کشور، کمکم نیاز به پلاستیک و واردات آن به تولید مازاد پلاستیک و صادرات تبدیل شد.
معمولا مشکلات مربوط به محیط زیست که ناشی از استفاده از پلاستیکهای زیست تخریب ناپذیر بود، به مرور زمان سبب پیدایش یک سری خسارتهای جبرانناپذیر و همچنین کم شدن فاصله با بحرانهای زیست محیطی شد. به همین خاطر استفاده از پلاستیکهای زیست تخریبپذیر خیلی سریع و گسترده مورد استقبال اکثر جوامع و تولیدکنندهها مخصوصا هلدینگهای پیشرو همچون پارس اتیلن قرار گرفت. این موارد را میتوان از ارزشمندترین خدمات انجام گرفته برای نسل آینده هم از لحاظ حفظ منابع برای آیندگان و هم از لحاظ زیست محیطی دانست.
روشهای تولید پلاستیکهای خودترمیمی
توجه داشته باشید که پلاستیکهای خود ترمیم کننده به دو روش تولید میشوند. این دو روش عبارتاند از:
- استفاده از پیوندهای غیرکوالانس: در این روش تولیدی، ایجاد شبکه و یا همان بسپارش توسط واکنشهای بین مولکولی صورت میگیرد. از جمله این واکنشها شامل پیوندهای هیدروژنی و واکنشهای یونی هستند.گفتنی است که برگشتپذیری این پیوندها سبب ترمیم در سطح مولکولها شده و خواص اصلی مواد را به صورت کامل مییابد. معمولا مواد پلیمری که از پلاستیکهای فرامولکولی ساخته شدهاند و دارای پیوندهای هیدروژنی با وزن پایین هستند، از خواص خودترمیمی مناسبی برخوردارند.
- استفاده از واکنشهای مهمان–میزبان: موادی که شامل پلیمرهای مهمان-میزبان هستند، به دلیل برهم کنشهای گزینشی تکمیلکننده از خواص متمایزی برخوردارند. واکنشهای مهمان-میزبان انواع متفاوتی دارند و معمولا جهت تولید مواد فرامولکولی به کار میروند.
مشخصات پلاستیکهای خود ترمیمکننده
در سالهای گذشته محققان دانشگاه نیوساوث با اضافه کردن پودری مخصوص به رزین مایع موفق به ساخت نوعی پلاستیکهای خود ترمیم کننده شدند که علاوه بر چاپ سه بعدی سریع خود، از قیمتی ارزان برخوردار است. این پلاستیک در زمان آسیبدیدگی میتواند مواد خود را در زیر نور دیود گسیل الایدی ترمیم کند. چراکه تمامی واکنشهای شیمیایی به کمک این نوع نور انجام میشود.
در حال حاضر جهت ترمیم آسیبها و شکستگیها به جای استفاده از گرما، از دمای اتاق استفاده شده و معمولا یک ساعت زمان میبرد.
گفتنی است که اگرچه در تولید این محصول از روش چاپ سه بعدی و کاهش تأثیرات زیست محیطی کمک گرفته میشود، ولی به طور کلی نمیتوان آن را با محیط زیست سازگار دانست.
یکی از محققان تولید این محصول به نام دکتر کوریگان می گوید: با اینکه در این روش از حجم بسیار زیادی پلاستیک استفاده شده، ولی پلاستیکها قابلیت ترمیم پرسرعتی دارند و در صورت ایجاد هر گونه مشکل، به جای دور انداختن، قابل تعمیر و استفاده مجدد هستند.
با توجه به مطالب بالا میتوان گفت که این پلاستیکهای خود ترمیم کننده از نظر زیست محیطی بسیار مفید و مؤثر بوده و احتمال کاهش زبالههای پلاستیکی را در آینده افزایش میدهد.
پودری که در تولید این محصول ساخته میشود، ترکیبی از بی کربنات خالص است که قابلیت بازسازی شبکه ایجاد شده توسط چاپ سه بعدی را دارد. در آزمایشهای انجام گرفته نیز ثابت شده که استحکام لاستیکهای خود ترمیمشونده مجددا به فرم پیش از شکستن بازمیگردد.
لازم به ذکر است که رفتار پلاستیکهای خود ترمیم کننده میتواند به کمک یکی از روشهای ذکر شده در زیر فعال شود:
- تغییرات گسترده دما
- تابش نور با طول موجهای گوناگون نظیر طول موج UV
- تغییرات مربوط بهpH
- تغییرات مربوط به فشار
- فرایندهای کاهشی و اکسایشی
- تحریکات فیزیکی و مکانیکی
مزیت پلاستیکهای خود ترمیمکننده
درپلاستیکهای خود ترمیم کننده ، استفاده از سیستم مدرن ترمیم اتوماتیک جهت بازگرداندن پلیمرهای تخریبی به حالت اولیه و همچنین بالا بردن طول عمر آنها انرژی کاملا ضروری است. این آسیبها می توانند مربوط به خراشیدگی ساختاری و یا حتی ترک پوششها نیز باشند.
سیستمهای هوشمند پلیمر پس از هرگونه آسیب، تخریب، صدمه، خراش و یا ترک، قابلیت ترمیم خود به خودی را دارند و در کاربردهای مختلف با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته اند. از مهمترین مزایای این مواد میتوانیم به موارد زیر اشاره داشته باشیم:
- کم وزن بودن
- در دسترس بودن
- انعطاف پذیری
- فرایند پذیری ساده
- قابلیت مهندسی کردن برای اهداف مختلف
- اصلاح ساده در فرایند ترمیم
- امکان ورود انواع افزودنی کاربردی به ترکیب آنها
سخن پایانی
همانطور که در بالا هم اشاره کردیم، پلاستیکهای خود ترمیم کننده به طور گسترده مورد توجه دانشگاهها و صنایع گوناگون قرار گرفتهاند. به همین خاطر نمایندگی پیکنیک برند با تلاشهای فراوان توانسته در زمینه طراحی و تولید آزمایشگاهی پوششهای پلیمری مقاوم نظیر پلاستیکهای خود ترمیمی، به موفقیتهای چشمگیری دست پیدا کند. جهت کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه و خرید ظروف یکبار مصرف می توانید صفحه رسمی پیکنیک برند در اینستاگرام را دنبال کنید.
