دانلود رایگان ترجمه مقاله مواد پلیمری خود شفا – الزویر ۲۰۰۸

مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

۱٫ مقدمه
پلیمرها و ترکیب های ساختاری در محدوده گسترده ای از کاربردها، شامل خودروهای حمل ونقل (ماشین ها، هواپیماها، کشتی ها، و فضاپیماها)، اجناس ورزشی، مهندسی عمران و برق بکار می روند. با این وجود، این مواد مستعد آسیب های مکانیکی، شیمیایی، گرمایی،تابش UV یا ترکیب این فاکتورها [۱] می باشند. این امر ممکن است منجربه شکل گیری میکروترک های عمیق در داخل ساختار شود که درآن شناسایی و دخالت بیرونی بسیار مشکل و یا غیرممکن می باشد. حضور میکروترک ها در ماتریس پلیمری می تواند برهردو ویژگی غالب الیاف و ماتریس ترکیب تاثیر بگذارد. Riefsnider et al [2] کاهش در ویژگی های غالب الیاف مانند مقاومت کششی و عمر خستگی ناشی از بازتوزیع بارها که از آسیب ماتریسی ناشی می شود، پیش بینی کرده-است. Chamis and Sullivan [3] و اخیرا Wilson et al. [4] نشان دادند که ویژگی های غالب ماتریسی مانند مقاومت تراکمی نیز از مقدار آسیب ماتریسی تاثیر می پذیرند. Jang et al. [5] و Morton and Godwin [6]به طور گسترده ای عملکرد ضربه ای را در ترکیب های پلیمری سخت مطالعه و بررسی کردند و نشان دادند که ترک خوردگی ماتریس موجب لایه لایه شدن و متعاقبا شکست الیاف می شود. در مورد وسایل نقلیه، انتشار میکروترک ها ممکن است بر یکپارچگی ساختاری اجزای پلیمری، کوتاه کردن طول عمر وسیله و به طور بالقوه بر سازش و ایمنی مسافران تاثیر بگذارد.
در ترکیب ها و پلیمرهایی که به طور فزاینده در کاربردهای ساختاری در هواپیما، ماشین ها، کشتی ها، صنایع ساخت و صنایع دفاع بکار می روند، چندین روش توسعه یافته است و توسط صنعتگران برای تعمیر یا شناسایی آسیب ها در ساختارهای پلیمری پذیرفته شده است. با این وجود، این روش های تعمیر معمول برای شفابخشی میکروترک های غیرقابل رؤیت در داخل ساختارها در طی عمر خدماتی آن مؤثر نیستند. در عمل، مفهوم مواد پلیمری خودشفا در دهه ۱۹۸۰ [۸] به عنوان وسیله شفابخش میکروترک های غیرقابل رؤیت برای گسترش عمر کاری و ایمنی اجزای پلیمری مطرح شد. انتشارات اخیر در این موضوع توسط Dry and Sottos [8] درسال ۱۹۹۳ و سپس White et al. [9] در سال ۲۰۰۱ علاقه بیشتری از عموم را به این مواد جذب کرد [۱۰]. مثالی از چنین علاقه هایی سرمایه گذاری های نیروی هوایی US [11] و آژانس فضایی اروپا [۱۲] در پلیمرهای خودشفا و حضور قوی پلیمرها در اولین کنفرانس بین المللی مواد شفابخش که توسط دانشگاه فناوری Delft هلند در فوریه ۲۰۰۷ سازماندهی شد، می باشد.
از نظر مفهومی، مواد پلیمری خودشفا این قابلیت ذاتی را دارند که توانایی انتقال بار خود را پس از آسیب به طور قابل ملاحظه ای بهبود بخشند. چنین بهبودی به طور خودکار رخ می دهد و یا پس از بکارگیری برانگیختگی خاص (برای مثال گرما، تابش) فعال می شود. همچنین، انتظار می رود این مواد به طور چشمگیری در ایمنی و پایداری ترکیب های پلیمری بدون هزینه بالا از مانیتورینگ فعال یا تعمیر بیرونی سهم داشته باشند. با پیشرفت سراسری این محدوده جدید از مواد هوشمند، تقلید سیستم های بیولوژیکی به عنوان منبع الهام بکار رفته است [۱۳]. مثالی از شفابخشی بیومیمتیک در خونریزی سبک عروقی است که درآن عامل های شفابخشی پس از ترکیب های خودشفای اصلی که توسط Dry and Sottos [8] ارائه شد، جریان می یابند. این مواد قادر به شفای آسیب ناشی از ورود دیگر سنسورها/فعال کننده ها، ترک خوردگی ناشی از تنش های باقیمانده که این امر نیز ناشی از چندشکستگی و گسستگی الیاف هستند، می باشد.
یک ماده شفابخش ایده آل قادربه حس کردن و عملکرد مداوم نسبت به آسیب در طول عمر ترکیب های پلیمری و بازیابی عملکرد مواد بدون تاثیر منفی بر خواص اولیه آن ها می باشد. انتظار می رود این امر مواد را ایمن تر، مطمئن تر و پایدارتر سازد، و در عین حال هزینه ها و نگهداری را نیز کاهش می دهد. توسعه موفق مواد پلیمری شفابخش فرصت های بزرگی را برای کاربردهای گسترده این مواد سبک وزن در ساخت ترکیب های ساختاری و مهم ارائه می دهد.
شفابخشی مواد پلیمری می تواند به بازیابی خواص مانند چقرمگی شکست، مقاومت کششی، صافی سطح، خواص مانع و حتی وزن مولکولی نیز کمک کند. با توجه به محدوده ای از خواص که در این مواد شفا داده می شود، مقایسه این امر با شفابخشی بیرونی بسیار دشوار می باشد. Wool and O’Connor [14] روشی اساسی را برای توصیف محدوده شفابخشی در سیستم های پلیمری برای محدوده خواص (معادلات ۱-۴) پیشنهاد کردند. همان طور که در بخش های قبلی بحث شد، این رهیافت به طور کلی پذیرفته شده است و به عنوان پایه برای روش مخصوص (غیرویژگی) در مقایسه با راندمان شفابخشی (معادله ۵) از سیستم های پلیمری خودشفا بکار می رود.

بخشی از مقاله انگلیسی:

۱٫ Introduction

Polymers and structural composites are used in a variety of applications, which include transport vehicles (cars, aircrafts, ships, and spacecrafts), sporting goods, civil engineering, and electronics. However, these materials are susceptible to damage induced by mechanical, chemical, thermal, UV radiation, or a combination of these factors [1]. This could lead to the formation of microcracks deep within the structure where detection and external intervention are difficult or impossible. The presence of the microcracks in the polymer matrix can affect both the fiber- and matrixdominated properties of a composite. Riefsnider et al. [2] have predicted reductions in fiberdominated properties such as tensile strength and fatigue life due to the redistribution of loads caused by matrix damage. Chamis and Sullivan [3] and more recently, Wilson et al. [4] have shown that matrix-dominated properties such as compressive strength are also influenced by the amount of matrix damage. Jang et al. [5] and Morton and Godwin [6] extensively studied impact response in toughened polymer composites and found that matrix cracking causes delamination and subsequent fiber fracture. In the case of a transport vehicle, the propagation of microcracks may affect the structural integrity of the polymeric components, shorten the life of the vehicle, and potentially compromise passenger safety. With polymers and composites being increasingly used in structural applications in aircraft, cars, ships, defence and construction industries, several techniques have been developed and adopted by industries for repairing visible or detectable damages on the polymeric structures. However, these conventional repair methods are not effective for healing invisible microcracks within the structure during its service life. In response, the concept of self-healing polymeric materials was proposed in the 1980s [7] as a means of healing invisible microcracks for extending the working life and safety of the polymeric components. The more recent publications in the topic by Dry and Sottos [8] in 1993 and then White et al. [9] in 2001 further inspired world wide interests in these materials [10]. Examples of such interests were demonstrated through US Air force [11] and European Space Agency [12] investments in self-healing polymers, and the strong presence of polymers at the First International Conference on Self-healing Materials organized by the Delft University of Technology of the Netherlands in February 2007.  Conceptually, self-healing polymeric materials have the built-in capability to substantially recover their load transferring ability after damage. Such recovery can occur autonomously or be activated after an application of a specific stimulus (e.g. heat, radiation). As such, these materials are expected to contribute greatly to the safety and durability of polymeric components without the high costs of active monitoring or external repair. Throughout the development of this new range of smart materials, the mimicking of biological systems has been used as a source of inspiration [13]. One example of biomimetic healing is seen in the vascular-style bleeding of healing agents following the original self-healing composites proposed by Dry and Sottos [8]. These materials may also be able to heal damage caused by insertion of other sensors/ actuators, cracking due to manufacturing-induced residual stresses, and fiber de-bonding. An ideal self-healing material is capable of continuously sensing and responding to damage over the lifetime of the polymeric components, and restoring the material’s performance without negatively affecting the initial materials properties. This is expected to make the materials safer, more reliable and durable while reducing costs and maintenance. Successful development of self-healing polymeric materials offers great opportunities for broadening the applications of these lightweight materials into the manufacture of structural and critical components. Healing of a polymeric material can refer to the recovery of properties such as fracture toughness, tensile strength, surface smoothness, barrier properties and even molecular weight. Due to the range of properties that are healed in these materials, it can be difficult to compare the extent of healing. Wool and O’Connor [14] proposed a basic method for describing the extent of healing in polymeric systems for a range of properties (Eqs. (1)–(۴)). This approach has been commonly adopted as discussed in later sections, and has been used as the basis for a non-property-specific method of comparing ‘‘healing efficiency’’ (Eq. (5)) of different selfhealing polymeric systems