الیاف نانوکامپوزیتی حافظه دار: شبیه ساز تارهای ماهیچه مصنوعی

کامپوزیت های پلیمری حافظه دار با تحریک حرارتی دسته ای از ترکیبات هستند که قابلیت بخاطر سپردن شکل اصلی خود را داشته و پس از تغییر شکل به شکل موقت با اعمال تحریک گرمایی به هندسه نزدیک به شکل اولیه خود باز می گردند. در این تحقیق، فرمولاسیون، روش ساخت و خواص مکانیکی - حافظه داری نوعی از الیاف حافظه داری شکلی با تحریک حرارتی به عنوان تارهای منفرد ماهیچه مصنوعی ارائه می گردد. در تهیه نمونه ها از پلیمرهای پایه پلی لاکتیک اسید (PLA)، پلی یورتان ترموپلاستیک(TPU)، اصلاح شده با اصلاح کننده الاستومری و تقویت شده با نانوذرات کربنی از ۵-۰ درصد وزنی با بهینه سازی درصد ترکیبات استفاده شد. فرایند ترکیب مذاب و ایجاد تفرق ذرات توسط اکستروژن صورت گرفت و الیاف توسط جمع کننده با ایجاد پیش تنش بر روی خروجی مذاب تولید شد. در این مطالعه بمنظور بررسی کارآیی الیاف تهیه شده، از آزمون رهایش انرژی توسط سامانه لودسل کرنشی متناسب با جابجایی تیر یکسر گیردار به بررسی قابلیت حافظه داری الیاف خالص و نانوکامپوزیتی استفاده شد. آزمون حرارتی روبشی تفاضلی DSC به منظور تایید نتایج در خصوص مقادیر فاز آمورف، کریستال و تغییرات در دمای شیشه ای صورت گرفت. نتایج نشان داد ترکیبات آلیاژی PLA/TPU با نسبت وزنی ۵۰/۵۰ منجر به بیشترین خواص حافظه داری در رابطه با انرژی برگشت پذیری در الیاف حافظه دار دوطرفه می گردد، درحالیکه افزودن نرم کننده اصلاحی و نانومواد به دلیل تاثیر متقابل بر روی خواص باعث کاهش انرژی رهایش و تغییرات در مقادیر فاز کریستال و دمای شیشه ای الیاف نانوکامپوزیتی می گردد. نتایج همچنین نشان داد ترکیبات نانوکامپوزیتی PLA/TPU با نسبت وزنی ۵۰/۴۰ با ۳درصد وزنی نانومواد بیشترین خواص حافظه داری را نسبت به کامپوزیت های هم پایه خود دارد.

Keywords:

نانوکامپوزیت , پلیمر ترموپلاستیک , پلی لاکتیک اسید , پلی یورتان ترموپلاستیک , حافظه دار , انرژی رهایش