"توليد ميكرو/ نانو كپسولهاي اوره فرمالدئيد حاوي رزين اپوكسي جهت استفاده در مواد خود ترميم شونده هوشمند" در دهه اخير ايجاد مواد مركب و پوششهاي حاوي ميكرو/ نانو كپسول داراي خواص خود ترميمي بسيار مورد توجه محققان قرار گرفته است. هدف اين است كه وقتي ماده/ پوشش خودترميم شونده به صورت موضعي آسيب مكانيكي ديد، كپسولهاي موجود در زمينه رزين پوشش پاره شده و مواد داخل آن آزاد شود به نحوي كه بتواند خواص اوليه پوشش را با بستن مسير پيشرفت نوك ترك بازسازي نمايد. بر اين اساس موضوع اختراع حاضر توليد ميكرو/نانو كپسول براي يك ماده مركب خودترميم شونده با قابليت بكارگيري در محيط هوا و ديگر محيطهاي خوردنده است. در انتخاب مواد سازنده اين سيستم تلاش شده است تا بيشترين هماهنگي ميان ماده ترميم كننده، پوسته و زمينه اپوكسي به وجود آيد. به طوري كه سيستم ميكرو/نانو كپسول حاوي ماده اپوكسي و پوسته اوره-فرمالدئيد انتخاب شده است. اين سيستم كپسولي موجب ايجاد پيوستگي مناسب با زمينه (قبل و بعد از ترميم) خواهد شد. حضور كپسولهاي در حد نانو موجب افزايش چقرمگي و همچنين ترميم تركهاي در ابعاد كوچكتر ميگردد. با افزودن اين ميكرو/نانو كپسولها به زمينه پركاربرد اپوكسي ميتوان به ماده مركب خودترميم نهايي دست يافت.

در دهه اخير ايجاد مواد مركب و پوششهاي حاوي ميكروكپسول داراي خواص خود ترميمي (به عنوان دسته اي از مواد خودترميم) بسيار مورد توجه محققان قرار گرفته است. اين مواد در انواع و با كارايي هاي مختلف در حال ساخت هستند و جهت كاربري در انواع محيطها توليد مي شوند. هدف اين است كه وقتي ماده/پوشش خودترميم شونده به صورت موضعي آسيب ديد، كپسولهاي موجود در زمينه رزين ماده/ پوشش پاره شده و مواد داخل آن آزاد شود به نحوي كه بتواند خواص اوليه ماده/پوشش را با بستن مسير پيشرفت نوك ترك بازسازي نمايد. محققان در تلاشند تا راه هاي افزايش كارايي اين مواد و استفاده از تمام قابليت آنها را كشف كنند. از آنجا كه بعضي مواد (از جمله ماده آمين در سيستم هاي اپوكسي) بسيار فعال بوده و قابليت واكنش بسيار بالايي با طيف وسيعي از مواد شيميايي را دارد، كپسوله كردن آن فرآيند مشكلي است كه با موانع فراواني در طول فرآيند روبرو مي باشد. البته تلاشهاي موفق و معدود در اين رابطه صورت گرفته است كه داراي پيچيدگيهاي فراواني است و نيازمند دانش فراوان در هر دو زمينه شيمي و پليمر مي باشد. به هر حال پيچيدگي هاي موجود در طول مسير توليد، حاكي از افزايش هزينه ها و پايين بودن شانس توليد در مقياس صنعتي در اين مواد مي باشد. يكي از راه حلهاي پيشنهاد شده، ايده توليد ميكروكپسولهاي خالي پليمري در مرحله اول و فيلتر كردن ماده فعال به داخل اين ميكروكپسولهاي از پيش آماده شده است. اما نتايج نشان داده است كه اين روشها داراي راندمان پاييني بوده و مواد فعال به عنوان عاملي براي از بين بردن ديواره اين ميكروكپسولها عمل مي كند. بر اين اساس موضوع اختراع حاضر ايجاد ميكروحبابهاي شيشه اي (سيليكايي) با ديواره متخلخل، به عنوان كانديد داراي واجد شرايط در كاربرد مورد نظر، معرفي شده است. به طوريكه در مرحله اول ميكروحبابهاي شيشه اي ارزان قيمت موجود در بازار تهيه شده و به دليل ساختار دوفازي سطح آن، در يك مرحله اچ كردن و ايجاد تخلخل بر روي سطح حباب ها ميتوان به ميكروحبابهاي شيشه اي متخلخل دست يافت. در مرحله بعد با استفاده از عمليات فيلتر كردن، ميتوان هر ماده دلخواه را به داخل آن فيلتر نمود. لذا اين ميكروكپسولهاي متخلخل قابليت كپسوله كردن هر نوع ماده فعال، در هر نوع كاربرد (از جمله مواد خودترميم شونده) را دارا هستند.

خلاصه: يكي از زمينه هاي تحقيقاتي كه در سال هاي اخير بسيار به آن پرداخته شده است، توليد مواد مركب پليمري مي باشد. درساخت اين مواد با افزودن يك يا چند ماده پركننده ، خواص پليمر زمينه را بهبود مي دهند. در اين پژوهش ماده مركب پلي اتيلن تقويت شده با ذرات مس توليد شده است. به منظور رسيدن به ساختار مركب نهايي و توزيع يكنواخت ذرات پودر مس در زمينه از روش آسيا كاري استفاده شده است . به طور كلي روش هاي متنوعي براي ساخت مواد مركب زمينه پليمري وجود دارد. در اكثر اين روش ها براي ساختن ماده مركب نهايي از بالا بردن دما وايجاد فاز مذاب ويا نيمه جامد ودر ادامه فرايند مخلوط سازي استفاده مي گردد. فرايند آسيا كاري يكي از روش ها است كه امكان توليد ماده مركب و اتصال دو فاز را بدون ايجاد مذاب در ساختار توليد مي نمايد. لذا اين روش محدوديت ها ونياز به تجهيزات لازم در روش هاي دما بالا را ندارد. با اين تفاوت كه اين فرايند در دماي محيط انجام گرفته و يك توزيع مناسب تر از ماده پر كننده و يا تقويت كننده را در زمينه به دست مي دهد.

توليد كامپوزيت نانو ساختار PE-CU-C با استفاده از روش مكانو شيميايي

در طول دهه¬هاي اخير، مواد پيشرفته هوشمند و موادي كه قابليت ترميم دوباره را دارند نظر دانشمندان علم مواد را به خود جلب كرده است. از آن¬جا كه به منظور حفاظت فلزات در برابر خوردگي از پوشش¬هاي آلي استفاده مي¬شود، پيشرفت¬هاي جديد در اين زمينه استفاده از پليمرهاي خود ترميم شونده است. مكانيزم¬هاي خودترميم شوندگي مختلفي (به صورت خودكار و يا با استفاده از نيرو محركه خارجي) در مواد پليمري امكان پذير است. در دهه اخير ايجاد پوشش¬هاي حاوي كپسول داراي خواص خود ترميمي (به عنوان دسته¬اي از پوشش¬هاي خودترميم) بسيار مورد توجه محققان قرار گرفته است. اين پوشش¬ها در انواع و با كارايي¬هاي مختلف در حال ساخت هستند و جهت كاربري در انواع محيط¬هاي خورنده توليد مي¬شوند. هدف اين است كه وقتي پوشش خودترميم شونده به صورت موضعي آسيب ديد، كپسول¬هاي موجود در زمينه رزين پوشش پاره شده و مواد داخل آن آزاد شود به نحوي كه بتواند خواص اوليه پوشش را با بستن مسير پيشرفت نوك ترك بازسازي نمايد. محققان در تلاشند تا راه¬هاي افزايش كارايي اين مواد و استفاده از تمام قابليت آن¬ها را كشف كنند. بر اين اساس موضوع اختراع حاضر ايجاد يك پوشش خودترميم شونده با قابليت بكارگيري در محيط هوا و ديگر محيط¬هاي خوردنده است. جهت دستيابي به اين هدف بايستي مكانيزم¬هاي مختلف حاكم بر مراحل مختلف فرايند خودترميمي مورد بررسي دقيق قرار گيرد. در انتخاب مواد سازنده اين سيستم پوششي تلاش شده است تا بيشترين هماهنگي ميان ماده ترميم كننده، پوسته و زمينه اپوكسي به وجود آيد. به طوري كه سيستم ميكروكپسول حاوي ماده اپوكسي و پوسته اپوكسي/آمين انتخاب شده است. اين سيستم كپسولي علاوه بر ايجاد پيوستگي مناسب با زمينه (قبل و بعد از ترميم)، از استفاده از كاتاليزور نيز بي¬نياز است. به علاوه با ريز شدن ابعاد ميكرو كپسول¬ها و رسيدن به ابعاد در حد نانومتر مي¬توان ويژگي¬هاي مكانيكي پوشش نظير چقرمگي را تا حد بالايي بهبود بخشيد. لذا توليد پوشش¬هاي خودترميم شونده¬ي مقاوم به خوردگي حاوي ميكرو/نانوكپسول در شرايطي كه با بهينه سازي مراحل توليد بتوان خواص ترميم شوندگي را در آن به ميزان قابل توجهي بالا برد، هدفي بسيار ارزشمند است كه در اين اختراع مبناي كار قرار گرفته است.

‏يكي از زمينه هاي تحقيقاتي كه در سال هاي اخير بسيار به آن پرداخته شده است، توليد مواد مركب زمينه پليمري مي باشد. در ساخت اين مواد با افزودن يك يا چند ماده پركننده، خواص پليمر زمينه را بهبود مي دهند. در اين پژوهش ماده مركب PMMA ‏(پلي متيل متاكريلات) با نانو ذرات HA ‏ (هيدروكسي آپاتايت) توليد شده است. به منظور رسيدن به ساختار ماده مركب نهايي و توزيع يكنواخت ذرات پودر nanoHA ‏ در زمينه ماده مركب از روش ميكسر ميل استفاده شده است. نسبت وزني گلوله به پودر ٨ ‏در نظر گرفته شد ( 60 گرم گلوله وهفت و نيم ‏گرم پودر). جهت جلوگيري از ذوب سطحي و توده اي شدن ماده پليمري، ظروف حاوي پودرها در داخل نيتروژن مايع قرار داده شدند. بدين ترتيب دماي ظرف و مواد داخل آن كاملا كاهش يافته و حتي تا پايان فرايند ميكسرميل هم بطور قابل توجهي سرد باقي مي ماند. پس از انجام فرايند ميكسر ميل يك پودر همگن از مخلوط نانو ذرات HA ‏ و پودر آكريل به دست مي آيد. در اين مرحله بايستي اين جزء جامد را با نسبت معين با هاردنر آن (كه در مورد اين پليمر مونومو متيل متاكريلات، ماده بازدارنده و مواد فعال ‏كننده است) مخلوط نمود. نسبت وزني جامد به مايع در اين پليمر و در تمامي نمونه ها ۵ ‏به سه و نيم ‏در نظر گرفته شده است. به منظور ساخت خمير پليمر، دو جزو جامد و مايع در ابتدا به مدت ٣٠ ‏ثانيه به طور دستي در دماي محيط C ° 1 ‏± 25 ‏ مخلوط شدند تا به صورت همگن در آمدند. سپس به مدت ٢ ‏الي ٣ ‏دقيقه (بسته به نمونه هاي مختلف) به حال خود گذاشته شدند تا به حال چسبنده و در اصطلاح تارعنكبوتي برسد. در اين مرحله بايستي ماده توليدي را قالبگيري نمود. به دليل چسبندگي بالاي ماده نهايي به قالب نياز است قبل از قالبگيري، سطح قالب را به مايع لغزنده آغشته نمود. روش قالبگيري، قالبگيري تحت فشار ( compression molding ‏) مي باشد. پس از گذشت حدود 15 دقيقه نمونه ها به بيشترين سختي خود رسيده و قابل خارج كردن از قالب هستند. درصدهاي مختلفي از ماده nanoHA ‏ در زمينه ماده مركب استفاده شده و مواد مركب مختلف توليد شده اند. ماده مركب نهايي يك گزينه بسيار مناسب از نظر سازگاري دربدن در كاربردهاي پزشكي مي باشد كه پيش از اين توليد نشده است. از جمله كاربردهاي اين ماده، در اتصال استخوان، دندان و ساخت دندانهاي مصنوعي است.