Bazı manyetik malzemeler manyetik alanlara tepki verme eğilimindedir ve harici manyetik alan kaldırıldıktan sonra manyetik özelliklerini koruyabilirler. Bu tür manyetik parçacıklar, demir, nikel, kobalt ve bunların alaşımlarından bazıları olan ferromanyetik malzemelerin ferrimanyetiği olarak adlandırılır.
Manyetik Kaynaklı Şekil Hafızalı Polimerler
Demir oksitler gibi bazı manyetik malzemeler , belirli bir nanometre boyutunun altında olduklarında, harici manyetik alan kaldırıldıktan sonra kalan herhangi bir manyetizasyona sahip değildir. Bunlar süperparamanyetik malzemelerdir ve uygulamaya bağlı olarak ferromanyetik olanlara tercih edilebilir. Şekil belleği, manyetik ısıtma nedeniyle harici bir manyetik alanın uygulanmasıyla indüklenebilir. Dolayısıyla, manyetik indüksiyon, sıcaklık değişiminin manyetik alan tarafından yönlendirildiği bir tür termal indüksiyondur. Manyetik SMP’nin birkaç avantajı vardır ve bunlar aşağıdaki gibidir:
• Manyetik ısıtma kullanılarak olası aşırı ısınma tehlikesi ortadan kaldırılabilir.
• Sisteme harici olarak ısı verilmediğinden, herhangi bir karmaşık şekilli cihaz sanal olarak çalıştırılabilir.
• Bu yöntem, kablosuz bir şekilde kontrol edilebildikleri için insan vücudu içinde çalıştırılabilen tıbbi cihazlar için uygundur.
Hilt vd. SMP’leri uzaktan ısıtma ile ısıtmak için manyetik alanın kullanılabileceğini bildirmiştir. Bu ısıtma yöntemi, alternatif bir manyetik alana maruz kaldığında güç kaybı yoluyla ısı oluşturmak için polimer matriks içindeki manyetik nanopartiküllere dayanır. Razzaq ve ekibinin çalışmasına göre, poliüretan polimer matrisindeki manyetik alan parametrelerini ve Fe 3 O 4 miktarını değiştirmişlerdir. Bu değişimde % 20 hacimde mikrosize manyetit ile doldurulmuş sarmal bükülmüş poliüretan şeridinde şekil geri kazanımı gözlenmiştir. Manyetik olarak indükleme yöntemi dolaylı bir yöntemdir. Bu nedenle, şekil hafızalı polimer doğrudan ısıtma yöntemleriyle çalıştırılamazsa bu yöntem yararlı olabilir. Ancak, Zhou ve ekibi çapraz bağlı poli polimerler için manyetit kompozitin sıcak suya alternatif manyetik alana göre daha iyi reaktivite gösterdiğini bildirmiştir.
Schmidt’in araştırma çalışmasında, polimer ağ kompozitleri, süperparamanyetik nanopartiküllerin farklı içerikleri ve oligo dimetakrilat ile çapraz bağlanmış bütil akrilat ile uygulanmıştır. Bu uygulamada Kalıcı şekil T trans üzerinde ısıtılarak deforme olmuştur. Daha sonra geçici şekli soğutarak, oligo segmentlerinin kristal fazı, polimerin stabil hale gelmesini sağlar. Manyetik nanopartiküllerin elektromanyetik alanda indüksiyonla ısıtılması, matris içinde sıcaklık artışına neden olur. Ayrıca T trans üzerinde manyetik olarak ısıtma ile orijinal (kalıcı) şekil geri kazanılır. Zhou vd. poli ve manyetit nanokompozitlerinin, bir uyarıcı olarak alternatif bir manyetik alan uygulandığında mükemmel şekil hafızası etkisi gösterdiğini bildirmişlerdir . PDLLA biyolojik olarak uyumlu olduğu için bu nanokompozitler, biyomedikal alanda manyetik olarak kontrol edilen akıllı implantlar olarak uygulama potansiyeli göstermektedir.
Puig ve ekibinin çalışmasına göre, ağırlıkça % 8 oleik asitle stabilize edilmiş manyetik nanopartiküller, biyomedikal uygulamalarda alternatif bir manyetik alana maruz kalırlar. Ve buna maruz kaldıklarında yüzeyinde 25 ° C’lik bir sıcaklık artışı sergilemiştir. Ayrıca bu sıcaklık, nanokompozitin şekil belleğini harekete geçirmek için yeterli olmuştur.
![Elektro-Aktif, Manyetik ve Su Kaynaklı Şekil Hafızalı Polimerler]()
Elektro-Aktif Şekil Hafızalı Polimerler
Elektro-Aktif Şekil Hafızalı PolimerlerGözlemlendiği gibi, şekil hafızası etkisi genellikle, cam geçiş sıcaklığı veya erime sıcaklığı gibi polimerlerin geçiş sıcaklığının üzerinde ısıtmak suretiyle termal uyarma ile indüklenir. Bununla birlikte, elektrik alanı gibi bazı diğer uyarıcı kaynaklar da şekil hafızalı polimerleri tetiklemek için kullanılabilir. Elektrik, iletken dolgu maddeleriyle doldurulmuş şekil hafızalı polimerin dirençli olarak çalıştırılmasını sağlayan bir uyarıcı olarak kullanılabilir. Bu nanokompozitlerde bir elektrik akımı geçirilerek şekil hafızası etkisi kolaylıkla etkinleştirilebilir. Bugüne kadar, elektroaktif SMP kompoziti ile ilgili çalışmaların çoğu termoplastik SMP reçinelerine odaklanmıştır. Bunların bir sonucu olarak son çalışmalarda, elektroaktif şekil hafızalı polimerlerin çoğu iyi dağılmış karbon nanotüp (CNT) ile güçlendirilmiş termoplastik poliüretan (TPU) reçine nanokompozitlerdir.
Leng ve ekibinin çalışmasına göre, termoset stiren esaslı şekil hafızalı polimer nanokompozit, farklı miktarlarda nanosize karbon tozu ile doldurulmuştur. Ve artan nanokarbon tozu miktarı ile elektriksel iletkenliğin arttığını göstermektedir. Ayrıca, hacimce % 10 nanokarbon tozunun iyi elektroaktif şekil geri kazanım özelliği gösterdiği bildirilmiştir. Zhou ve ekibi, çapraz bağlı poli ve iletken çok duvarlı karbon nanotüpler (MWNT’ler) üretir. Bu nanokompozitler, doğrudan termal ve elektriksel uyarılar altında mükemmel şekil hafızası özellikleri sergiler. Bu nedenle, bu kompozitin biyomedikal uygulamalarda umut verici bir olasılık olabileceği bildirilmiştir. Jung vd. poliüretan ve üç çeşit dolgu kullanılarak elektroaktif şekil hafızalı polimer kompozitler elde edilmiştir. Poliüretan-çok duvarlı karbon nanotüp kompozit polipirol (PPy) ile hafifçe kaplandığında, yeni nanokompozit, bir elektrik gerilimi uygulandığında iyi elektroaktif şekil belleği özellikleri gösterir.
Su Kaynaklı Şekil Hafızalı Polimerler
Bir tetikleme mekanizması olarak su, şekil hafızalı polimerlerin veya polimer kompozitlerin şekil geçişi için kullanılabilir. Çözücü veya su molekülleri şekil hafızalı polimerlerin amorf bölgelerine nüfuz edebileceğinden, bu SMP molekülleri üzerinde plastikleştirici bir etkiye neden olabilir. Bu nedenle molekülün esnekliği artar ve şekil geri kazanımı gözlenir. Chen vd. su kaynaklı poli aşılı kil ve termoplastik poliüretan kompozitin şekil hafızası etkisi ile geliştirildiğini bildirmiştir. Ayrıca bu yeni polimer-kil kompoziti, suya maruz kaldığında pH değişikliklerine ve mekanik olarak uyarlanabilir özelliklere yanıt vermektedir. Karbon nanotüpler ve şekil hafızalı poliüretandan oluşan polimer kompozit, Luo ve ekibi tarafından geliştirilmiştir. Yeni ve geliştirilmiş kompozit, duyusal malzemeler gibi akıllı polimer uygulamalarında kullanılabilen şekil hafızası geliştirilmiş su algılama özelliğine sahiptir.
[elektro su]Sulu ortamlar, şekil hafıza etkisinin tetikleyicisi olarak kullanılabilir. Nöchel vd. farklı hidrofobik çapraz bağlayıcı poli diizosiyanoetil metakrilat ve hidrofilik poli, monometil eter monometakrilat (PEGMA) oranlarından oluşan farklı aşılanmış kopolimer ağları (CLEG olarak adlandırılır) kullanmıştır. Bu yeni şekilli hidrojelin bellek özellikleri, su içeren alanlarda tek eksenli uzatma ve bükülme testleri ileanaliz edilmiştir.
Sonuç olarak, CLEG çift şekil kabiliyetine ve parçalanabilirliğe sahiptir, ayrıca biyomedikal uygulamalarda umut vaat eden malzemeler olabilir. Paakinaho vd. 37 ° C’de sulu bir ortamda oryantasyon programlı PDLLA’nın şekil hafızası özelliğinin su molekülleri ve termal aktivasyonun birleşik etkisi ile tetiklendiğini bildirmişlerdir. Mendez vd. kauçuksu bir poliüretan matris içine sert pamuk selüloz nanokompozitler (CNW’ler) ekleyerek, yeni suyla aktive olan biyomimetrik nanokompozitler geliştirmiştir. Ve bunda belirli bir CNW konsantrasyonunda, sulu şişme ve şekil belleği davranışı gözlenmiştir.
Kaynakça:
link.springer.com/article/10.1007/s10853-020-04761-w
pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ta/c7ta01474k
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu