پلیمرهای حافظه دار

پلیمرهای حافظه دار ( SMPs ) مواد هوشمند پلیمری هستند که هرگاه یک محرک خارجی مانند تغییر دما به آن ها القا شود، توانایی  بازگشت از حالت تغییر شکل یافته ( شکل موقت ) به شکل اصلی و اولیه ( دائمی ) خود را دارند. [ ۱]
پلیمری که پس از گرم شدن و قرار گرفتن در معرض تغییر شکل پلاستیکی و همچنین هنگامی که بالاتر از دمای تبدیل شیشه ای یا دمای ذوب خود گرم شود، شکل اولیه و اصلی خود را حفظ میکند.
نکته:
پلی ایزوپرن ترانس کریستالی نمونه ای از پلیمرهای حافظه دار است.
SMP ها میتوانند دو یا گاهاً سه شکل را در خود نگه داشته و تغییر بین این شکل ها، توسط دما صورت میگیرد. علاوه بر عامل تغییر دما، تغییر شکل SMP ها همچنین می تواند توسط یک میدان الکتریکی و یا میدان مغناطیسی ، [ ۲] نور [ ۳] و یا محلول. [ ۴] صورت گیرد. علاوه بر پلیمرها به طور کلی، SMPها بسته به واحدهای ساختاری که SMP را تشکیل می دهند، طیف وسیعی از ویژگی ها از پایدار تا زیست تخریب پذیر ، از نرم تا سخت و از الاستیک تا صلب را پوشش می دهند. SMPها شامل مواد پلیمری ترموپلاستیک و ترموست ( پیوند عرضی کووالانسی ) هستند. SMP ها می توانند تا سه شکل مختلف را در حافظه خود ذخیره کنند. [ ۵] SMP ها سویه هایی که قابلیت بازیافت بیش از 800% را داشته باشند، نشان داده اند. [ ۶]
دو کمیت مهمی که برای توصیف اثرات حافظهٔ شکلی استفاده میشود عبارتند از نرخ بازیابی کرنش ( R r ) و نرخ ثابت کرنش ( Rf ) . نرخ بازیابی کرنش توانایی ماده برای به خاطر سپردن شکل دائمی خود را توصیف می کند، در حالی که نرخ ثابت کرنش توانایی قطعات سوئیچینگ برای رفع تغییر شکل مکانیکی را توصیف می کند.
در اینجا N عدد چرخه ، ε m حداکثر کرنش اعمال شده بر ماده و ε p ( N ) و ε p ( N − 1 ) کرنش های نمونه در دو چرخه متوالی قبل از اعمال تنش تسلیم وقتی هنوز تنشی تحمیل نمی شود، هستند.
اثر حافظه شکلی را می توان به طور خلاصه با مدل ریاضی زیر بیان کرد: [ ۷]
در اینجا E g مدول شیشه ای، E r مدول لاستیکی ، f I R کرنش جریان ویسکوز ( جریان گرانرو ) و f α کرنش برای t > > t r است.
در حالی که بیشتر پلیمرهای حافظه شکلی سنتی فقط می توانند دو شکل دائمی و موقتی داشته باشند، پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر امکان ارائه موادی که حافظه سه شکل دارند را فراهم کرده است. همانطور که یک پلیمر حافظه دار دوشکلی سنتی، در دمایی خاص از شکل موقتی خود به شکل دائمی اش تغییر می کند، پلیمرهای حافظه دار سه شکلی در اولین دمای انتقال از یک شکل موقت به شکل موقت دیگری تغییر می کنند و سپس در دمای فعال سازی بالاتری به شکل دائمی بازمیگردند. این حالت معمولاً با ترکیب دو پلیمر حافظه دار دو شکلی با دماهای تبدیل شیشه ای متفاوت [ ۸] یا هنگام گرم کردن یک پلیمر با حافظه شکل برنامه ریزی شده ابتدا بالاتر از دمای انتقال شیشه ای و سپس بالاتر از دمای انتقال ذوب قطعه سوئیچینگ به دست می آید. [ ۹] [ ۱۰]