تجسم تنش در پلاستیک با استفاده از نوعی رنگ خاص
رنگ‌های ساخته‌شده تنش مربوط به مقدار مختلف در اجزای پلاستیک را نشان می‌دهد. آیا این کار با استفاده از آزمون‌های مکانیکی در مورد نمونه‌های آزمایشی حاوی رنگ موردبررسی قرار گرفت.
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور دکتر Michael Sommer، استاد شیمی پلیمر در دانشگاه صنعتی Chemnitz، و دکتر Michael Walter، رهبر پروژه در Cluster Of Excellence Living, Adaptive, and Energy Autonomous Materials Systems (livMatS) در دانشگاه Freiburg موفق به ساخت یک مولکول رنگ جدید از بخش موسوم به مکانوفورها شده است.
به لطف این مولکول، تنش مربوط به مقدار مختلف در اجزای پلاستیکی می‌تواند به‌طور مداوم با تغییرات رنگ مصورسازی شود. مفهوم چنین رنگ‌هایی جدید نیست، اما اکثر مکانوفورهای قبلی قادر بودند فقط وجود یا عدم وجود تنش در پلاستیک‌ها را نشان دهند. تحقیقات فعلی اکنون تمایز بین تنش‌های با بزرگی متفاوت را فراهم می‌کند.
این، مزایای عالی را کامل افزایش می‌دهد وقتی این مهم است که توزیع تنش را در اجزای میکروسکوپی پلاستیک به‌منظور کنترل یکپارچگی مواد در همه زمان‌ها ترسیم کنند.
این تیم پژوهشی اکنون یک گام جلوتر برای توسعه این شکل مؤثر تحلیل تغییر شکل و آسیب است درحالی‌که آن را به کاربردهای عملی نزدیک‌تر می‌آورد. همان‌طور که محققان در مقاله خود گزارش دادند، با ترکیب یکرنگ مولکولی طراحی‌شده با یک پلاستیک مناسب و مهم‌تر از همه غیرشکننده، اکنون نیروهای ماکروسکوپی می‌توانند به مقیاس مولکولی کاهش یابند. این نیروهای عامل می‌توانند برای مثال فشار یا تنش خارجی باشند.
بنابراین، مولکول رنگ، نیروی در بطن اجزای پلاستیکی را "احساس" می‌کند و ادامه می‌دهد تا تغییرات در نیرو توسط افزایش تغییرات در رنگ را نشان دهد. اگر بار خارجی برداشته شود، مولکول رنگ به حالت اولیه خود بازمی‌گردد. به همین دلیل است که این رنگ را "فنر مولکولی" نامیده می‌شود - بسته به کشش خارجی، کشیده می‌شود و "می‌جهد".
در مقایسه با تغییرهای مولکولی موجود که تنش در پلاستیک‌ها را با تغییر رنگ تفسیر می‌کنند، در اینجا مزیت‌ها به‌وضوح در نقشه‌برداری بدون پله (پیوسته) مربوط به نیروهای با بزرگی‌های مختلف و همچنین رفتار فنر مانند مولکول قرار می‌گیرند که می‌توانند بارها و بارها استفاده شوند.
درک بهتر و اعمال میرایی (damping)
پروفسور Michael Sommer به‌طور خلاصه می‌گوید: "این گام برجسته مستقیماً به سمت تجسم تنش‌های باقیمانده خارجی پلاستیک‌ها با روش‌های تحلیلی ساده است، که کمک بزرگی برای توسعه بیش‌تر مواد با خواص مکانیکی بهبودیافته ساخته‌شده توسط، برای مثال، چاپ سه‌بعدی است."
اما همچنین می‌تواند به درک اساسی‌تر از خواص میرایی مواد مصنوعی و سیستم‌های طبیعی امکان دهد: به‌عنوان‌مثال، میوه‌های بزرگ و سنگینی وجود دارند که از ارتفاعات زیاد از درختان سقوط می‌کنند اما آسیبی ندیده‌اند. طبیعت در اینجا به عنوان یک الگو عمل می‌کند و فنرهای مولکولی می‌توانند به درک بهتر و تقلید از چنین سیستم‌هایی کمک کنند.
بنابراین، تلاش‌های آینده بر سازگاری فنرهای نیروی مولکولی برای استفاده در پلاستیک‌های مختلف متمرکز خواهد شد. این امر مستلزم تلاش‌های مشترک با سایر گروه‌های تحقیقاتی و استفاده از روش‌های به کمک کامپیوتر است.
لینک خبر:
https://phys.org/news/2021-08-visualizing-stress-plastics.html