Plastik genellikle tekrar tekrar sıcak ve soğuk sıcaklıklara maruz kaldığında genişler ve büzülür, bu da çeşitli uygulamalardaki dayanıklılığını etkiler.
Katkı maddeleri bu sorunu hafifletebilir, ancak çoğu ürün farklı malzemeleri birleştirir ve termal genleşme uyumsuzluğunu telafi etmek için dolgu maddelerini yönetmek karmaşık hale gelir. Sandia Ulusal Laboratuvarlarındaki araştırmacıların bir çözüm bulabilirler; her şey moleküler düzeyde başlar.
Ekip, bir molekülü, özelliklerini değiştirmek üzere bir polimere kolayca dahil edilebilecek şekilde değiştirdi. Malzeme bilimcisi araştırma ekibi lideri Erica Redline, molekülün ısıtıldığında şeklinde değişiklik yaparak genişlemek yerine büzüldüğünü açıkladı.
“Molekül bir polimere eklendiğinde, polimerin daha az büzülmesine neden olur ve metallere benzer genleşme ve büzülme değerlerine ulaşır. Redline, “Metal gibi davranan bir moleküle sahip olmak oldukça dikkat çekici” dedi.
Malzeme Bozulmasını Azaltmak
Malzemenin bozulmasındaki en büyük faktörlerden biri, sıcaktan soğuğa ve tekrar tekrar maruz kalmadır. Çoğu malzeme ısıtıldığında genleşir ve soğutulduğunda büzülür, ancak her malzemenin kendi değişim hızı vardır. Örneğin polimerler en fazla genişleyip büzülürken, metaller ve seramikler en az büzülür. Çoğu zaman olduğu gibi, bir üründe birden fazla malzeme kullanıldığında komplikasyonlar ortaya çıkar.
Redline, “Örneğin, cam bir ekrana bağlı plastik bir muhafazaya sahip telefonunuzu ve bunun içinde devreyi oluşturan metaller ve seramikleri ele alalım” dedi. “Bu malzemelerin hepsi vidalanmış, yapıştırılmış veya bir şekilde birbirine bağlanmış ve farklı oranlarda genişlemeye ve büzülmeye başlayacak, birbirlerine baskı uygulayarak zamanla çatlamalarına veya bükülmelerine neden olabilecek.” ifadelerini kullandı.
3D Baskı ve Hafifleştirmedeki Uygulamalar
Özellikle savunma sistemlerindeki potansiyel uygulamaları inceleyen Sandia kimya mühendisi Dugger, “Molekül yalnızca mevcut sorunları çözmekle kalmıyor, aynı zamanda gelecekte daha fazla yenilik için tasarım alanını önemli ölçüde açıyor” dedi.
Buluş ayrıca 3D baskı için bir polimerin farklı kısımlarına farklı yüzdelerde dahil edilebilir. Dugger, “Ürünün farklı kısımlarındaki malzemeleri eşleştirmek için bir alanda belirli termal davranışlara ve diğer termal davranışlara sahip bir yapıyı yazdırabilirsiniz” dedi. Molekülün aynı zamanda hafifleştirme uygulamaları ve yapıştırıcı formülasyonlarında da potansiyeli var.
Şu anda molekül yalnızca küçük miktarlarda üretiliyor; 7 ila 10 gramın üretilmesi yaklaşık 10 gün sürüyor. Ekip, ürünlerin pazara hazır hale getirilmesine yardımcı olan Sandia’nın teknoloji olgunlaşma programı aracılığıyla 100.000 $’lık finansman kullanarak üretim adımlarını azaltmak için çalışıyor. Doktora sonrası araştırmacı Eric Nagel, “Benim görevim bunu ticari düzeyde yapmanın daha kolay bir yolu olup olmadığını görmek” dedi. “Orada buna benzer bir şey yok. Bu teknolojinin yapabilecekleri ve bununla ilişkilendirilebilecek uygulamalar beni gerçekten heyecanlandırıyor.”
