وبلاگ

پلیمرهای حافظه دار یا مواد تغییر شکل، مواد هوشمندی هستند که در سال های اخیر توجه قابل توجهی را در علم مواد و مهندسی زیست پزشکی برای ساخت سازه ها و دستگاه های هوشمند به خود جلب کرده اند. پردازش نور دیجیتال یک فتوپلیمریزاسیون حمام– روشی مبتنی بر فناوری بسیار سریعتر برای چاپ یک لایه کامل در یک مرحله برای ایجاد مواد هوشمند.

فهد علم و تیمی از دانشمندان مهندسی برق، کامپیوتر و هسته ای در دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله، عربستان سعودی، روشی ساده و سریع برای چاپ سه بعدی سازه های هوشمند پلیمری حافظه دار با چاپگر سه بعدی چاپ نور دیجیتال و رزین سفارشی ایجاد کرده اند. .

الف را ترکیب کردند کریستال مایع (ماده ای که می تواند با دما تغییر شکل دهد) با رزین برای معرفی ویژگی های حافظه شکل برای پرینت سه بعدی مستقیم ساختارهای حساس به حرارت – در حالی که از پیچیدگی های آماده سازی رزین اجتناب می شود. این تیم ساختارها را با هندسه های مختلف چاپ کردند و پاسخ حافظه شکل را اندازه گرفتند. را پلیمرهای حافظه دار را می توان به راحتی برای استفاده به عنوان ابزار هوشمند، اسباب بازی و متا مواد آماده کرد.

این کاغذ است منتشر شده در دفتر خاطرات مواد NPG آسیا.

پلیمرهای حافظه شکل

پلیمرهای حافظه دار به دسته ای از پلیمرهای هوشمند دوشکل تعلق دارند که می توانند در پاسخ به پارامترهای محیطی دچار تغییر شکل مکانیکی شده و به شکل اولیه خود بازگردند. بازیابی پلیمر حافظه شکل به اعمال محرک های خارجی مانند گرما، نور، الکتریسیته، رطوبت و تغییرات pH بستگی دارد.

چنین مصالحی ساختارهای تغییر شکل دهنده ای هستند که در سال های اخیر به دلیل انعطاف پذیری و قابلیت زیست صنعتی مورد توجه قابل توجهی قرار گرفته اند. تیم تحقیقاتی چاپ 4 بعدی پلیمرهای حافظه شکل را از طریق پردازش نور دیجیتال نشان دادند. روش پرینت سه بعدی بر اساس فتوپلیمریزاسیون حمام. نتایج، مناسب بودن ساختارهای پیچیده پرینت سه بعدی را برای کاربردهای مختلف برجسته کرد.

ایجاد افکت حافظه شکل

تیم تحقیقاتی با مطالعه فرآیند القای شکل و بازیابی، اثر حافظه شکل نمونه‌های پرینت سه بعدی را بررسی کردند. این روش چاپ آسان و با وضوح بالا از طرح های پیچیده سه بعدی را امکان پذیر می کند. این سازه ها در کاربردهای مختلفی مانند وصله های هوشمند انعطاف پذیر، ابزارهای مکانیکی با اندازه متغیر و اسباب بازی های تغییر شکل پذیر مفید هستند. در این کار، علم و همکارانش یک پلیمر حافظه شکل بر اساس الف کریستال مایع مخلوط با یک رزین قابل درمان برای ایجاد یک پلیمر نیمه کریستالی و مکانیسم عمل آن بر اساس مطالات گذشته.

این تیم مورفولوژی داخلی مقاطع عرضی پرینت سه بعدی با یا بدون کریستال مایع را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی. آنها سپس پاسخ پلیمرهای حافظه شکل را از نظر توانایی آنها در بازیابی پس از بارگذاری مشاهده کردند. کار حاضر تأثیر پردازش نور دیجیتال سه بعدی را برای ایجاد پلیمرهای حافظه شکل با جلوه های 4 بعدی نشان داد. دانشمندان پاسخ حافظه شکل را برای نشان دادن نسبت زاویه بازیابی به زمان اندازه گیری کردند.

خواص مکانیکی قابل تنظیم

محققان کاربردهای امیدوارکننده پلیمرهای حافظه هوشمند چاپ سه بعدی را بررسی کرده اند. برای رسیدن به این هدف، علم و همکارانش خواص مکانیکی مواد را با رسانش تعیین کردند تست های کششی بر روی یک نمونه استخوان سگ برای نشان دادن اینکه چگونه خواص مکانیکی مواد چاپی را می توان با تنظیم شکل ساختارهای شبکه تنظیم کرد.

آنها قابلیت تنظیم مکانیکی را تایید کردند مواد هوشمند با انجام شبیه سازی اجزای محدودو نتایج تجربی را با آزمون های کششی حاصل از آنالیز اجزای محدود مقایسه می کند. خواص مکانیکی توری‌های دوبعدی مشاهده‌شده توسط آزمایش و پیش‌بینی‌شده توسط شبیه‌سازی مطابقت دارند. بر اساس انعطاف‌پذیری و کشش، Alam و تیم نمونه‌ها را برای آزمایش کرنش و برنامه‌های نظارت بر حرکت مشترک آزمایش کردند.

برای تسهیل حرکت اتصالات از طریق ادغام پلیمر، دانشمندان یک پوشش رسانا مبتنی بر نانو نقره به عنوان الکترود اعمال کردند که به بهینه سازی بیشتر پارامترهای چاپ نیاز داشت. دانشمندان تغییرات مقاومت الکتریکی را با کشش و فشرده سازی ساختار برای تسهیل حرکت بیمار اندازه گیری کردند.

نتایج اندازه‌گیری مقاومت پچ الکترود شبکه آماده شده، پتانسیل آن را برای استفاده به عنوان یک وصله هوشمند حسگر حرکت مفصل نشان داد. این را می توان برای زانو، مفصل آرنج، اندام مصنوعی یا اندام واقعی برای حس حرکت اعمال کرد. چنین تکه های الکترودی را می توان با توجه به اندازه بیمار در فرآیندهای ساخت آسان و سریع سفارشی کرد.

چشم انداز

در انجام این کار، فهد علم و تیم با استفاده از پلیمرهای حافظه شکل برای ساخت آسان و سریع از طریق پردازش نور دیجیتال، روشی را برای چاپ سه بعدی مواد هوشمند ارائه کردند. دانشمندان اشیاء پرینت سه بعدی را سفارشی کردند تا ساختارهایی ایجاد کنند که در طول زمان تغییر می کنند که به چاپ چهار بعدی معروف است. آنها با ترکیب کریستال های مایع با رزین و چاپ آن با استفاده از یک چاپگر رومیزی تجاری به این امر دست یافتند. محققان از این روش برای تولید انواع اشیاء پیچیده از جمله وصله های مشبک، اسباب بازی های تاشو، بسته بندی هوشمند و آچارهای مکانیکی استفاده کرده اند.

دانشمندان این اجسام را در معرض گرما قرار می دهند تا به طور موقت شکل آنها را تغییر دهند و برای برنامه های بعدی بازیابی شکل. این تیم از آزمایش‌های کششی برای نشان دادن ماهیت قابل تنظیم پلیمرهای حافظه‌دار شکلی برای سازگاری با کاربردهای خاص استفاده کردند مهندسی پزشکی. چنین تکه‌های شبکه‌ای چاپ‌شده سه بعدی برای سنجش فشار در کاربردهای حرکت مشترک مناسب هستند. محققان تغییرات را در مقاومت الکتریکی از پچ هوشمند چاپ سه بعدی برای تشخیص حرکت در مفاصل دست و پا مصنوعی بیماران.

© 2023 Science X Network