Ձևային հիշողության պոլիմերները (SMP) նյութերի հետաքրքրաշարժ կատեգորիա են, որոնք մեծ ներուժ ունեն մասնագիտացված պոլիմերների և պոլիմերային գիտությունների խաչմերուկում: Այս պոլիմերները հնարավորություն ունեն ժամանակավորապես դեֆորմացվելու և այնուհետև վերադառնալու իրենց սկզբնական ձևին արտաքին գրգռիչի կիրառմամբ, ինչպիսին է ջերմությունը կամ լույսը: Այս յուրահատուկ հատկությունը հանգեցրել է կիրառությունների լայն շրջանակի՝ կենսաբժշկական սարքերից մինչև օդատիեզերական ճարտարագիտություն:
Ձևային հիշողության պոլիմերների հիմունքները
Ձևային հիշողության պոլիմերները խելացի նյութի մի տեսակ են, որը կարող է «հիշել» իրենց սկզբնական ձևը և խթանիչի ենթարկվելուց հետո վերադառնալ դրան: Այս վարքագիծը վերագրվում է պոլիմերային շղթաների հետադարձելի փուլային անցմանը, որը թույլ է տալիս նրանց ֆիքսել երկու կամ ավելի ձևեր և ակտիվացման ժամանակ անցնել դրանց միջև:
SMP-ները կարող են դրսևորել կամ միակողմանի կամ երկկողմանի ձևի հիշողության էֆեկտ: Միակողմանի ձևի հիշողության էֆեկտում պոլիմերը կարող է վերադառնալ իր սկզբնական ձևին միայն դեֆորմացված վիճակից, մինչդեռ երկկողմանի ձևի հիշողության էֆեկտում պոլիմերը կարող է վերադառնալ իր սկզբնական ձևին ժամանակավոր ձևից և այնուհետև անցնել: ժամանակավոր ձևը ակտիվացումից հետո:
Հատկություններ և բնութագրեր
Ձևային հիշողության պոլիմերներն առաջարկում են հատկությունների յուրահատուկ համադրություն, որոնք դրանք դարձնում են շատ բազմակողմանի նյութեր.
- Ձևի հիշողության էֆեկտ. դեֆորմացիայից հետո իրենց սկզբնական ձևը վերականգնելու ունակություն:
- Հետադարձելիություն. Գործընթացը կարող է կրկնվել մի քանի անգամ՝ առանց էական դեգրադացիայի:
- Արձագանքող խթաններ. արձագանքող արտաքին գործոններին, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, լույսը կամ pH-ը:
- Հարմարվող անցումային ջերմաստիճան. Անցումային ջերմաստիճանը կարող է ճշգրտվել հատուկ ծրագրերին համապատասխանելու համար:
- Մեխանիկական ճկունություն. SMP-ները կարող են նախագծվել, որպեսզի ցուցադրեն մեխանիկական հատկությունների լայն շրջանակ:
Կիրառումներ կենսաբժշկական սարքերում
Ձևային հիշողության պոլիմերների կիրառման ամենախոստումնալից ոլորտներից մեկը կենսաբժշկական սարքերի ոլորտն է: SMP-ները օգտագործվել են նորարարական բժշկական իմպլանտներ մշակելու համար, ինչպիսիք են ստենտները և կարերը, որոնք կարող են տեղադրվել սեղմված վիճակում և այնուհետև տեղակայվել թիրախային վայրում, որտեղ նրանք վերադառնում են իրենց նախապես որոշված ձևին: Բացի այդ, ձևի հիշողության պոլիմերները պոտենցիալ են ցույց տվել դեղերի վերահսկվող առաքման համակարգերում, որտեղ նրանց արձագանքող վարքագիծը կարող է օգտագործվել հատուկ վայրերում կամ ֆիզիոլոգիական պայմաններին ի պատասխան դեղամիջոցներ ազատելու համար:
Ավիատիեզերական և կառուցվածքային ճարտարագիտություն
Ձևային հիշողության պոլիմերների եզակի հատկությունները դրանք դարձնում են լավ պիտանի օդատիեզերական և կառուցվածքային ինժեներական կիրառությունների համար: SMP-ները կարող են օգտագործվել հարմարվողական կառույցներում, որոնք փոխում են ձևը կամ կոշտությունը՝ ի պատասխան արտաքին գրգռիչների, ինչը հանգեցնում է աերոդինամիկ աշխատանքի բարելավմանը և կառուցվածքի ամբողջականությանը: Ավելին, այս պոլիմերները կարող են կարևոր դեր խաղալ ինքնաբուժվող նյութերի մշակման գործում, որտեղ նրանք կարող են վերականգնել փոքր վնասները կամ ճաքերը՝ վերադառնալով իրենց սկզբնական ձևին:
Ապագա զարգացումներ և հետազոտությունների միտումներ
Քանի որ ձևի հիշողության պոլիմերների ոլորտը շարունակում է զարգանալ, շարունակական հետազոտությունները կենտրոնացած են այդ նյութերի հատկությունների և կարողությունների բարձրացման վրա: Հետազոտողները ուսումնասիրում են նորարարական մոտեցումներ՝ հարմարեցնելու անցումային ջերմաստիճանը, բարելավելու կենսահամատեղելիությունը բժշկական կիրառությունների համար և ընդլայնելու խթանների շրջանակը, որոնց SMP-ները կարող են արձագանքել: Ավելին, աճում է հետաքրքրությունը ձևի հիշողության պոլիմերային կոմպոզիտների և նանոկոմպոզիտների մշակման նկատմամբ, որոնք կարող են հետագայում ընդլայնել այդ նյութերի հնարավոր կիրառությունները:
Օգտագործելով ձևի հիշողության պոլիմերների եզակի հնարավորությունները՝ հետազոտողները և ինժեներները նոր հնարավորություններ են բացում տարբեր ոլորտներում՝ առողջապահությունից և օդատիեզերական ոլորտից մինչև սպառողական էլեկտրոնիկա և դրանից դուրս: