आकार स्मृति बहुलक

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आकार स्मृति बहुलक (SMPs) बहुलकी कठोर सामग्रियां हैं जो बाहरी उत्तेजना (उत्प्रेरक), जैसे तापमान परिवर्तन से प्रेरित होने पर विकृत अवस्था (अस्थायी आकार) से अपने मूल (स्थायी) आकार में लौटने की क्षमता रखते हैं।[1]

आईयूपीएसी परिभाषा

बहुलक, गर्म करने और प्लास्टिक विरूपण के अधीन होने के बाद, अपने कांच-संक्रमण या गलन तापमान से ऊपर गर्म होने पर अपने मूल आकार को फिर से शुरू कर देता है[2]

टिप्पणी:

  • क्रिस्टलीय परा-पॉलीआइसोप्रीन आकृति-स्मृति बहुलक का एक उदाहरण है।

आकार-स्मृति बहुलक के गुण

SMPs दो या कभी-कभी तीन आकृतियों को बनाए रख सकते हैं, और उनके बीच संक्रमण अक्सर तापमान परिवर्तन से प्रेरित होता है। तापमान परिवर्तन के अलावा, SMPs के आकार परिवर्तन को विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र,[3] प्रकाश[4] या समाधान द्वारा भी प्रवर्तित किया जा सकता है।[5] सामान्य रूप मे बहुलक की तरह, SMPs एसएमपी का गठन करने वाली संरचनात्मक इकाइयों के आधार पर, स्थिर से जैवनिम्नीकरण, नरम से ठोस और मुलायम से कठोर गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला को आवृत करता है। SMPs में तापसुघट्य और ताप दृढ़ (सहसंयोजक तिर्यकबंधन) बहुलक सामग्री सम्मिलित हैं। SMPs को स्मृति में तीन अलग-अलग आकार तक संचय करने में सक्षम माना जाता है।[6]SMPs ने 800% से अधिक के पुनर्प्राप्ति योग्य तनाव का प्रदर्शन किया है।[7] दो महत्वपूर्ण मात्राएं जिनका उपयोग आकार-स्मृति प्रभावों का वर्णन करने के लिए किया जाता है, तनाव पुनःप्राप्ति दर (Rr) और तनाव स्थिरता दर (Rf)/ तनाव पुनर्प्राप्ति दर सामग्री के स्थायी आकार को याद रखने की क्षमता का वर्णन करती है, जबकि तनाव स्थिरता दर यांत्रिक विरूपण को ठीक करने के लिए स्विचन खंडों की क्षमता का वर्णन करती है।

File:Wiki thermomechanical test.jpg
चक्रीय ऊष्मायांत्रित परीक्षण के परिणाम

:

जहाँ चक्र संख्या है, सामग्री पर लगाया गया अधिकतम तनाव है, और और प्रवाह प्रतिबल लागू होने से पहले तनाव मुक्त अवस्था में दो क्रमिक चक्रों में प्रतिरूप के तनाव हैं।

आकार-स्मृति प्रभाव को संक्षेप में निम्नलिखित गणितीय प्रतिरूप में वर्णित किया जा सकता है:[8]

जहाँ शीशे का मापांक है, रबड़ का मापांक है, श्यान प्रवाह तनाव है और के लिए तनाव है |

त्रिक-आकार की स्मृति

जबकि अधिकांश क्रमागत आकार-स्मृति बहुलक केवल एक स्थायी और अस्थायी आकार धारण कर सकते हैं, हाल के तकनीकी विकास ने त्रिक-आकार की स्मृति सामग्री की शुरूआत की अनुमति दी है। एक क्रमागत द्विक-आकार-स्मृति बहुलक एक विशेष तापमान पर एक अस्थायी आकार से वापस एक स्थायी आकार में बदल जाएगा, त्रिक-आकार-स्मृति बहुलक पहले संक्रमण तापमान पर एक अस्थायी आकार से दूसरे में बदल जाएगा, और फिर वापस दूसरे, उच्च सक्रियण तापमान पर स्थायी आकार। यह आमतौर पर दो द्विक-आकार-स्मृति बहुलक को अलग-अलग कांच संक्रमण तापमान के साथ जोड़कर प्राप्त किया जाता है[9] या योजनाबद्ध किए गए आकार-स्मृति बहुलक को पहले कांच संक्रमण तापमान के ऊपर और फिर स्विचन खंडों के गलन संक्रमण तापमान के ऊपर गर्म करते हैं।[10][11]


ऊष्मीय रूप से प्रेरित आकार-स्मृति प्रभाव का विवरण

आकार-स्मृति प्रभाव का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व

आकार-स्मृति प्रभाव प्रदर्शित करने वाले प्रत्यक्ष बहुलक, प्रवृत्ति (अस्थायी) रूप और संग्रहित (स्थायी) रूप दोनों होते हैं। एक बार बाद वाले को परम्परागत तरीकों से निर्मित किया गया है, तो सामग्री को ऊष्मण, विरूपण और अंत में शीतलन के माध्यम से संसाधित करके दूसरे, अस्थायी रूप में बदल दिया जाता है। बहुलक इस अस्थायी आकार को तब तक बनाए रखता है जब तक कि पूर्व निर्धारित बाहरी उत्तेजना द्वारा स्थायी रूप में आकार परिवर्तन को सक्रिय नहीं किया जाता है। इन सामग्रियों के पीछे का रहस्य उनकी आणविक जालक्रम संरचना में निहित है, जिसमें कम से कम दो अलग-अलग चरण होते हैं। उच्चतम तापीय संक्रमण, Tperm दिखाने वाला चरण वह तापमान है जिसे स्थायी आकार के लिए संभाव्य भौतिक तिर्यकबंधन स्थापित करने के लिए पार किया जाना चाहिए। दूसरी ओर, स्विचन खंड एक निश्चित संक्रमण तापमान (Ttrans) को नरम करने की क्षमता वाले खंड हैं और अस्थायी आकार के लिए जिम्मेदार हैं। कुछ स्थिति में यह कांच संक्रमण तापमान (Tg) और अन्य गलन तापमान (Tm) है।Ttrans (Tperm के नीचे रहते हुए) इन स्विचन खंड को नरम करके स्विचन को सक्रिय करता है और इस तरह सामग्री को अपने मूल (स्थायी) रूप को फिर से शुरू करने की अनुमति देता है।Ttrans के नीचे, खंडों का आनम्‍यता कम से कम आंशिक रूप से सीमित है। यदि Tm एसएमपी प्रक्रमण संसाधन के लिए चुना जाता है, तो स्विचन खंड के तनाव-प्रेरित क्रिस्टलीकरण को तब शुरू किया जा सकता है जब इसे Tm से ऊपर बढ़ाया जाता है और बाद में Tm से नीचे ठंडा किया जाता है। ये क्रिस्टलीय सहसंयोजक नेटपॉइंट बनाते हैं जो बहुलक को इसकी सामान्य कुंडलित संरचना में सुधार करने से रोकते हैं। नरम से ठोस खंड का अनुपात अक्सर 5/95 और 95/5 के बीच होता है, लेकिन आदर्श रूप से यह अनुपात 20/80 और 80/20 के बीच होता है।[12] आकार-स्मृति बहुलक प्रभावी रूप से लसीला और लचीला हैं और कई प्रतिरूप और विश्लेषण विधियां प्रस्तुत हैं।

आकार-स्मृति प्रभाव का ऊष्मप्रवैगिकी

अक्रिस्टलीय अवस्था में, बहुलक श्रृंखला आव्यूह के भीतर पूरी तरह से अव्यवस्थित वितरण मानती है। डब्ल्यू एक स्थिरता से कुंडलित रचना की संभावना का प्रतिनिधित्व करता है, जो कि अधिकतम एन्ट्रापी के साथ रचना है, और एक अक्रिस्टलीय रैखिक बहुलक श्रृंखला के लिए सबसे अधिक संभावना वाली स्थिति है। इस संबंध को गणितीय रूप मे बोल्ट्जमैन के एंट्रोपी सूत्र S= k ln W द्वारा दर्शाया गया है, जहां S एंट्रॉपी है और k बोल्ट्जमैन का स्थिरांक है।

ऊष्मीय सक्रियण द्वारा कांचीय अवस्था से रबर-प्रत्यास्थ अवस्था में संक्रमण, बंधक खंड के चारों ओर घुमाव तेजी से निर्विघ्न हो जाता हैं। यह श्रृंखलाओं को अन्य संभावित, ऊर्जावान रूप से समतुल्य समानता को ग्रहण करने की अनुमति देता है, जिसमें थोड़ी मात्रा में विसंक्रमण होता है। परिणामस्वरूप, अधिकांश SMPs सुगठित, अव्यवस्थित कुंडली बनाएंगे क्योंकि यह रचना एक विस्तारित रचना पर एन्ट्रोपिक रूप से इष्ट है।[1]

20,000 से अधिक संख्या औसत आणविक भार वाले इस प्रत्यास्थ अवस्था में बहुलक लागू बाहरी बल की दिशा में खिंचाव करते हैं। यदि बल थोड़े समय के लिए लगाया जाता है, तो अपने सहवासी के साथ बहुलक श्रृंखलाओं का उलझाव श्रृंखला के बड़े संचलन को रोक देगा और बल को हटाने पर प्रतिदर्श अपनी मूल रचना को पुनः प्राप्त कर लेगा। यदि बल को लंबे समय तक लागू किया जाता है, हालांकि, एक शिथिलता संसाधित करना होता है जिससे बहुलक श्रृंखलाओं के सर्पण और विसर्जित होने के कारण प्रतिदर्श का एक कृत्रिम, अपरिवर्तनीय विरूपण होता है।[1]

बहुलक श्रृंखलाओं के सर्पण और प्रवाह को रोकने के लिए, रासायनिक और भौतिक दोनों तरह के तिर्यक् बंधन का उपयोग किया जा सकता है।

भौतिक रूप से तिर्यकबद्ध किए गए SMPs

रेखीय खंडक सहबहुलक

इस श्रेणी में प्रदर्शक आकार-स्मृति बहुलक पॉलीयुरेथेन हैं,[13][14] पूर्वबहुलक विधि द्वारा बनाए गए आयनिक या मेसोजेनिक घटकों के साथ पॉलीयुरेथेन। अन्य खंडक सहबहुलक भी आकार-स्मृति प्रभाव दिखाते हैं, जैसे, पॉलिएथिलनीन टेरेफ्थैलेट (पीईटी) और पॉलीइथाइलीनॉक्साइड (पीईओ) के खंडक सहबहुलक, पॉलीस्टाइरीन और पॉली (1,4-ब्यूटाडाइन) युक्त खंडक सहबहुलक, और एक पॉली (2-मिथाइल-2-ऑक्साज़ोलिन) और पॉलीटेट्राहाइड्रोफ्यूरान से बना एबीए त्रिखंडक सहबहुलक।

अन्य तापसुघट्य बहुलक

एक रेखीय, अक्रिस्टलीय पोलिनोरबोर्नेन (नॉरसोरेक्स, सीडीएफ केमी/निप्पॉन ज़िओन द्वारा विकसित) या जैविक-अकार्बनिक संकर बहुलक जिनमें पोलिनोरबोर्नेन इकाइयां होती हैं, जिन्हें आंशिक रूप से पॉलिहेड्रॉन ऑलिगोसिल्सक्विओक्सेन (पीओएसएस) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, उनका आकार-स्मृति प्रभाव भी होता है।

Wiki norbornene.jpg रचना में उल्लेख किया गया एक अन्य उदाहरण पॉलीसाइक्लोएक्टीन (पीसीओई) और पॉली (5-नॉरबोर्निन-एक्सो, एक्सो-2,3-डाइकारबॉक्सिलिक एनहाइड्राइड) (पीएनबीईडीसीए) से युक्त एक सहबहुलक है, जिसे वलय विवर्तक व्यत्यास बहुलकन (ROMP) के माध्यम से संश्लेषित किया गया था। फिर प्राप्त सहबहुलक P(COE-co-NBEDCA) को कार्यात्मककृत सहबहुलक P(COE-co-NBEDCA-g-POSS) वहन करने के लिए पॉलिहेड्रॉन ओलिगोमेरिक साइलेसक्विओक्सेन (POSS) के साथ NBEDCA इकाइयों की संशोधन अभिक्रिया द्वारा आसानी से संशोधित किया गया था। यह आकार-स्मृति प्रभाव प्रदर्शित करता है।[15]


रासायनिक रूप से तिर्यकबद्ध किए गए SMPs

आकार-स्मृति अनुप्रयोग के लिए रासायनिक रूप से तिर्यकबद्ध किए गए बहुलक की मुख्य सीमा विसर्पण के कारण स्मृति संसाधन के दौरान अपरिवर्तनीय विकृत है। जालक्रम बहुलक को कार्यात्मककृत (3 या अधिक) तिर्यक् बंधन के साथ बहुकलन या बाद में रैखिक या शाखित बहुलक के तिर्यक् बंधन द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है। वे अघुलनशील पदार्थ बनाते हैं जो कुछ विलायक में फूल जाते हैं।[1]


तिर्यकबद्ध पॉलियूरिथेन

यह पदार्थ अतिरिक्त डायसोसायनेट का उपयोग करके या ग्लिसरीन, ट्राइमिथाइलोल प्रोपेन जैसे तिर्यक् बंधन का उपयोग करके बनाई जा सकती है। सहसंयोजक तिर्यकबद्ध का परिचय सर्पण में सुधार, पुनर्प्राप्ति तापमान और पुनर्प्राप्ति विंडो में वृद्धि।[16]


पीईओ आधारित तिर्यकबद्ध SMPs

पीईओ-पीईटी खंडक सहबहुलक को तिर्यकबंधन कर्मक के रूप में मैलेइक एनहाइड्राइड, ग्लिसरीन या डाइमिथाइल 5-आइसोफथलेट्स का उपयोग करके तिर्यकबद्ध किया जा सकता है। 1.5 wt% मैलेइक एनहाइड्राइड के अतिरिक्त आकार के पुनरुत्थान में 35% से 65% और तन्य शक्ति में 3 से 5 MPa तक की वृद्धि हुई।[17]

ठोस अवस्था तिर्यकबद्ध Tr (°C) Rf(5)(%) Rf(5)(%)
पीईटी ग्लिसरॉल/डाइमिथाइल 5-सल्फोइसोफ्थेलेट 11–30 90–95 60–70
पीईटी मैलेइक ऐनहाइड्राइड 8–13 91–93 60
एए/एमएए सहबहुलक एन, एन'-मेथिलीन-बीआईएस-एक्रिलामाइड 90 99
एमएए/एन-विनाइल-2-पिरोलिडोन एथिलीनग्लाइकॉल डाइमेथैक्रिलेट 90 99
पीएमएमए/एन-विनाइल-2-पिरोलिडोन एथिलीनग्लाइकॉल डाइमेथैक्रिलेट 45, 100 99


तापसुघट्य आकार-स्मृति

जबकि आकार-स्मृति प्रभाव क्रमागत रूप से तापस्तापी सुघट्य तक ही सीमित हैं, कुछ तापसुघट्य बहुलक, विशेष रूप से PEEK, का भी उपयोग किया जा सकता है।[18]


प्रकाश-प्रेरित SMPs

प्रतिवर्ती LASMP तिर्यकबंधन का

प्रकाश-अभिप्रेरक आकार-स्मृति बहुलक (एलएएसएमपी)Tg को बदलने के लिए फोटो-तिर्यकबंधन और फोटो-विदलन की प्रक्रियाओं का उपयोग करते हैं। फोटो-तिर्यकबंधन प्रकाश की एक तरंग दैर्ध्य का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, जबकि प्रकाश की दूसरी तरंग दैर्ध्य फोटो-तिर्यकबद्ध बंध को उलट देती है। प्राप्त प्रभाव यह है कि सामग्री को एक प्रत्यास्थलक और एक कठोर बहुलक के बीच विपरीत रूप से स्विच किया जा सकता है। प्रकाश तापमान नहीं बदलता है, केवल सामग्री के भीतर तिर्यक् बंधन घनत्व।[19] उदाहरण के लिए, यह बताया गया है कि सिनामिक समूहों वाले बहुलक को यूवी किरण प्रदीप्ति (> 260 एनएम) द्वारा पूर्व निर्धारित आकार में तय किया जा सकता है और फिर एक अलग तरंग दैर्ध्य (<260 एनएम) के यूवी किरण के संपर्क में आने पर अपने मूल आकार को पुनः प्राप्त कर सकते हैं।[19]फोटोरेस्पॉन्सिव स्विच के उदाहरणों में सिनैमिक अम्ल और सिनामाइलिडीन सिरका अम्ल सम्मिलित हैं।

विद्युत् सक्रिय SMPs

बहुलक के आकार-स्मृति प्रभाव को सक्रिय करने के लिए विद्युत् का उपयोग उन अनुप्रयोगों के लिए वांछनीय है जहां ऊष्मा का उपयोग करना संभव नहीं होगा और अनुसंधान का एक अन्य सक्रिय क्षेत्र है। कुछ मौजूदा प्रयासों में कार्बन नैनोट्यूब ,[20] लघु कार्बन फाइबर (SCFs),[21][22] कार्बन कज्जल,[23] या धात्विक Ni चूर्ण के साथ एसएमपी सम्मिश्र का उपयोग किया जाता है। बहुलक और प्रवाहकीय भरावों के बीच अन्तरालीय श्‍लेषण में सुधार के उद्देश्य से नाइट्रिक अम्ल और सल्फ्यूरिक अम्ल के मिश्रित विलायक में रासायनिक रूप से सतह-संशोधित बहु-प्राचीर वाले कार्बन नैनोट्यूब (MWNTs) द्वारा इन संवाहक SMPs का उत्पादन किया जाता है। इस प्रकार के SMPs में आकार-स्मृति प्रभाव को भराव सामग्री और MWNTs के सतह संशोधन की स्थिति पर निर्भर दिखाया गया है, सतह संशोधित परिवर्तन के साथ अच्छी ऊर्जा रूपांतरण दक्षता और बेहतर यांत्रिक गुणों को प्रदर्शित किया गया है।

जांच की जा रही एक अन्य तकनीक में सतह-संशोधित उत्तम-अनुचुंबकीय छोटेकणों का उपयोग सम्मिलित है। जब बहुलक आव्यूह में प्रस्तुत किया जाता है, तो आकार के संक्रमण का दूरस्थ क्रियान्वयन संभव है। इसके एक उदाहरण मे 2 और 12% मैग्नेटाइट छोटेकणों के बीच अल्प (ई-कैप्रोलैक्टोन) डाइमेथैक्रिलेट/ब्यूटाइल एक्रिलेट सम्मिश्र का उपयोग सम्मिलित है। निकल और हाइब्रिड फाइबर भी कुछ हद तक सफलता के साथ उपयोग किया गया है।[21]


आकार-स्मृति बहुलक बनाम आकार-स्मृति मिश्रधातु

SMPs और SMAs के बीच मुख्य अंतर का सारांश[24]
SMPs SMAs
घनत्व(g/cm3) 0.9–1.2 6–8
विरूपण का विस्तार <8%
आवश्यक तनाव विरूपण के लिए (एमपीए) 1–3 50–200
तनाव उत्पन्न ठीक होने पर (एमपीए) 1–3 150–300
संक्रमण तापमान (°C) −10..100 −10..100
पुनर्प्राप्ति गति 1s – मिनट <1s
प्रसंस्करण स्थितियाँ <200 डिग्री सेल्सियस कम दबाव > 1000 डिग्री सेल्सियस उच्च दबाव
लागत <$10/lb ~$250/lb

आकार-स्मृति बहुलक, आकार स्मृति मिश्रधातु (SMAs [25] से उनके कांच संक्रमण या कठोर से नरम चरण में गलन संक्रमण से भिन्न होते हैं, जो आकार-स्मृति प्रभाव के लिए जिम्मेदार होता है।आकृति-स्मृति मिश्र धातुओं में आकार-स्मृति प्रभाव के लिए मार्टेन्जाइटी / ऑस्टेनाइटी संक्रमण जिम्मेदार होते हैं। ऐसे कई लाभ हैं जो SMPs को आकार स्मृति मिश्रधातु की तुलना में अधिक आकर्षक बनाते हैं। उनके पास मुलायम विकृति (ज्यादातर स्थितियो में 200% तक) के लिए उच्च क्षमता है, बहुत कम लागत, कम [24] और SMAs से बेहतर यांत्रिक गुणों को प्रदर्शित करते हैं।[26]


अनुप्रयोग

औद्योगिक अनुप्रयोग

पहले परिकल्पित औद्योगिक अनुप्रयोगों में से एक यंत्रमानवशास्त्र में था जहां आकार-स्मृति (एसएम) फोम का उपयोग ग्रिपिंग में प्रारंभिक नरम दिखावा प्रदान करने के लिए किया गया था।[27] इन एसएम फोम को बाद में ठंडा करके कठोर किया जा सकता है, जिससे एक आकार अनुकूली पकड़ बन जाती है। इस समय से, सामग्री का व्यापक उपयोग देखा गया है, उदाहरण के लिए, भवन उद्योग (फोम जो खिड़की के किनारा को बंन्द करने के लिए गर्मी के साथ फैलता है), खिलाड़ियों द्वारा पहने जाने वाला वस्त्र (शिरस्त्राण, जूडो और कराटे सूट) और कुछ स्थिति में आसानी के लिए थर्मोक्रोमिज्म योज्य के साथ ऊष्मीय विवरणिका अवलोकन।[28] पॉलीयूरेथेन SMPs भी उद्योगों के लिए एक ऑटोचोक तत्व के रूप में लागू होते हैं।[29]


फोटोनिक्स में अनुप्रयोग

एक क्षेत्र जिसमें SMPs का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ रहा है, वह फोटोनिक्स है। आकार बदलने की क्षमता के कारण, SMPs कार्यात्मक और संभाव्य फोटोनिक कीस के उत्पादन को सक्षम करते हैं।[30] प्रतिकृति संचन जैसी आधुनिक नरम अश्ममुद्रण तकनीकों का उपयोग करके, आकार स्मृति बहुलक खण्ड समूह की सतह पर, दृश्यमान प्रकाश के परिमाण के क्रम के आकार के साथ आवधिक छोटी संरचनाओ को छापना संभव है। अपवर्तक सूचकांक आवधिकता के परिणामस्वरूप, ये प्रणालियां प्रकाश को विवर्तित करती हैं। बहुलक के आकार स्मृति प्रभाव का लाभ उठाकर, संरचना के जालक मापदण्ड को पुन: क्रमादेश करना संभव है और परिणामस्वरूप इसके विवर्तनिक व्यवहार को सामंजस्य करना संभव है। फोटोनिक्स में SMPs का एक अन्य अनुप्रयोग आकार बदलने वाला यादृच्छिक लेज़र है।[31] टाइटेनिआ जैसे अत्यधिक बिखरने वाले कणों के साथ SMPs को अपमिश्रण करके सम्मिश्र के प्रकाश अभिगमन गुणों को सामंजस्य करना संभव है। इसके अतिरिक्त, सामग्री में आणविक रंजक जोड़कर प्रकाशिकी लाभ प्रस्तुत किए जा सकते है। प्रकीर्णन और कार्बनिक रंजक दोनों की मात्रा को विन्यस्त करके, सम्मिश्र प्रकाशतः रूप से उत्तेजित होने पर एक प्रकाश प्रवर्धन व्यवस्था देखी जा सकती है। आकार स्मृति बहुलक का उपयोग चोटेकोशिकारस के साथ संयोजन के रूप में भी किया गया है, जो कि काइरोप्टिकल गुणों और ताप-उत्प्रेरित आकार स्मृति प्रभाव दोनों को प्रदर्शित करने वाले सम्मिश्र बनाने के लिए किया गया है।[32]


चिकित्सीय अनुप्रयोग

एसएमपी के अधिकांश चिकित्सा अनुप्रयोगों को अभी विकसित किया जाना बाकी है, लेकिन एसएमपी वाले उपकरण अब बाजार में आने लगे हैं। हाल ही में, इस तकनीक का विकलांग चिकित्सा संबंधी शल्य चिकित्सा के अनुप्रयोगों में विस्तार हुआ है।[18]इसके अतिरिक्त, SMPs का उपयोग अब विभिन्न नेत्र उपकरणों में किया जा रहा है, जिसमें समयनिष्ठ अवरोधक, मोतियाबिंद शंट और अंतर्नेत्र लेन्स सम्मिलित हैं।

संभावित चिकित्सा अनुप्रयोग

SMPs संभावित अनुप्रयोगों के साथ कठोर सामग्री हैं, उदाहरण के लिए, अंतःशिरा प्रवेशनी,[29] स्व-समायोजित दंत संशोधन तंत्रिका और छोटे पैमाने की शल्य चिकित्सा सम्बन्धी प्रक्रियाओं के लिए वरणक्षमतापूर्वक आनम्य उपकरण जहां वर्तमान में धातु-आधारित आकार-स्मृति मिश्रधातु जैसे नितिनोल का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। चिकित्सा क्षेत्र में एसएमपी का एक अन्य अनुप्रयोग प्रत्यारोपण में इसका उपयोग हो सकता है: उदाहरण के लिए न्यूनतम फैलाव, छोटे चीरों या प्राकृतिक छिद्रों के माध्यम से, इसके छोटे अस्थायी आकार में एक उपकरण का आरोपण। आकार-स्मृति तकनीकों ने हृद्‍वाहिका तंत्र स्टेंट के लिए बहुत अच्छा लक्षण दिखाया है, क्योंकि वे एक नस या धमनी के साथ एक छोटा स्टेंट डालने की अनुमति देते हैं और फिर इसे खोलने के लिए विस्तारित करते हैं।[33] तापमान वृद्धि या यांत्रिक तनाव द्वारा आकार की स्मृति को सक्रिय करने के बाद, यह अपना स्थायी आकार ग्रहण कर लेगी। आकार-स्मृति बहुलक के कुछ वर्गों में एक अतिरिक्त गुण जैवनिम्ननीयता होता है/ यह अस्थायी प्रत्यारोपण विकसित करने का विकल्प प्रदान करता है। जैवनिम्ननीय बहुलक की स्थिति में, अंतर्रोप के अपने इच्छित उपयोग को पूरा करने के बाद, उदा: विरोहण/ऊतक का पुनर्जनन हुआ है, सामग्री पदार्थों में विघटित हो जाती है जिसे शरीर द्वारा समाप्त किया जा सकता है। इस प्रकार अंतर्रोप को हटाने के लिए दूसरी शल्य चिकित्सा की आवश्यकता के बिना पूर्ण कार्यक्षमता बहाल हो जाएगी।[34] इस विकास के उदाहरण संवहनी स्टेंट और शल्य सीवन हैं। जब शल्य सीवन में उपयोग किया जाता है, तो SMPs के आकार-स्मृति गुण स्व-समायोजित इष्टतम तनाव के साथ घाव को बंद करने में सक्षम बनाती है, जो अतिरक्त टांके के कारण ऊतक क्षति से बचाती है और उपचार, पुनर्जनन का समर्थन करती है।[35] SMPs में संपीड़न परिधान[36] और हस्तमुक्त द्वार उत्सर्जक के रूप में उपयोग करने की भी क्षमता है, जिससे बाद वाले को तथाकथित 4डी मुद्रण के माध्यम से उत्पादित किया जा सकता है।[37]


संभावित औद्योगिक अनुप्रयोग

आगे के संभावित अनुप्रयोगों में स्वक्षतिपूर्ति करने वाले संरचनात्मक घटक सम्मिलित हैं, जैसे कि उदा: स्वचल यान के आघात से बचाव का साधन जिसमें तापमान के अनुप्रयोग द्वारा खरोंच की मरम्मत की जाती है।[38] एक अवांछित विकृति के बाद, जैसे आघात से बचाव के साधन में एक खरोंच के बाद, ये सामग्रियां अपने मूल आकार को "याद" रखती हैं। उन्हें गर्म करने से इनकी "स्मृति" सक्रिय हो जाती है। खरोंच के उदाहरण में, आघात से बचाव के साधन को बाल सुखाने वाले जैसे ऊष्मा स्रोत से सुधार किया जा सकता है। प्रभाव एक अस्थायी रूप में परिणाम देता है, जो गर्म होने पर मूल रूप में वापस बदल जाता है - वास्तव में, प्लास्टिक स्वयं की मरम्मत करता है। SMPs विमान के उत्पादन में भी उपयोगी हो सकते हैं जो उड़ान के दौरान बदल जाते हैं। वर्तमान में, रक्षा उन्नत अनुसंधान परियोजना एजेंसी DARPA उन पंखों का परीक्षण कर रही है जो 150% आकार बदलेंगे।[6] नई तकनीकी अवधारणाओं को लागू करने के लिए बहुलक के स्विचन व्यवहार पर बेहतर नियंत्रण की प्राप्ति को महत्वपूर्ण कारक के रूप में देखा जाता है। उदाहरण के लिए, आकार-स्मृति बहुलक में संग्रहीत सूचना के सर्जक तापमान को सामंजस्य करने के लिए आकार पुनरावेष्‍टन के शुरुआती तापमान की एक सटीक समायोजन का उपयोग किया जा सकता है। यह भोजन या औषधीय तापमान के दुरुपयोग की निगरानी का मार्ग प्रशस्त कर सकता है।[39] हाल ही में, एक नई निर्माण प्रक्रिया, मेमोसिनेशन, जॉर्जिया टेक में विकसित की गई थी ताकि तिर्यकबद्ध किए गए एसएमपी उपकरणों के बड़े पैमाने पर उत्पादन को सक्षम किया जा सके, जो अन्यथा क्रमागत ताप दृढ़ बहुलकन तकनीकों का उपयोग करके लागत-निषेधात्मक होगी।[40] मेमनोसिनेशन को स्मृति की ग्रीक देवी, मेनमोसाइन के लिए नामित किया गया था, और विकिरण-प्रेरित सहसंयोजक तिर्यकबंधन का उपयोग करने वाली अनाकार तापसुघट्य सामग्री पर स्मृति प्रदान करने के लिए नियंत्रित किया जाता है, जैसे कि वल्कनीकरण सल्फर तिर्यकबंधन का उपयोग करके घिसने पर पुनर्प्राप्त करने योग्य प्रत्यास्थलकी व्यवहार प्रदान करता है। माइमोसिनेशन क्रमागत प्लास्टिक प्रक्रमण (वहिर्वेधन, आघात संचन ,अंतःक्षेपी संचन,रैजिन स्थानांतरण संचन, आदि) को सक्षम करने के लिए आयनकारी विकिरण और SMPs के यांत्रिक गुणों को समस्वरण में जोड़ता है और संकुल ज्यामिति में ताप दृढ़ SMPs की अनुमति देता है। ताप स्थापन आकार-स्मृति गुणों के साथ बड़े पैमाने पर उत्पादित प्लास्टिक उत्पादों को सक्षम करने के लिए क्रमागत SMPs के अनुकूलन योग्य यांत्रिक गुणों को उच्च साद्यांत प्लास्टिक प्रक्रमण तकनीकों के साथ प्राप्त किया जा सकता है: कम अवशिष्ट तनाव, सामंजस्य योग्य, पुनर्प्राप्त करने योग्य बल और समायोज्य कांच संक्रमण तापमान।

ट्रेडमार्क सुरक्षा और कूटकरण विरोधी

सूचना भंडारण और लोकार्पण के सुरक्षित तरीके के लिए आकार स्मृति बहुलक प्रौद्योगिकी मंच के रूप में काम कर सकते हैं।[41] स्पष्ट विरोधी कूटकरण सूचक पत्र का निर्माण किया गया है जो विशिष्ट रसायनों के संपर्क में आने पर एक दृश्य प्रतीक या संकेत प्रदर्शित करता है।[42] बहुकार्यात्मक सूचक पत्र कूटकरण को और अधिक कठिन बना सकते हैं।[43][44] आकार स्मृति बहुलक पहले से ही उत्सारित्र यंत्र द्वारा आकार स्मृति फिल्म में बनाए गए हैं, आंतरिक रूप से अप्रत्यक्ष और प्रत्यक्ष 3डी उभरी हुई आकृति के साथ, और 3डी आकृति गर्म होते ही अपरिवर्तनीय रूप से केवल कुछ सेकंड में उभरा या गायब होने के लिए जारी किया जाएगा; आकार स्मृति फिल्म का उपयोग विरोधी-कूटकरण, ट्रेडमार्क सुरक्षा, छेड़छाड़ प्रत्यक्ष प्रमाण, पायलेट रोधी प्रमाण आदि के लिए सूचक पत्र आधार या पार्श्व भंडार के रूप में किया जा सकता है।

बहुक्रियाशील सम्मिश्रण

मेट्रिसेस के रूप में आकार स्मृति बहुलक का उपयोग करके, बहुक्रियाशील समग्र सामग्री का उत्पादन किया जा सकता है। इस तरह के सम्मिश्र में तापमान पर निर्भर आकार रूपण (यानी आकार स्मृति) विशेषताएँ हो सकती हैं।[45][46] यह घटना इन सम्मिश्रणों को संभावित रूप से प्रस्तरीय संरचनाओं[47] जैसे गर्जन,[48] फंदा,[49] पंख[50][51] आदि बनाने के लिए उपयोग करने की अनुमति देती है। SMPs का उपयोग करते समय एक तरफा आकार की रूपण संरचनाओं का उत्पादन करने में मदद मिल सकती है, यह बताया गया है कि आकार-स्मृति मिश्रधातु के संयोजन में SMPs का उपयोग करने से अधिक संकुल आकार स्मृति सम्मिश्र के निर्माण की अनुमति मिलती है जो दो तरफा आकार स्मृति विरूपण में सक्षम है।[52]


यह भी देखें

संदर्भ

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