Anasayfa » Sektörler » Polimer ve Plastik Teknolojisi » Şekil Hafızalı Polimerler

Şekil Hafızalı Polimerler

Asıl konumuza giriş yapmadan önce polimer malzemeleri tanımak ve anlamak gerekmektedir. Polimerler, monomer adı verilen basit moleküllerin kimyasal bağlar ile bir araya gelerek oluşturdukları makro-moleküler malzemelerdir. Sahip oldukları mekanik özellikler, kolay şekillenebilir olmaları, hafif ve düşük maliyetli olmaları gibi birçok avantajları ile endüstriyel kullanım alanları giderek artmaktadır. Fiziksel olarak termoplastik, termoset ve elastomerler olarak sınıflanan polimerler, sürekli kullandığımız plastik ve kauçuk malzemeler olarak günlük hayatta karşımıza çıkmaktadırlar.

Son yıllarda malzemelerden bir dış etkiye karşı dayanıklılık göstermesinin dışında yarar sağlayacak şekilde bu etkiye karşı bir cevap verebilmeleri de beklenmektedir. Akıllı (bir dış etkiye tepki gösterebilen) polimerlerin özellikleri; manyetik alan, elektrik alan, sıcaklık ve pH gibi dış etkilerden dolayı şeklini ve çeşitli mekanik özelliklerini değiştirebilmeleridir. Bu tür malzemelerin kullanım alanlarına ise havacılık, inşaat, elektronik ve medikal gibi alanlar örnek olarak verilebilmektedir.

Polimerler esas olarak şekil hafızalı olmak gibi bir özelliğine sahip değillerdir. Bu özellik bazı işlemlerin ardından polimerlere kazandırılabilmektedir. En sık uygulanan şekil hafıza özelliği sıcaklık ile yapılır. Bilinen yöntemler (ekstrüzyon ve enjeksiyon kalıplama) ile polimer malzeme üretilir (kalıcı şekil). Sonrasında malzeme geçiş sıcaklığı üzerine ısıtılır, tercihen bir şekil verilir (deformasyon) ve soğutularak sertleştirilir. Bu işleme programlama adı verilmektedir. Daha sonra geçici şeklini almış olan polimer malzeme geçiş sıcaklığının üzerine ısıtılarak ilk kalıcı haline dönebilmektedir. (Yazının devamındaki video ile görsel olarak bu adımlar görülebilmektedir.)

Şekil 1. Polimer malzemenin programlanması

Şekil 1. Polimer malzemenin sıcaklık ile programlanması

Şekilde 1’de de görüldüğü gibi programlama işleminde polimer malzeme (kristal yapı/çapraz bağ içeren) geleneksel yöntemlerle kalıcı halini aldırılır, sırası ile ısıtma, şekil verme ve soğutma işlemleri ile geçici şekli verilir. Bu anda ilk şekli malzemeye kodlanmış olur. Isı etkisi ile malzeme geçiş sıcaklığının üzerine ısıtılırsa ilk kalıcı şeklini geri alır. Şekilde görülen programlama işlemi tek yönlü bir şekil hafızası kazandırmaktadır. Yine programlama yöntemleri ile polimer malzemeler en son adımda almış oldukları kalıcı şekillerden tekrar geçici şekillerini almaları sağlanabilmektedir. Böylece bir şekil döngüsü sağlanabilmektedir.

Kaynaklar

Lendlein A., Kelch, S., Shape-Memory Polymers, Angew. Chem. Int. Ed, 41, 2034-2057, 2002.

Meng, H., Li, G., A review of stimuli-responsive shape memory polymer composites, Polymer, 54, 2199-2221, 2013.

http://www.elmwood.com/thoughts

Send this to friend