פולימרים בעלי זיכרון מבני

עד היום, פולימרים מהסוג הזה היו מוגבלים לשתים או שלוש צורות בלבד. החוקרים הצליחו לפתח תהליך שבו מקטעים של פולימר מוגדר בעל זיכרון מבני מגיבים באופן עצמאי לגירויי טמפרטורה שונים

פולימרים בעלי זיכרון מבני . צילום: אוניברסיטת סירקוז
פולימרים בעלי זיכרון מבני . צילום: אוניברסיטת סירקוז

חוקרים מאוניברסיטת סירקוס הצליחו ליישם את הרעיון של חומרים תפקודיים עבור פולימרים בעלי זיכרון מבני.
פולימרים בעלי זיכרון מבני (Shape memory polymers, SMPs) הינם סוג של חומרים “חכמים” המסוגלים לעבור בין שתי צורות נפרדות, מהצורה הזמנית לצורה התמידית שנקבעה מראש (המונח בוויקפדיה). פולימרים בעלי זיכרון מבני מתפקדים כממריצים, כאשר בהתחלה מחממים את האובייקט לכדי צורה זמנית ואז מקררים אותה. בשלב השני, באמצעות ממריץ שני (כלומר, חום) האובייקט מסוגל לחזור לצורתו המקורית.

עד היום, פולימרים מהסוג הזה היו מוגבלים לשתים או שלוש צורות בלבד. החוקרים הצליחו לפתח תהליך שבו מקטעים של פולימר מוגדר בעל זיכרון מבני מגיבים באופן עצמאי לגירויי טמפרטורה שונים. ממצאי מחקר זה פורסמו בכתב-העת המדעי Soft Matter.

חומרים מקוטעי-תפקוד (functionally graded materials, FGM, המונח בוויקיפדיה) מוגדרים כחומרים סינתטיים שבהם תכונות ההרכב, המיקרו-מבנה ומאפיינים נוספים שלהם משתנים לאורך מקטעים בתוך החומר. מטרתם של החוקרים הייתה ליישם את הרעיון של פולימרים בעלי זיכרון ליצירת חומר בעל מקטע הניתן לשינוי מבלי להשפיע על תכונותיהם של מקטעים אחרים באותו החומר.

החוקרים הכינו לוחית בעלת מפל טמפרטורות באמצעות הפעלת חום על צידה האחד והפעלת קירור על צידה השני. מפל הטמפרטורות המעשי אומת באמצעות מדידת נקודות שונות לאורך הלוחית. הפולימרים בעלי הזיכרון המבני מוקמו ע”ג לוחית זו על-מנת לקבוע את טמפרטורות המעבר השונות.

בתחילה, החוקרים בחנו את הפולימרים המקוטעים באמצעות מיקרו-חריצה של המשטח ולאחר-מכן חימום הפולימר. בזמן החימום, כל חריצה חזרה לצורתה החלקה המקורית בזמן ההגעה לטמפרטורת המעבר לאורך מקטעי המשטח.

הבדיקה השנייה כללה חיתוך הפולימרים ועיקום המקטעים החתוכים. פולימר זה מוקם ע”ג לוחית שחיממה את החומר באופן אחיד. במהלך הבדיקה הדגימו החוקרים כי בזמן התחממותה של הלוחית, כל “אצבע” של המשטחים החתוכים חזרה עצמאית לצורתה המקורית, הבלתי מעוקמת, ככל שהטמפרטורה של הלוחית התקרבה לטמפרטורת המעבר.

“אנו נלהבים מאוד לגביי גישה חדשה זו להכנת פולימרים בעלי זיכרון מבני, גישה שתוכל לאפשר פיתוחם של התקנים חדשניים בעלי ארכיטקטורה מכאנית מורכבת,” מציין החוקר הראשי.

בשיטה החדשה טמונות הזדמנויות לפיתוח יישומים מגוונים, החל ממדי-טמפרטורה זולים עבור אזורים שעד היום לא ניתן היה למדוד את הטמפרטורות שלהם בשיטות רגילות, עבור במחוונים בלתי-ישירים לקביעת השלמת עיקור כלים, וכלה בהחדרתם של פולימרים אלו לאריזות מוצרים (עבור תעשיית ההובלה ואחסון המזון) בכדי לציין את הטמפרטורה המרבית המותרת עבור חשיפת המוצר.

הידיעה על המחקר

תגובה אחת

  1. נראה לי שאפשר להשתמש בטכנולוגיה כזו לפתח רובוטים או מכונות שישתמשו ב”שרירים” מפלסטיק בעלי זכרון מבני…

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

אתר זה עושה שימוש באקיזמט למניעת הודעות זבל. לחצו כאן כדי ללמוד איך נתוני התגובה שלכם מעובדים.