ፖሊዩረቴን፡- በዲልስ-አልደር ምላሽ ላይ የተመሰረቱ የፖሊዩረቴን ራስን የመፈወስ ሽፋኖችን የገጽታ ጥንካሬ እና ራስን የመፈወስ ባህሪያት ላይ የተደረገ ጥናት

ተመራማሪዎች በዲልስ-አልደር (DA) ሳይክሎአዲሽን ዘዴ አማካኝነት 5 wt% እና 10 wt% የፈውስ ወኪሎችን የያዙ ራስን የመፈወስ ፖሊዩረቴን ሽፋኖችን አዘጋጅተዋል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የፈውስ ወኪሎች መካተት የሽፋን ጥንካሬን በ3%-12% ይጨምራል እና በ120 °ሴ በ30 ደቂቃዎች ውስጥ ከ85.6%-93.6% የጭረት ፈውስ ቅልጥፍናን ያስገኛል፣ ይህም የሽፋኖቹን የአገልግሎት ዘመን በእጅጉ ያራዝማል። ይህ ጥናት የምህንድስና ቁሳቁሶችን ወለል ለመጠበቅ አዲስ መፍትሄ ይሰጣል።

በኢንጂነሪንግ ቁሳቁሶች መስክ፣ በሽፋን ቁሳቁሶች ላይ የሚደርሰውን የሜካኒካል ጉዳት መጠገን ለረጅም ጊዜ ትልቅ ፈተና ሆኖ ቆይቷል። ባህላዊ የፖሊዩረቴን ሽፋኖች እጅግ በጣም ጥሩ የአየር ሁኔታ መቋቋም እና ማጣበቅ ቢያሳዩም፣ ጭረቶች ወይም ስንጥቆች ከተከሰቱ በኋላ የመከላከያ አፈፃፀማቸው በፍጥነት ይበላሻል። በባዮሎጂካል ራስን የመፈወስ ዘዴዎች ተመስጦ፣ ሳይንቲስቶች በተለዋዋጭ ኮቫለንት ቦንዶች ላይ የተመሰረቱ ራስን የመፈወስ ቁሳቁሶችን ማሰስ ጀምረዋል፣ የዲልስ-አልደር (DA) ምላሽ በቀላል የምላሽ ሁኔታዎች እና ምቹ የመቀልበስ ችሎታ ምክንያት ከፍተኛ ትኩረት አግኝቷል። ሆኖም፣ አሁን ያለው ጥናት በዋናነት በመስመራዊ ፖሊዩረቴን ስርዓቶች ላይ ያተኮረ ሲሆን በመስቀል የተገናኙ የፖሊዩረቴን ዱቄት ሽፋኖች ውስጥ ራስን የመፈወስ ባህሪያትን በማጥናት ረገድ ክፍተት ትቷል።

ይህንን የቴክኒክ እንቅፋት ለማቋረጥ፣ የሀገር ውስጥ ተመራማሪዎች ሁለት የDA ፈውስ ወኪሎችን - ፉራን-ማሌክ አንሃይድሬድ እና ፉራን-ቢስማሌሚድ - ወደ ሃይድሮክሲላይትድ ፖሊስተር ሙጫ ስርዓት በፈጠራ አስተዋውቀዋል፣ ይህም እጅግ በጣም ጥሩ ራስን የመፈወስ ባህሪያት ያለው የፖሊዩረቴን ዱቄት ሽፋን አዘጋጅቷል። ጥናቱ የፈውስ ወኪሎችን አወቃቀር ለማረጋገጥ ¹H NMR፣ የDA/ሬትሮ-DA ምላሾችን የመቀያየር አቅም ለማረጋገጥ ዲፈረንሻል ስካን ካሎሪሜትሪ (DSC) እና የሽፋኖቹን ሜካኒካል ባህሪያት እና የገጽታ ባህሪያትን በስርዓት ለመገምገም የናኖኢንዴንቴሽን ቴክኒኮችን ከገጽታ ፕሮፊሎሜትሪ ጋር ተጠቅሟል።

ቁልፍ በሆኑ የሙከራ ቴክኒኮች አንፃር፣ የምርምር ቡድኑ በመጀመሪያ ሃይድሮክሲል የያዙ DA የፈውስ ወኪሎችን በሁለት ደረጃ ዘዴ አቀናጅቷል። በመቀጠልም፣ 5 wt% እና 10 wt% የፈውስ ወኪሎችን የያዙ የፖሊዩረቴን ዱቄቶች በማቅለጥ ቅልቅል ተዘጋጅተው በኤሌክትሮስታቲክ ስፕሬይ በመጠቀም በብረት ንጣፎች ላይ ተተግብረዋል። የፈውስ ወኪሎች ከሌላቸው የቁጥጥር ቡድኖች ጋር በማነፃፀር፣ የፈውስ ወኪል ክምችት በቁሳዊ ባህሪያት ላይ ያለው ተጽእኖ በስርዓት ተመርምሯል።

1.የNMR ትንተና የፈውስ ወኪል መዋቅርን ያረጋግጣል

1 H NMR ስፔክትራ እንደሚያሳየው አሚን-ኢንሴክትድ ፉራን-ማሌይክ አንሃይድሬድ (HA-1) በδ = 3.07 ppm እና 5.78 ppm ላይ የ DA ቀለበት ጫፎችን አሳይቷል፣ የፉራን-ቢስማሌይሚድ አድዳክት (HA-2) ደግሞ በδ = 4.69 ppm ላይ የተለመደ የDA ቦንድ ፕሮቶን ምልክት አሳይቷል፣ ይህም የፈውስ ወኪሎችን ስኬታማ ውህደት ያረጋግጣል።

2.ዲኤስሲ በሙቀት ሊቀለበስ የሚችል ባህሪያትን ያሳያል

የዲኤስሲ ኩርባዎች እንደሚያሳዩት የፈውስ ወኪሎችን የያዙ ናሙናዎች ለዲኤ ምላሽ የኢንዶተርሚክ ጫፎችን በ75°ሴ እና ለሬትሮ-ዲኤ ምላሽ ባህሪያዊ ጫፎችን በ110-160°ሴ ክልል ውስጥ አሳይተዋል። ከፍተኛው ቦታ ከፍ ባለ የፈውስ ወኪል ይዘት ጨምሯል፣ ይህም እጅግ በጣም ጥሩ የሙቀት መቀልበስን ያሳያል።

3.የናኖ ኢንዴክሽን ሙከራዎች የጥንካሬ መሻሻልን ያሳያሉ

ጥልቀት-ስሱ የሆኑ የናኖ ኢንዴንቴሽን ሙከራዎች እንደሚያሳዩት የ5 wt% እና የ10 wt% የፈውስ ወኪሎች መጨመር በቅደም ተከተል የሽፋን ጥንካሬን በ3% እና በ12% ጨምሯል። የ0.227 GPa የጥንካሬ እሴት በ8500 nm ጥልቀት እንኳን ተጠብቆ ቆይቷል፣ ይህም በመፈወሻ ወኪሎች እና በፖሊዩረቴን ማትሪክስ መካከል በተፈጠረው የመስቀለኛ ግንኙነት አውታረ መረብ ምክንያት ነው።

4.የወለል ሞርፎሎጂ ትንተና

የወለል ሸካራነት ሙከራዎች እንደሚያሳዩት ንፁህ የፖሊዩረቴን ሽፋኖች የንጥረ ነገር Rz እሴትን በ86% ቀንሰዋል፣ የፈውስ ወኪሎች ያላቸው ሽፋኖች ደግሞ ትላልቅ ቅንጣቶች በመኖራቸው ምክንያት የሻካራነት መጠኑ በትንሹ ጨምሯል። የFESEM ምስሎች ከፈውስ ወኪል ቅንጣቶች የሚመጡ የወለል ሸካራነት ለውጦችን በምስል ያሳያሉ።

5.በጭረት ፈውስ ውጤታማነት ውስጥ እመርታ

የኦፕቲካል ማይክሮስኮፒ ምልከታዎች እንደሚያሳዩት 10 wt% የፈውስ ወኪል የያዙ ሽፋኖች በ120 °ሴ ለ30 ደቂቃዎች የሙቀት ሕክምና ካደረጉ በኋላ ከ141 μm ወደ 9 μm የጭረት ስፋት መቀነስ አሳይተዋል፣ ይህም የፈውስ ውጤታማነትን 93.6% አስመዝግቧል። ይህ አፈጻጸም ለሊኒየር ፖሊዩረቴን ሲስተሞች በነባር ጽሑፎች ላይ ከተዘገበው በእጅጉ የላቀ ነው።

በቀጣዩ ቁሳቁሶች የታተመው ይህ ጥናት በርካታ ፈጠራዎችን ያቀርባል፡ በመጀመሪያ፣ የተገነቡት DA-የተሻሻሉ የፖሊዩረቴን ዱቄት ሽፋኖች ጥሩ ሜካኒካል ባህሪያትን ከራስ-ፈውስ አቅም ጋር ያጣምራሉ፣ ይህም እስከ 12% የሚደርስ የጥንካሬ ማሻሻያ ያስገኛል። ሁለተኛ፣ የኤሌክትሮስታቲክ ስፕሬይ ቴክኖሎጂ አጠቃቀም በተሻጋሪው አውታረ መረብ ውስጥ የፈውስ ወኪሎችን ወጥ የሆነ ስርጭት ያረጋግጣል፣ ይህም ባህላዊ የማይክሮካፕሱል ቴክኒኮችን የተለመደውን የአቀማመጥ ትክክለኛነት ያሸንፋል። ከሁሉም በላይ እነዚህ ሽፋኖች በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (120 °C) ላይ ከፍተኛ የፈውስ ቅልጥፍናን ያተርፋሉ፣ ይህም በነባር ጽሑፎች ውስጥ ከተዘገበው የ145 °C የፈውስ ሙቀት ጋር ሲነጻጸር የበለጠ የኢንዱስትሪ ተግባራዊነትን ይሰጣል። ጥናቱ የምህንድስና ሽፋኖችን የአገልግሎት ዘመን ለማራዘም አዲስ አቀራረብን ከመስጠት ባለፈ የ"የፈውስ ወኪል ክምችት-አፈጻጸም" ግንኙነትን በቁጥር ትንተና አማካኝነት ለተግባራዊ ሽፋኖች ሞለኪውላዊ ዲዛይን የንድፈ ሀሳብ ማዕቀፍ ያቋቁማል። በፈውስ ወኪሎች ውስጥ የሃይድሮክሲል ይዘት የወደፊት ማመቻቸት እና የuretdione መስቀል-ሊንከሮች ጥምርታ የራስ-ፈውስ ሽፋኖችን የአፈጻጸም ገደቦች የበለጠ እንደሚገፋ ይጠበቃል።