توضیحات
عنوان تحقیق:بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت های ترمیم شونده با لوله های توخالی
- فصل اول : کلیات
- مواد هوشمند
- کاربردهای مواد هوشمند
- مواد خودترمیمی
- پلیمرهای خودترمیمی غیرذاتی
- خودترمیمی با کپسول
- خودترمیمی بر پایه الیاف توخالی
- خودترمیمی بر پایه شبکههای مجرادار
- پلیمرهای خودترمیمی ذاتی
- مواد خودترمیمی براساس واکنشهای برگشت پذیر پیوند کووالانسی
- مواد خودترمیمی گرمایی
- مواد خودترمیمی نوری
- مواد خودترمیمی ابرمولکولی
- کاربردهای مواد خودترمیمی
- فصل دوم : خواص مکانیکی کامپوزیت های خودترمیم شونده
- مواد پلیمری خودترمیم : مروری بر پیشرفتهای اخیر
- مکانیک شکست مواد پلیمری
- خودترمیمی مواد ترموست
- رهیافت الیاف توخالی
- رهیافت میکروکپسولاسیون
- ارزیابی راندمان مواد خودترمیم
- فصل سوم : خواص مکانیکی کامپوزیت های خودترمیم با لوله های توخالی
- اثر الیاف توخالی خودترمیم بر خواص مکانیکی کامپوزیتهای پلیمری
- ریز ساختار کامپوزیتها شامل الیاف توخالی
- مزایای کامپوزیت با الیاف تو خالی نسبت به الیاف توپر
- استحکام و صلبیت خمشی ویژه
- شناسایی آسیب و ترمیم خودکار رشته های پلیمری تقویت شده با کامپوزیت اپوکسی
- ترمیم بلند مدت در دمای اتاق
مواد هوشمند
مواد هوشمند[1]، به آن دسته از مواد گفته میشود که میتوانند محیط و شرایط اطراف خود را درک کنند و به آن واکنش نشان دهند. ساختار کریستالی این مواد به گونه ای است که نیروی وارد شده از طرف یک میدان خارجی، باعث تغییر شکل و ایجاد میدان الکتریکی در ساختار کریستالی جدید میشود. این میدان الکتریکی، جریان الکتریکی را به وجود میآورد که به عنوان پاسخ این مواد قابل مشاهده است. بنابراین به این مواد، هوشمند اطلاق میگردد. تفاوتی که این مواد با مواد غیرهوشمند دارند در این است که در این دسته از مواد، نوعی هوشمندی طبیعی نهفته است که آنها را قادر میسازد همانند موجودات زنده به تحریک خارجی، پاسخ مناسب دهند و با عملکردی هوشمندانه در مقابل تغییرات محیط، خود را با شرایط محیطی منطبق سازند [1]. طبق تعریف ناسا، مواد هوشمند موادی هستند که موقعیتها را به خاطر میسپارند و میتوانند با محرکهای مشخص، به آن موقعیت باز گردند. این مواد دارای خصوصیات متعددی میباشند که عبارتند از :
فوریت : بدین معنا که پاسخ آنها به صورت بلادرنگ (همزمان با تاثیر محرک) است.
سازگاری : به معنای توانایی پاسخ به بیش از یک شرایط محیطی.
خود انگیزی : بدین معنا که هوشمندی در درون این مواد است نه در بیرون آنها.
گزینش پذیری : یعنی پاسخ آنها مجزا و قابل پیشبینی است.
مستقیم بودن : به این معنا که پاسخ داده شده با تحریک وارده، هر دو در یک مکان قرار دارند.
به طور کلی مواد هوشمند به دو دسته تقسیم میشوند. دسته اول، موادی هستند که با تغییر محرکها، خصوصیاتشان تغییر میکند و آنها را کرومیک مینامند. انواع متفاوت مواد کرومیک عبارتند از :
مواد فتوکرومیک : با جذب انرژی تابشی توسط این مواد، در ساختار شیمیاییشان تغییر ایجاد شده و از ساختاری با یک میزان جذب مشخص به ساختاری متفاوت با میزان جذب متفاوتی تبدیل میگردند. مولکولهای این نوع مواد در حالت غیر فعال بیرنگ هستند و وقتی در معرض فوتونهای با طول موج خاص قرار میگیرند، به صورت برانگیخته در میآیند و شرایط بازتاب آنها متفاوت میشود. با از میان رفتن منبع ماوراء بنفش، مولکولها به حالت اولیه بر میگردند. کاربرد اصلی مواد فتوکرومیک در عینکها و نیز شیشه پنجره ساختمانهاست.
مواد ترموکرومیک : این مواد، گرما را جذب کرده و با تغییرات دما، دچار تغییرات شیمیایی و یا تغییر فاز میشوند. نکته مهم آن است که این تغییرات بازگشتپذیرند. کاربردی از این نوع مواد در ترمومترهایی است که با گذاشتن آنها بر روی بدن، تغییر رنگ داده و عدد دمای بدن را نمایش میدهند و با برداشتن آنها از روی بدن به حالت عادی بر میگردند.
مواد مکانوکرومیک و کموکرومیک : مواد مکانوکرومیک با تغییرات فشار و یا تغییر شکل، خصوصیات بازتابی متفاوتی از خود نشان میدهند و مواد کموکرومیک، در محیطهای بازی و اسیدی، رنگهای متفاوتی از خود بروز میدهند که نمونهای از آنها، کاغذهای تورنسل میباشند.
مواد الکتروکرومیک : الکتروکرومیک، به طور گسترده، به موادی گفته میشود که رنگ آنها در اثر قرار گرفتن در یک جریان و یا اختلاف پتانسیل الکتریکی، به طور بازگشتپذیر تغییر میکند. به عنوان مثال پنجرههای الکتروکرومیک به وسیله الکتریسیته، روشن یا تار میشوند. این مواد از یک جزء تشکیل نشدهاند و معمولاً به صورت چند لایه از مواد هستند که با یکدیگر کار میکنند.
دسته دوم مواد هوشمند، موادی هستند که با تغییر عوامل تاثیر گذار بر روی آنها، قابلیت این را دارند که یک نوع از انرژی را به نوعی دیگر تبدیل کنند؛ مانند سلولهای خورشیدی که قادرند انرژی خورشیدی را به الکتریسیته بدل نمایند. کاربردهای متنوعی از مواد هوشمند در زندگی امروزه انسان به وجود آمده و میتوان پیش بینی کرد که این دسته از مواد، زندگی آینده را کاملاً تحت سلطه خود درآورند [2].
کاربردهای مواد هوشمند
مواد هوشمند، کاربردهای متنوعی دارند که در ادامه به شماری از آنها اشاره شده است.
آلیاژهای حافظهدار[2] (SMA)
فلز حافظه دار، آلیاژی است که میتواند در دمای پایین، تغییر شکل پلاستیکی داده و سپس با قرار گرفتن در معرض حرارت، به شکل اولیه خود بازگردد. برای مثال، یک سیم صاف میتواند پیچیده و یا خم شود و بعد از این که به آن حرارت داده شد، به شکل اولیه اش باز گردد. این آلیاژ در سال 1932 کشف شد و در سال 1962 محققین دریافتند که نیتینول یا همان آلیاژ نیکل – تیتانیوم (NiTi) به وضوح چنین مشخصاتی را از خود به نمایش میگذارد. نوع شبکه کریستالی در هر یک از فازها تفاوت دارد و از همین رو تغییر فاز میتواند موجب تغییر شکل شود. زمانی که آلیاژ NiTi به شکل سیمهای نازکی در بیاید، میتواند به عنوان «فیبر عضلانی[3]» مورد استفاده قرار گیرد. ناسا از سیمهای عضلانی در ماهوارههایش استفاده میکند. زمانی که نور خورشید، این سیمها را گرم میکند، آنها وارد عمل شده و آنتنها و سایر تجهیزات را بدون استفاده از موتور و الکتریسیته، جمع میکنند.
این آلیاژها موارد استفاده متنوعی در صنعت، هنر، پزشکی، کاربردهای مهندسی و … دارند. به عنوان مثال میتوانند به عنوان اتصال لوله، فعال کننده نیرو در مدارهای الکتریکی، شیر اطمینان، شیر کنترل سیال، قاب عینک، ایمپلنتهای پزشکی، فیلتر خونی از جنس سیمهای NiTi، ظروف ترموستاتیک قهوه، اجزای دمپرهای سازهها برای جلوگیری از خسارات ناشی از زلزله، اتصال تاندون به استخوان، پینها و سیمهای راهنما
در پزشکی و … به کار برده شوند [3].
منسوجات هوشمند
منسوجات هوشمند، ساختارهایی هستند که شرایط محیطی را احساس کرده و نسبت به آنها واکنش نشان میدهند. تولید و کاربرد منسوجات هوشمند از دایره تخیل خارج شده و به حقیقت پیوسته است. بسته به نحوه واکنش، منسوجات هوشمند را به چند دسته تقسیم میکنند :
منسوجات هوشمند غیر فعال[4] : که تنها شرایط محیطی را حس میکنند.
منسوجات هوشمند فعال[5] : که شرایط محیطی را حس کرده و واکنش نشان میدهند.
منسوجات هوشمند بسیار فعال[6] : که شرایط محیطی را حس کرده، واکنش نشان داده و خود را با آنها سازگار میکنند.
منسوجات فوق العاده هوشمند[7] : که قادر به انجام وظیفه بر اساس یک طرح از پیش تعیین شده هستند.
اولین و عمدهترین کاربرد منسوجات هوشمند در زمینه پارچه و البسه است. در اولین نسل از البسه هوشمند، از مواد و اجزاء معمولی استفاده شده و سعی شده منسوج با عناصر خارجی سازگار گردد. این نسل را میتوان نسل البسه الکترونیکی نامید چرا که تعدادی قطعات الکترونیکی به یک لباس معمولی اضافه شده است. اولین گام موفقیتآمیز برای قابل پوشیدن کردن آنها توسط یک شرکت آمریکایی در دهه 1990 برداشته شد.
موارد کاربرد البسه هوشمند عبارتند از : مونیتورینگ یک فضانورد در حال راهپیمایی در فضا، یک آتشنشان و یا پلیس و سرباز در حال خدمت، مونیتورینگ پزشکی بیماران، اطفال و افراد مسن.
کمپانی انگلیسی «الکسن» تکنولوژی جدیدی را ارائه داده است که آنها را قادر به ترکیب سنسورها و کلیدهای حسگر با تار و پود منسوجات مینماید. این پارچههای هوشمند با قابلیت انعطافپذیری و تاشوندگی، قابل شستشو و دوخت و دوز نیز میباشند که در مصارف البسه و پوشاک خاص، ساخت عروسکها، جلد گوشیهای موبایل، صندلیهای هواپیما و تشکهای تخت بیمارستانها استفاده خواهند شد [4] .
پوششهای هوشمند[8]
پوششهای هوشمند، حوزه بسیار نوظهوری است که به طور مستمر در حال توسعه میباشد و بخشی از این پیشرفت به سبب تولید در حوزه فناوری نانو و مواد پیشرفته است. پوششهای هوشمند قادرند نسبت به عوامل محیطی نظیر استرس، فشار، دما، محرکهای زیستی و تابش، از خود پاسخ نشان دهند. عامل اصلی بروز پاسخ در برابر محرکهای خارجی، استفاده از نانو پرکنندههای هوشمند چند کاره در ماتریس پلیمری است. مثالهایی از پوششهای هوشمند، سامانههای ابر آبگریز[9] و سیستمهای دارای قابلیت خودترمیمی[10] میباشند [5].
بنا به تحقیقات انجام شده در این حوزه، مواد جدیدی در حال توسعه میباشند که با افزودن مقدار بسیار کمی از آنها به پوششهای هوشمند، میتوان ویژگیهای کاربردی جدیدی به این پوششها اضافه نمود. نانو مواد از این دسته مواد هستند. به عنوان نمونه، ترکیبات نانو لوله کربنی به دلیل خواص رسانایی و فیزیکی که دارند، میتوانند در پوششهای هوشمند مورد استفاده قرار گیرند. نانو رُس نیز برای تقویت ساختار پوششهای هوشمند استفاده میشود که هزینه کمتری نسبت به دیگر مواد دارد.
به دلیل رشد صنعت الکترونیک، تقاضا برای پوششهای هوشمند در این حوزه نیز در حال افزایش است. تلفنهای همراه و دیگر ادوات هوشمند، نیازمند پوششهایی با قابلیت خودتمیزشوندگی و خودترمیمی هستند. در حال حاضر انواع مختلفی از پوششها در بازار وجود دارد که از آن جمله میتوان به پوششهای ضدخوردگی، پوششهای خودتمیزشونده، پوششهای خود ترمیمشونده و پوششهای حوزه زیستپزشکی اشاره نمود.
صنایعی نظیر بهداشت فردی، هوافضا، بستهبندی مواد غذایی، ساختمان، لوازم منزل، خودروسازی و فناوری اطلاعات بیشترین تاثیر را روی بازار و تقاضای پوششهای هوشمند خواهند داشت. کاربرد این پوششها در بخش نظامی و پزشکی نیز در حال افزایش است. در بخش پزشکی، پوششهای هوشمند با قابلیت ضدمیکروب و در بخش نظامی پوششهای هوشمند با قابلیت ضدخوردگی بیشترین تقاضا را دارند [5].
غبارهای هوشمند[11]
در حال حاضر، روشهای تصفیه چه در فاز گاز (هوا) ، چه در فاز مایع (آّب) و چه در فاز جامد (خاک) شامل سه دسته اصلی میشوند که میتوانند به صورت منفرد و یا ترکیبی مورد استفاده قرار گیرند :
روشهای شیمیایی
روشهای فیزیکی
روشهای بیولوژیکی
بدون دخالت «نانو تکنولوژی» در این عرصه، هر یک از این روشها دارای محدودیتهایی هستند که سبب میشود نتوان در رفع آلودگی ها به طور کامل به آنها اعتماد کرد. روشهای شیمیایی در برخی موارد بسیار پر هزینه میباشند و یا مواد جانبی خطرناکی تولید میکنند. هرچه اندازه ذرات آلاینده کوچکتر میشود، هزینه لازم برای حذف فیزیکی آن نیز بیشتر میگردد. روشهای فیزیکی اغلب قادر نیستند آلاینده هایی با اندازه بسیار ریز را از محیط خارج کنند. روشهای بیولوژیکی اگرچه روشهای بسیار ارزانی هستند و به همین علت نیز با استقبال فراوانی روبرو شدهاند، اما قادر نیستند هر نوع آلاینده ای را حذف کنند و یا با سرعت مطلوب و راندمان مورد نظر این کار را انجام دهند. علاوه بر این موارد، بازدهی این فرآیندها به شدت وابسته به شرایط محیطی و آب و هوایی است و کنترل شرایط برای آنها گاهی بسیار دشوار میباشد.
حوزه «نانو تکنولوژی» پتانسیلهای خوبی برای جبران این قبیل کاستیها دارد. این فنآوری یا به طور مستقیم وارد عرصه حذف آلاینده ها میشود و یا به شناسایی و اندازه گیری آنها کمک میکند. یا به طور غیر مستقیم با ایجاد تغییر مسیر در فرایند آلاینده، یا تغییر ماهیت آن سبب حذف و یا دست کم کاهش حجم آلاینده های حاصل از آن می شود. یکی از کاربردهای نانو تکنولوژی در رفع آلودگیها، غبارهای هوشمند میباشند.
غبار هوشمند، در واقع سنسور بسیار پیشرفته ای است که برای اولین بار در سال ۱۹۹۹ در آمریکا ساخته شد. این سنسورها را میتوان نانو کامپیوترهای بسیار کوچک و سبکی دانست که قادرند ساعتها در هوا معلق بمانند و دادههای حاصل از پردازش خود بر روی دما، فشار، رطوبت، میزان مواد شیمیایی موجود، نور و صدای محیط اطراف خود را تا فاصله ۲۰ کیلومتری مخابره کنند و امکان پایش مستمر وضعیت آلودگی هوا را در یک منطقه خاص فراهم آورند. این سنسورها در صورت نزدیک شدن به هم قادرند یک شبکه موقت محلی ایجاد کرده و با هم تبادل اطلاعات نمایند و امکان تحلیل دقیقتر وضعیت آلودگی هوا را فراهم کنند. اندازه این سنسورها در حد میلی متر مکعب است و در حجم زیاد با هزینه معقولی قابل ساخت میباشند. انرژی آنها از نور خورشید تامین میشود و لذا تنها در روزهای آفتابی قابل استفاده هستند. اما تحقیقات بر روی آنها برای تعبیه باطری با ظرفیت و حجم مناسب که بتواند آنها را در تاریکی یا هوای ابری نیز قابل استفاده نماید، همچنان ادامه دارد [6].
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.
به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.
سفارش تحقیق
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.