Adaty poliuretan örtükleriniň zaýalanmaga meýilli we öz-özüni dikeldýän ukybynyň ýoklugy meselesini çözmek üçin, barlagçylar Diels-Alder (DA) siklogoşma mehanizmi arkaly 5 agramlyk% we 10 agramlyk% dikeldýän agentleri öz içine alýan öz-özüni dikeldýän poliuretan örtüklerini işläp düzdüler. Netijeler dikeldýän agentleriň goşulmagynyň örtügiň berkligini 3%–12% ýokarlandyrýandygyny we 120 °C-da 30 minutda 85,6%–93,6% dyrnak dikeldýän netijeliligini gazanýandygyny, örtükleriň hyzmat möhletini ep-esli uzaldýandygyny görkezýär. Bu barlag inženerçilik materiallarynyň ýüzüni goramak üçin innowasion çözgüt hödürleýär.
Inženerçilik materiallary ulgamynda örtük materiallaryndaky mehaniki zeperleri dikeltmek uzak wagt bäri uly kynçylyk bolup gelýär. Adaty poliuretan örtükleri howa şertlerine ajaýyp çydamlylyk we ýelmeşme görkezse-de, olaryň goragçylyk ukyby çyzyk ýa-da çatlaklar ýüze çykandan soň çalt pese gaçýar. Biologiki öz-özüni bejeriş mehanizmlerinden ylham alan alymlar dinamiki kowalent baglanyşyklara esaslanýan öz-özüni bejerýän materiallary öwrenmäge başladylar, Diels-Alder (DA) reaksiýasy ýumşak reaksiýa şertleri we amatly gaýtmagy sebäpli uly üns çekýär. Şeýle-de bolsa, bar bolan barlaglar esasan çyzykly poliuretan ulgamlaryna gönükdirilip, özara baglanyşykly poliuretan poroşok örtüklerinde öz-özüni bejeriş häsiýetlerini öwrenmekde boşluk galdyrdy.
Bu tehniki päsgelçilikden geçmek üçin ýerli ylmy işgärler gidroksillenen poliester reçine ulgamyna iki sany DA bejeriş serişdesini — furan-malein angidridini we furan-bismaleimidini — innowasion taýdan girizdiler we ajaýyp öz-özünden bejeriş häsiýetlerine eýe bolan poliuretan poroşok örtügini işläp düzdüler. Bu gözlegde bejeriş serişdeleriniň gurluşyny tassyklamak üçin ¹H NMR, DA/retro-DA reaksiýalarynyň yzyna gaýtaryp biljekdigini barlamak üçin differensial skanirleme kalorimetriýasy (DSC) we örtükleriň mehaniki häsiýetlerini we ýüz häsiýetlerini ulgamlaýyn bahalandyrmak üçin ýüz profilometriýasy bilen birlikde nanoindentasiýa usullary ulanyldy.
Esasy tejribe usullary babatda, ylmy topar ilki bilen gidroksil saklaýan DA bejeriji serişdelerini iki ädimli usul arkaly sintezledi. Soňra 5 agramlyk% we 10 agramlyk% bejeriji serişdelerini öz içine alýan poliuretan poroşoklary ereme garyndysy arkaly taýýarlanyldy we elektrostatik püskürtme arkaly polat substratlara çalyndy. Bejeriji serişdeleri bolmadyk gözegçilik toparlary bilen deňeşdirmek arkaly, bejeriji maddalaryň konsentrasiýasynyň material häsiýetlerine täsiri ulgamlaýyn öwrenildi.
1.NMR analizi sagaldyjy agentiň gurluşyny tassyklaýar
1 H NMR spektrleri amin goşulan furan-malein angidridiniň (HA-1) δ = 3.07 ppm we 5.78 ppm-de häsiýetli DA halkasynyň piklerini görkezýändigini, furan-bismaleimid goşulmasynyň (HA-2) bolsa δ = 4.69 ppm-de tipiki DA baglanyşyk proton signalyny görkezýändigini, bu bolsa sagaldyjy serişdeleriň üstünlikli sintezini tassyklaýandygyny görkezdi.
2.DSC termal taýdan gaýtaryp bolýan häsiýetlerini açyp görkezýär
DSC egrileri bejeriji serişdeleri öz içine alýan nusgalaryň DA reaksiýasy üçin endotermik pikleriň 75 °C-da, retro-DA reaksiýasy üçin bolsa häsiýetli pikleriň 110–160 °C aralygynda bolandygyny görkezdi. Bejeriji serişdeleriň mukdarynyň ýokary bolmagy bilen pik meýdany artdy we ajaýyp termal gaýtaryjylygy görkezdi.
3.Nanoindentasiýa synaglary gatylygyň gowulanmagyny görkezýär
Çuňluga duýgur nanoindentasiýa synaglary 5 agramlyk % we 10 agramlyk % bejeriji serişdeleriň goşulmagynyň örtügiň berkligini degişlilikde 3% we 12% ýokarlandyrandygyny görkezdi. 8500 nm çuňlukda hem 0,227 GPa gatylyk gymmaty saklanyp galdy, bu bolsa bejeriji serişdeler bilen poliuretan matrisasynyň arasynda emele gelen özara baglanyşykly ulgam bilen baglanyşyklydyr.
4.Ýüzeý Morfologiýasynyň Analizi
Ýüziň gödeklik synaglary arassa poliuretan örtükleriniň substratyň Rz gymmatyny 86% azaltdygyny, bejeriji maddalary bolan örtükleriň bolsa has uly bölejikleriň bolmagy sebäpli gödekligiň birneme ýokarlanandygyny görkezdi. FESEM suratlary bejeriji maddalaryň bölejikleriniň netijesinde ýüzeýiň teksturasyndaky üýtgeşmeleri wizual taýdan görkezdi.
5.Tyranmalary bejermegiň netijeliliginde öňegidişlik
Optiki mikroskopiýa gözegçilikleri, 120 °C-da 30 minutlap ýylylyk bilen işlenilenden soň, 10 agramlyk % bejeriji serişdesini öz içine alýan örtükleriň çyzyklaryň giňliginiň 141 μm-den 9 μm-e çenli azalandygyny we 93,6% bejeriş netijeliligine ýetendigini görkezdi. Bu görkeziji, çyzykly poliuretan ulgamlary üçin bar bolan edebiýatda habar berlen görkezijiden has ýokarydyr.
“Next Materials” žurnalynda çap edilen bu gözleg köp sanly täzelikleri hödürleýär: Birinjiden, işlenip düzülen DA bilen üýtgedilen poliuretan poroşok örtükleri gowy mehaniki häsiýetleri öz-özünden sagalmak ukyby bilen birleşdirip, 12% -e çenli gatylygyň gowulanmagyna ýetýär. Ikinjiden, elektrostatik püskürtme tehnologiýasyny ulanmak, däp bolan mikrokapsula tehnikalaryna mahsus bolan ýerleşiş nätakyklygyny ýeňip, bejeriji serişdeleriň özara baglanyşykly torda deň derejede ýaýramagyny üpjün edýär. Iň esasysy, bu örtükler deňeşdirme boýunça pes temperaturada (120 °C) ýokary sagalmak netijeliligine ýetýär we bar bolan edebiýatda habar berlen 145 °C sagalmak temperaturasyna garanyňda senagatda has köp ulanylyş mümkinçiligini hödürleýär. Bu gözleg diňe bir inženerçilik örtükleriniň hyzmat möhletini uzaltmak üçin täze çemeleşme hödürlemek bilen çäklenmän, eýsem “sagaldyjy serişde konsentrasiýasy-netijelilik” gatnaşygynyň mukdaryny seljermek arkaly funksional örtükleriň molekulýar dizaýny üçin nazaryýet çarçuwasyny döredýär. Sagaldyjy serişdelerdäki gidroksil mukdarynyň we uretdion özara baglanyşykly serişdeleriniň gatnaşygynyň geljekde optimizirlenmeginiň öz-özünden sagalýan örtükleriň öndürijilik çäklerini has-da artdyrmagyna garaşylýar.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 15-nji sentýabry