مواد پلاستیکی هوشمند در راهند. این محصولات دارای حساسیت بالایی در برابر عوامل محیطی نظیر نور و رطوبت و میدان مغناطیسی هستند. تغییرات اندک نیز می تواند تغییراتی را در پلیمرهای هوشمند به وجود آورد و نتیجه پلاستیک هایی با قابلیت های فیزیکی بسیار متفاوت تر از پلاستیک های معمولی است. پژوهش های آکادمیک در زمینه ساخت مواد پلاستیکی سخت تر و مقاوم تر از نمونه های موجود، انجام شده و نتیاج جالبی را به همراه داشته است.تیم تحقیقاتی دانشگاه تگزاس با الهام از موجودات زنده، فرایندی منحصر به فرد را در تولید مواد پلاستیکی هوشمند به کار گرفته است. نور و کاتالیزور برای ایجاد تغییرات در این نوع پلیمرها نقش مهمی دارد.
مواد پلاستیکی هوشمند می توانند جایگزین بسیاری از محصولات پلاستیکی موجود شوند. مهم ترین ویژگی این محصولات، قابلیت سختی و انعطاف پذیری در شرایط متفاوت است. پلیمرهای هوشمند می توانند در یک مکان، به حالت سخت و غیر قابل انعطاف باشند اما در جایی دیگر، کشش و انعطاف پذیری بالاتری داشته باشند. ماده پلیمری هوشمند تولید شده برای ساخت قطعات الکترونیکی، دستگاه های پزشکی پیشرفته و ساخت مواد مقاوم و انعطاف پذیر در رباتیک کارایی مطلوبی دارد.
پلیمرهای هوشمند ساختاری پلاستیک مانند دارند که با تغییر نور، میزان سفتی یا کشدار بودن آن دچار تغییراتی می شود. برای تولید این ماده، آزمایشاتی بر روی مونومرهای حساس به نور با افزودن کاتالیزور انجام شد. نتیجه اینکه در مناطقی که با نور برخورد بیشتری داشت، پلاستیک مصنوعی به حالت سخت تر تغییر شکل داده ولی در مناطق تاریک، مواد کشدار و نرم بودند. این ویژگی ها در یک ماده، همزمان دیده می شود.
ساخت مواد پلاستیکی هوشمند
در سال 2016، تیمی از محققان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) با همکارانی از دانشگاه یونسی، دانشگاه گنت و موسسه تحقیقات و مهندسی مواد سنگاپور همکاری کردند تا به طور موثر یک تراشه حافظه مغناطیسی را در PET (پلی اتیلن ترفتالات) جاسازی کنند.
PET یک ماده انعطاف پذیر است که می تواند به اشکال مختلف خم شود بدون اینکه یکپارچگی قطعات الکترونیکی به خطر بیفتد. این دستگاه های حافظه مغناطیسی برای قابلیت های ذخیره سازی و پردازش داده ها، به ویژه در فناوری های پوشیدنی و زیست پزشکی، اساسی هستند. ماشین ایجاد شده توسط NUS بر روی حافظه دسترسی تصادفی با مقاومت مغناطیسی (MRAM) کار می کند که از یک اتصال تونل مغناطیسی مبتنی بر اکسید منیزیم (MTJ) تشکیل شده است.
MTJ داده ها را روی دستگاه ذخیره می کند. یانگ هیونسو، محقق اصلی و دانشیار دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر در دانشکده مهندسی NUS، ادعا می‌کند که مقاومت مغناطیسی تونل زنی دستگاه می‌تواند تا 300 درصد برسد. هیونسو آن را با ماشینی با اسب بخار فوق العاده مقایسه می کند. MRAM به چندین جهت از RAM (حافظه دسترسی تصادفی) بهتر است از جمله این موارد:
- حفظ اطلاعات حتی پس از قطع منبع تغذیه
- سرعت پردازش بالای اطلاعات
- مصرف انرژی پایینی
کاربردهای پلیمر هوشمند در رباتیک
مواد پلاستیکی هوشمند از دستاوردهای فناوری های پیشرفته و هوش مصنوعی محسوب می شوند. این پلاستیک ها 10 برابر مقاوم تر از نمونه های موجود هستند. امکان استفاده از این پلاستیک ها برای ساخت ربات های هوشمند وجود دارد. بسیاری از قطعات الکترونیکی و فیزیکی ربات ها با استفاده از پلیمرهای هوشمند طراحی و ساخته می شود. نمونه های اجرایی دارای قابلیت هایی به مراتب بالاتر بودند. برای مثال مواد پلاستیک هوشمند در بازوهای ربات منجر به مقاومت بیشتر و توان بالاتر می شود. جالب تر اینکه این بازوها در شرایط متفاوت نوری، واکنش های متفاوتی نشان می دهند. درجه نرمی و سختی مواد پلیمری هوشمند در شرایط مختلف، تغییر می کند.
پلیمرهای هوشمند قابلیت استفاده در محصولات حسی مرتبط با ریزتراشه ها را دارند. در حال حاضر، مواد سرامیکی در ساخت موارد به کار می رود که شکنندگی آن زیاد است. مواد پلاستیکی هوشمند دوام بیشتر و کارایی بهتری دارند و به لحاظ شکنندگی نیز مشکلی ایجاد نمی کنند.
مواد پلاستیکی هوشمند در علم پزشکی
پلاستیک‌ها برای کاربردهای بالینی نوآورانه حیاتی هستند. الکترونیک هیبریدی منعطف و انعطاف پذیر (FHEs) در حال افزایش است. اخیراً، محققان از قابلیت‌های پاسخدهی مواد هوشمند برای ایجاد استراتژی‌های درمانی فردی و جذب دارو در درمان بیماری های سرطان استفاده کرده‌اند.
پلاستیک هوشمند در ساخت قطعات الکترونیکی انعطاف پذیر حوزه پزشکی و درمان، کابرد وسیعی دارد. جراحان و متخصصین پزشکی از فناوری های جدید استقبال کرده اند زیرا این پلیمرها قابلیت استفاده دز حسگرهای پوستی را دارند. برای مثال پلیمرهای حسگر قادر به تشخیص و نظارت سیگنال های فیزیولوژیکی نظیر سنسورهای دما و استرس هستند. همچنین در کار با اشعه ایکس نیز حسگرهای پوستی می توانند عملکرد بهینه ای نشان دهند.
مواد پلاستیکی هوشمند در عمران و سازه
پلاستیک ها به طور معمول عایق هستند و قابلیت های رسانایی ندارند اما پلیمرهای هوشمند به ویژه در شرایط نوری واکنش نشان می دهند. پلیمرهای پلاستیکی به دلیل قابلیت های کاربردی در بلوک های ساختمانی قابل استفاده هستند. آبگریزی یکی دیگر از قابلیت های پلیمرهای هوشمند، است. مواد هوشمند ساخته شده با SRP می توانند به راحتی استریل شوند. جذب کثیفی، باکتری ها و ویروس ها در این مواد بسیار کمتر است. این امر به ویژه برای ساخت محصولات بهداشتی و سرویس ها کاربرد زیادی دارند.
مواد پلاستیکی هوشمند به مراتب قوی تر و مقاوم تر از پلاستیک های دیگر هستند و در صنعت ساختمان سازی کاربرد زیادی دارند. پاسخدهی به محرک ها در این مواد به گونه ای است که در یک محیط معین، انتظار واکنش های متفاوتی هست. موادی نظیر شیشه یا فلز قابلیت استفاده در همه شرایط را ندارند و پلاستیک های هوشمند می توانند جایگزین مناسبی در برخی موارد باشند. مهندسان عمران به دنبال مواد هوشمند برای استحکام بیشتر به سازه های جدید هستند. افزایش عمر سازه ها و امنیت سازه دو مورد بسیار مهم در صنعت ساختمان سازی هستند. اجزای سازه ای مانند میله ها، تیرها و غیره که از پلاستیک های مبتنی بر SRP تولید می شوند، مقاوم تر هستند. پلاستیک های هوشمند به عنوان یک سیستم کنترل ارتعاش برای کمک به حفظ یکپارچگی ساختاری ساختمان در هنگام زلزله کارایی مناسبی دارند.
تحقیقات در زمینه ساخت مواد پلاستیکی هوشمند هنوز تکمیل نشده و امید است که در آینده، دستاوردهای بیشتری در این زمینه حاصل شود.
Rating 0.00 from 0 votes
با دیگران به اشتراک بگذارید تا ژتون بگیرید!
