سیستمهای بیولوژیکی
با الهام به دست آوردن از سیستمهای بیولوژیکی، مواد خود ترمیم شونده تصنعی و مصنوعی برای نوسازی آسیبهای موضعی حاصل از نیروهای خارجی طراحی میشوند . در میان سیستمهای خویش تعمیر شونده، مواقعی که دارنده ویژگی تراز بهتری میباشند با سرعت بیشتری در حالا توسعه و گسترش یافتن میباشند . بی شک وتردید امروزه استفاده از پوششهای هوشمند برای بالابردن کارایی تراز یک عدد از جذابترین حوضههای مطالعاتی برای بسیاری از پژوهشگران میباشد . با دقت به اینکه امروزه محدودیتهای قانونی بسیاری جهت منع به کارگیری از مواد شیمیایی سمی و آلاینده از جمله سیستمهای مقاوم به خوردگی بر پایه ترکیبات کرم (VI)، که بخشی از مقاومترین سیستمها در برابر خوردگی میباشند، وجود دارااست لذا قابلیت و امکان خویش ترمیم شوندگی بویژه درارتباط با فرایندهای مراقبت از خوردگی دوچندان لازم بنظر میرسد . پوششهای نگهدارنده خود ترمیم شونده با استفاده از ترکیبات درشت مولکول، سرامیکها، فلزهاو ترکیبات کامپوزیتی تنظیم میشوند . کردار خود ترمیم شوندگی در چنین پوششهایی میتواند با یکی از روشهای پایین فعال شود: تغییرات دما، تابشدهی، تغییرات pH، تغییرات فشار و تحریک مکانیکی . در این مقاله، تحقیق و الزامات عملی روشهای گوناگون برای دستیابی به قابلیت و امکان خویش ترمیم شوندگی در پوششهای نگهدارنده ، و همچنین تحولات بالقوه در این زمینه، مسئله دقت قرار گرفته گردیده میباشد .
لغت ها
کلیدی: پوشش خود ترمیم شونده، پوشش محافظ، خوردگی
1-
مقدمه
در انتخاب یک ماده ساختمانی عموما دو مطلب دوچندان حائز اهمیت میباشند:1- خاصیت مناسب و 2- قیمت . عموما بدلیل ویژگیهای نسبتا نامطلوب سطح آلیاژهای منیزیوم و آلومینیومی، فولاد و کامپوزیتها میتوان با پوشش دادن سطح آنها با استعمال از پوششهای نگهدارنده در اکثری موارد بر این اختلال فائق آمد و خواص سطحی آنها را افزایش اعطا کرد . با دقت به اینکه هزینه قریب به رخداد اقتصادهای صنعتی مدرن در ارتباط با هزینههای مربوط به دوری و کاهش مراحل خوردگی در مواد ساختمانی و عملکردی است، لذا این روش، علاوه بر صرفه اقتصادی در استعمال از مواد گرانتر، ویژگیهای مطلوبی از گزاره مشقت یا این که مقاومت در پیش‌رو سایش را در سطح ساخت میکند . براساس آمار تکثیر یافته بوسیله کمیته خوردگی واحد مهندسی سطح (پژوهشگاه مواد، مواد معدنی و استخراج معدن (IOM3، UK))، هزینه های هر ساله حاصل از تخریب بوسیله خوردگی شیمیایی یا الکتروشیمیایی که به اقتصاد انگلستان تحمیل میشود، بین 2? تا 3? از تولید ناخالص ملی برآورد گردیده است . در رابطه با این آمار، موقعیت مشابهی در ایالات متحده آمریکا و ژاپن دیده میشود [1] . به طور تخصصیتر میتوان گفت سرانه هزینههای مربوط به خوردگی چیزی حدود 600 پوند در سال میباشد . اغلب در این ارقام، هزینه های مربوط به امکانات در وقتی که از مقام بیرون میشوند، پر رنگ می شوند . با این حال، جایگزین کردن، تعمیر و یا بازگردانی امکانات خورده شده هم نیاز قابل توجه به نیروی انسانی اضافی و هم جذب سرمایههای نو برای سرمایه گذاری برای تهیه و تنظیم و تعمیر تجهیزات داراست . امروزه پوششهای محافظ برای مجوز تولید با محدودیتهای رسمی در عدم به کارگیری از مواد شیمیایی زیان آور از پاراگراف کرم مواجه هستند . علاوه بر این، بخش آبکاری سطح علاوه بر ساخت فرآورده می بایست آن‌گاه از اتمام ارتفاع قدمت پوشش سرویس ها اضطراری جهت تعمیر یا این که معدوم کردن امکانات آسیب دیده را با کمترین آسیب به محفظه زیست عهده دار شود . در نتیجه، نیاز مبرم به ارائه روش های تولید محصولات سازگار با محیط زیست با اثر تخریبی کمتر بدون افت در چرخه قدمت کالا وجود دارد . موارد ذکر شده دست به دست یکدیگر دادند تا تلاش برای جایگزین کردن پوششهای دیرین قوت بیشتری بگیرد [2] . امروزه پوششها نه تنها باید تمام انتظارات ذکر گردیده در مطالب قبل را تامین کنند، بلکه بایستی از نظر تولید معمولی باشند و هزینه تولید، به کارگیری از مواد و نصب و منش اندازی امکانات را هم کاهش دهند . از این رو تاکید اکثری بر دانشگاهها و مرکز ها صنعتی برای تحقیق و توسعه پوششهای هوشمند خویش ترمیم شونده برای محافظت از خوردگی وجود دارااست .
2-
جور بندی گونه های پوششهای خویش ترمیم شونده
بر پایه مطالعات انجام گردیده در موضوع پوششهای خود ترمیم شونده جهت مراقبت دربرابر خوردگی، مشخص و معلوم گردیده می باشد که اکثر وقت ها این پوششها از دسته پلیمری و کامپوزیتی میباشند . عموما، پوششهای حفظ کننده خود ترمیم شونده به دو دسته تقسیم میشوند: پوششهای خود ترمیم شونده پلیمری و پوششهای خود ترمیم شونده غیر پلیمری (پوششهای معدنی) . با این وجود تقسیم بندی این جور پوششها بر اساس نحوه عمل پوشش دهی هم میتواند منطقی باشد . هر دونوع پوشش یاد شده، برای مثال، میتوانند با رهایش مواد فعال از کپسولهای تعبیه شده در داخل بافت خود، مانع خوردگی شوند .
براین پایه میتوان این پوششها را بصورت تحت طبقه بندی نمود:
1-
پوششهای پلیمری
2-
پوششهای دربردارنده کپسول
3-
پوششهای هیبرید- اکسید
4- سایر پوششهای خود ترمیم شونده شامل پوششهای تبدیلی، پوششهای فلزی، پوششهای حاوی تیتانیوم دیاکسید و کازئین، پوششهای دربردارنده مواد سرامیکی و تلفیق این مواد .
1-2پوششهای
پلیمری
مطالعات بسیاری در ارتباط با پوششها پلیمری شامل پلیمرهای گرمانرم، پلیمرهای گرما سخت، الاستومرها، پلیمرهای خاطر شکلی، پلیمرهای سوپرمولکولی، کامپوزیتهای پلیمری و غیر کامپوزیتها یا پلیمرهای زیستی بعنوان بستر انجام گردیده است [4-14] . مکانسیم ترمیم در مواد پلیمری عمدتا برپایه قابلیت برگشتپذیری یک جزء خاص در ادغام میباشد . برای دستیابی به چنین اثری، پیوندهای کوالانسی بازگشتپذیر (مانند پیوندهای برپایه عکس العمل دیلز-آلدر) یا این که برهمکنشهای ضعیفتر غیر کوالانسی (مانند پیوند هیدروژنی، برهمکنشهای یونی، برهمکنشهای از نوع π–π یا برهمکنشهای میزبان-میهمان) بطور موثری بکار برده شدهاند[15–20] .
تا کنون مواد پلیمری مختلفی برای کاربردهای گوناگون در این مورد با موفقیت مسئله به کار گیری قرار گرفتهاند . این قابلیت، ناشی از خواص ذاتی پلیمرها از گزاره وزن کم آنها، در دسترس بودن فراوان، انعطاف پذیری، مراحل پذیری ساده و قابلیت مهندسی کردن برای اهداف مختلف می باشد .
علاوه بر مزایای کلی یاد گردیده برای استعمال از پلیمرها بعنوان یک ماتریس پوشش، بقیه مواقعی که میتوان نام موفقیت عبارتند از:
1- استعمال معمولی (برای تشکیل پوشش به دماهای بالا نیاز نمیباشد) .
2- اصلاح ساده (خواص محافظتی میتواند به فرایندهای شیمیایی و فیزیکی مختلفی تقسیم بشود مانند: اکسیداسیون، تورم یا این که شبکهای شدن) .
3- قابلیت و امکان وارد کردن گونه های افزودنیها کاربردی به مخلوط پوشش مثل بازدارندههای خوردگی .
متناسب با دسته پوشش پلیمری قضیه استفاده، اخلاق خویش ترمیم شوندگی با مکانیسمهای متفاوتی حاصل خواهد شد .یک سری مثال از این دست ترکیبات در جدول 1 آورده شده می باشد . در سیستمهای حاوی پلیمرهای رسانا، پروسه خویش ترمیم شوندگی زمانی عمل میکند که پلیمر در وضعیت الکتروفعال خویش باشد[23] . برای نمونه استفاده از یک نمک پلی آنیلین الکتروفعال[1]، موجب القای رشد اکسید آلومینیوم و آلیاژهای آن را بر روی مرحله آهن میشود . با این حال، در چنین سیستمهایی می بایست اسیدیته اکسیدهای فلزی زمینه توجه قرار قرار بگیرد . کاتیونهای کمتر اسیدی مانند2+Zn و 2+Mg قدرتمند نیستند تا در طول مراحل کاهش اکسیژن بعنوان برهان بافری عمل کنند که این موضوع مانع انحلال آندی فلز میشود . بالا رفتن PH باعث پروتون زدایی از ES و تبدیل آن به گشوده پلی آنیلین الکتروفعال میشود [24-25] .