اطروحة دكتوراه تناقش تحضير وتوصيف مواد بوليمرية ذات ذاكرة الشكل في التطبيقات الصناعية
كلية هندسة مواد بابل تناقش اطروحة ((تحضير وتوصيف مواد بوليمرية ذات ذاكرة الشكل في التطبيقات الصناعية))
ناقشت كلية هندسة المواد في جامعة بابل\ قسم هندسة البوليمرات والصناعات البتروكيمياوية اطروحة الدكتوراه البحثية للطالبة الباحثة رولا عبد الخضر عباس الصافي كجزء من متطلبات نيل درجة دكتوراه في فلسفة تقانات المواد البوليمرية ، بحضور عميد الكلية الاستاذ الدكتور عماد علي دشر والمعاون الاداري الاستاذ الدكتور احمد فاضل حمزة وعتدد من الكادر التدريسي والفني وطلبة القسم.
عنوان الاطروحة:
(( تحضير وتوصيف مواد بوليمرية ذات ذاكرة الشكل في التطبيقات الصناعية ))
“Preparation and Characterization of Shape Memory Polymer Materials in Industrial Applications”
اشراف: الاستاذ الدكتور محمد حمزة دحام المعموري

وتشكلت لجنة المناقشة من السادة التالية أسماؤهم :
1- الأستاذ الدكتور بهجت بهلول كاظم رئيسا الجامعة المستنصرية
2- الأستاذ الدكتور محمد علي مطر عضوا جامعة القادسية
3- الأستاذ الدكتور مسار نجم عبيد عضوا جامعة بابل
4- الأستاذ المساعد الدكتور علي جاسم حسين عضوا جامعة بابل
5- الأستاذ المساعد الدكتور علي صلاح حسن عضوا جامعة بابل
6- الأستاذ الدكتور محمد حمزة المعموري عضوا ومشرفا جامعة بابل
ملخص الاطروحة:
تحضير بوليمرات ذات ذاكرة الشكل (SMPs) بطريقة انتفاخ (swelling) المطاط الطبيعي المفلكن بالحامض الدهني وفق تقنية Elastomer/ small molecular blend SMP ، حيث استعملت في هذه الدراسة نوعان من المنتجات الاستوميرية كطور ثابت أو ما يطلق عليه أيضا ب (Hard segment) في تحضير مطاط طبيعي ذكي ذات ذاكرة الشكل وهي:-
-1المنتج الاستوميري التجاري المتمثل بالرباط المطاطي الطبيعي نوع(Latex) والذي رمز له في هذه الدراسة بالرمز (Virgin RB).
-2المنتج الاستوميري المختبري المتمثل بالمطاط الطبيعي نوعRibbed smoke sheet (RSS)-5 المفلكن مختبرياً بنسب مختلفة من الكبريت تراوحت ما بين (0.75-2Phr) والذي رمز له بالرمز Virgin RSS، بينما استعمل نوعان من الأحماض الدهنية الطبيعة والمشبعة والتي تتمثل بحامض السيتارك
(Stearic acid) وحامض البالمتيك ( Palmitic acid)بنسب وزنية مختلفة لزمن انتفاخ تراوح ما بين (5-180min) كطور تبادلي (Switching phase) او ما يطلق عليه أيضا (Soft segment)، ولغرض تشخيص وتوصيف خصائص تأثير ذاكرة الشكل الأحادية الاتجاه (1w-SME) بالاعتماد على دورة ذاكرة الشكل الكلاسيكية الساخنة، أجريت مجموعة من الاختبارات التي تمكننا من التحقق (verification) من سلوك ذاكرة الشكل (SM-behavior) لتقييم اثر تشرب(impregnation) المطاط المفلكن بالحامض الدهني على سلوكيتها كمواد ذكية ذات ذاكرة الشكل وهي:-
• اختبار تأثير ذاكرة الشكل(SME) الكمي لحساب معاملات ذاكرة الشكل عملياً والمتمثلة ب Rr%,Rf%) و (SM-index، باستعمال جهاز الاستطالة الحراري المحلي الصنع وآلة الورنية المطورة من قبلنا .
• اختبار تأثير ذاكرة الشكل التصويري المرئي باستعمال تقنية Video-Image.
• اختبار ذاكرة الشكل السطحية باستعمال جهاز Surface –shape memory المحلي الصنع.
وتم اجراء فحوصات DSC) و(XRD) .
علاوة على ذلك اجري فحص (EDS)و (FE-SEM)و(FT-IR) واختبار قياس كثافة التشابك الترابطي(Crosslink density) وبعض الفحوصات الميكانيكية الشبه الساكنة القصيرة الزمن مثل مقاومة الشد و الصلادة السطحية و مقاومة السحق بدرجة حرارة الغرفة. وقد تم مناقشة النتائج المستحصلة بالتفصيل.
هذه الدراسة أوضحت إن قدرة المطاط المفلكن والمشرب بالحامض الدهني في التثبيت المؤقت للانفعال المسلط يرتبط ببعض الظواهر الخاصة التي تحدث وفق بروتوكول الدورة الثرموميكانيكية الساخنة مثل التقلص الحراري والتراجع المرن وتراكم الانفعال اللدن ألدائمي, حيث تلعب هذه الظواهر دوراً سلبياً في عملية تقييد الشكل المشوه ميكانيكياً خلال مرحلة برمجة الشكل (مرحلة تنشيط خاصية (SME وبالتالي تؤثر سلباً على احتجاز طاقة شغل الاستطالة كما أوضحت هذه الدراسة ارتباط أداء ذاكرة الشكل بطاقة شغل الاستطالة المرنة المقيد عن الانعكاس التلقائي خلال مرحلة تنشيط خاصية SME من دورة ذاكرة الشكل ((SMC. إضافة إلى ما ذكر فقد تم دراسة العوامل الأساسية المؤثرة على سلوك ذاكرة الشكل (SM -behavior ) ، وهي: النسبة المئوية الوزنية للحامض الدهني و رقم دورة ذاكرة الشكل و الانفعال المسلط و كثافة التشابك الترابطي ، وقد تبين إنSM-behavior يتحسن عندما ترتفع النسبة المئوية الوزنية للحامض الدهني في كتلة المطاط المفلكن بينما تضعف SM-behavior مع زيادة كل من (الانفعال المسلط ورقم دورة ذاكرة الشكل و كثافة التشابك الترابطي ) ومن ناحية أخرى حصول ظاهرة تفتح الشمع (Wax blooming) خلال دورة ذاكرة الشكل.
كما ترصد بيانات هذه الدراسة زيادة زمن سرعة استعادة الشكل الأصلي خلال مرحلة الاستعادة (مرحلة تعطيل خاصية SME) من دورة ذاكرة الشكل (SMC) مع زيادة درجة حرارة التحفيز الحراري.
كما لوحظ الاختلاف الطفيف في SM –behavior مع تغير طبيعة وسائل التبريد والتسخين، إلا إن هذا التغير يؤثر تأثيرا كبيراُ على زمن دورة ذاكرة الشكل.
وأخيرا فان الفحوصات الميكانيكية الشبه الساكنة القصيرة الزمن وبدرجة حرارة الغرفة هي وسائل لوصف التباين في الخصائص الميكانيكية للمطاط المفلكن قبل وبعد تشربه بالحامض الدهني، وان المطاط المفلكن والمشرب بالحامض الدهني باستخدام هذه الفحوصات التقليدية لا يظهر سلوك ذاكرة الشكل بالرغم من تشربه بالحامض الدهني ، حيث يسلك سلوكاً مشابهاً للمطاط المفلكن التقليدي الغير الذكي. وان سبب عدم إظهار سلوك ذاكرة الشكل لعدم توفر الظروف الاستثنائية في هذه الأجهزة و التي تساعد في إجراء دورة ذاكرة الشكل لغرض تنشيط وتعطيل خاصية SME ، لكون هذه الخاصية غير متأصلة بالمواد البوليميرية ذات ذاكرة الشكل بشكل عام.

جنان العبيدي
تصوير احمد حسين