محمد قانع
پلیمرهای حافظهدار (SMPs) دستهای از مواد هوشمند پلیمری هستندکه بعد از ایجاد شکل ثانویه، با اعمال یک محرک مناسب میتوانند بهشکل اصلی و دائمی خود برگردند. این خاصیت حافظهداری توسط یک محرک خارجی، مانند دما، pH ، مواد شیمیایی، نور، میدانهایالکتریکی و غیره فعال میشود . اگر نخ حافظهدار به مقدار زیاد تاب داده شود و سپس به شکل یک ساختمان حلقهای )فنری( تبدیل شود،اثر حافظهداری شدیدتر و دوطرفه خواهد شد. مواد با خاصیت حافظهداری مداوم در کاربردهای زیادی مانند ماهیچههای مصنوعی،حسگرهای هوشمند، منسوجات حافظهدار با قابلیت تغییر تخلخل برای تنظیم راحتی بدن، پردههای عایق قابل تنظیم و غیره استفاده میشوند.پلیمرهایی که بهعنوان ماده پایه ) precursors ( در نخهای پرتاب و حلقهشده ) TCY, Twisted Coiled Yarns ( استفاده میشوند، معمو لااالیاف تهیه شده از پلیمرهایی با آرایش یافتگی بالا مانند نایلون 66 هستندکه دمای تحریک بالایی دارند. القای تحریک پیچشی با کمکساختمان فنر بهعنوان عامل اصلی ایجاد رفتار حافظهداری دوطرفه در یک پلیمر پایه با رفتار حافظهداری یکطرفه نیاز به بررسی بیشتر دارد.اهداف اصلی این پژوهش عبارتند از: نخست، معرفی یک ماده پایه با رفتار حافظهداری یکطرفه با قابلیت تبدیل به نخ حافظهدار، دوم کاهشهرچه بیشتر دمای تحریک )? 50 (، سوم ایجاد خاصیت حافظهداری دوطرفه در نخهای حافظهدار با اعمال ساختمان فنری، چهارم بررسیرفتار حافظهداری یکطرفه و دوطرفه با کمک روش انرژی حافظهداری، پنجم تهیه پارچه حافظهدار دوطرفه از نخ تولید شده و بررسی رفتارمکانیکی، نفوذپذیری هوا و انتقال حرارت در آن. در این پژوهش از ترکیب پلیمرهای پلیلاکتیک اسید ) PLA ( و پلییورتان ترموپلاستیک( TPU ) استفاده شد و مطالعات زیادی خاصیت حافظهداری مناسب این ترکیب را تایید کردند. با مشخصهیابیهای مکانیکی، حرارتی،ساختاری و حافظهداری، نسبت ترکیب بهینه این دو پلیمر مشخص شد. 60 % از پلیمر PLA و 40 % از پلیمر TPU نسبت ترکیب بهینه را درنمونه کامپوزیتی تشکیل میدهد. بهمنظور کاهش دمای تحریک و تقویت کامپوزیت انتخاب شده از پلیاتیلنگلیکول و نانورس استفاده شد.با مشخصهیابیهای مختلف بر روی نمونههای نانوکامپوزیتی نسبت 10 % PEG و 5 % نانورس به عنوان نسبت ترکیب بهینه مشخص شد.علاوه بر کمبود مطالعات در زمینه نقش تقویتکنندگی نانورس در ترکیب PLA/TPU ، بررسی نقش نانورس در تکامل مورفولوژی وبهبود سازگاری این ترکیب یکی از اهداف فرعی در راستای این پژوهش است. پس از تهیه مستربچ، نخهای مولتیفیلامنت با استفاده ازدستگاه ذوب ریسی تولید شدند. نخهای تولید شده ابتدا به مقدار زیادی تاب دیدند و سپس با استفاده از روش تثبیت حرارتی به ساختارحلقهای )فنری( تبدیل شدند. دستگاهی برای بررسی رفتار تحریک حرارتی نخ فنرشده در حالت طول ثابت )ایزومتریک( طراحی و ساختهشد. رفتار تحریک حرارتی نخ فنرشده در حالت نیرو ثابت )ایزوتونیک( نیز مورد مطالعه قرار گرفت. نهایتا از نخ فنرشده نمونه پارچه حلقویحافظهدار دوطرفه تهیه شد و رفتار مکانیکی، نفوذپذیری هوا و هدایت گرمایی آن در شرایط قبل و بعد از تحریک مورد بررسی قرار گرفت.نتایج نشان داد که این ماده پایه، حافظهداری یکطرفه و دوطرفه را در ساختار نخ فنرشده نشان داده و درصد انقباض برگشتپذیر قابل توجه35 % را در دمای پایین )? 50 ( نشان میدهد. نمونه 5 % نانورس رفتار حافظهداری یکطرفه قویتری نشان داده و درصد انقباض بیشتری( 35 %( را در مقایسه با نمونه 1 % نانورس ( 4 / 24 )% نشان داد که با مقادیر بالای بلورینگی نمونه 5 % بهعنوان نقاط شبکهای در تطابق است.درصد انقباض تئوری از طریق دو مدل مختلف معادلات نیرو-ضربه و مکانیک فنر مشخص شد. پارچه تهیه شده از نخ فنرشده نیز رفتارحافظهداری دوطرفه نشان داد، بهطوریکه با افزایش حرارت تا دمای ? 50 ، میزان 16 % جمعشدگی در راستای رج مشاهده شد و با کاهشدما تا ? 25 بازشدگی رخ داد و این عمل بهطور مداوم تکرار شد. با جمعشدگی پارچه درصد تخلخل آن نیز کاهش یافت و به دنبال آنمیزان نفوذپذیری هوا به میزان 24 % کم شد. از طرفی با کاهش حجم هوای به دام افتاده در پارچه به دلیل بالاتر بودن هدایت گرمایی الیافنسبت به هوا، میزان هدایت گرمایی پارچه 30 % افزایش یافت. خصوصیت وابسته به زمان یا رفتار ویسکوالاستیک مواد نقش مهمی را درعملکرد طولانی مدت آن ایفا میکند. مدلهای ویسکوالاستیک خطی استاندارد، برگر، جفری و کلوین-ویت-ماکسول برای مدلسازیرفتار رهایی از تنش پارچه مورد بررسی قرار گرفتند. با کمک روش برازش با حداقل مربعات خطا، مدل کلوین-ویت-ماکسول بیشترینضریب همبستگی ) 88 %( را با دادههای تجربی نشان داد. بررسی پارامترهای خروجی از مدل در شرایط قبل و بعد از تحریک، مانند ثابت فنر(E) نشان از اثر مستقیم حرارت بر سا

