مواد پلاستیکی هوشمند به زودی به بازار خواهند آمد. این نوع محصولات به دلیل حساسیت بالای خود به عوامل محیطی همچون نور، رطوبت و میدان مغناطیسی، ویژگیهای منحصر به فردی دارند. حتی تغییرات جزئی در این محیطها میتواند منجر به تغییرات قابل توجهی در خصوصیات این پلاستیکها شود و به این ترتیب، پلیمرهایی با ویژگیهای فیزیکی کاملاً متفاوت نسبت به پلاستیکهای معمولی تولید شوند. تحقیقات علمی در زمینه تولید پلاستیکهای با دوام و مقاومتر نسبت به نمونههای موجود، نتایج جالبی را به نمایش گذاشته است. گروه پژوهشی دانشگاه تگزاس با الهام از طبیعت، روشی خاص را برای تولید این پلاستیکهای هوشمند به کار بردهاند که نور و کاتالیزورها در این فرآیند نقش کلیدی دارند.
این نوع پلاستیکها میتوانند به جای بسیاری از محصولات پلاستیکی رایج مورد استفاده قرار گیرند. ویژگی بارز آنها، توانایی تغییر سختی و انعطافپذیری بسته به شرایط محیطی است. این پلیمرها میتوانند در یک محیط به حالت سخت و غیرقابل انعطاف درآیند و در محیط دیگر قابلیت کشسانی و انعطافپذیری بالاتری داشته باشند. این ویژگیها باعث میشود که پلاستیکهای هوشمند برای ساخت قطعات الکترونیکی، دستگاههای پزشکی پیشرفته و مواد مقاوم و انعطافپذیر در حوزه رباتیک بسیار مناسب باشند.
پلیمرهای هوشمند به گونهای طراحی شدهاند که با تغییر نور، ساختار آنها از لحاظ سفتی یا کشسانی تغییر کند. برای تولید این نوع مواد، آزمایشهایی بر روی مونومرهای حساس به نور با استفاده از کاتالیزورها انجام شده است. نتایج نشان میدهد که در مناطق پرنور، پلاستیک به حالت سختتر تغییر مییابد، در حالی که در مناطق تاریک، ماده به حالت نرم و کشسان باقی میماند. این قابلیتها به طور همزمان در یک ماده وجود دارد.
در سال 2016، محققان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) به همراه دانشگاههای یونسی، گنت و موسسه تحقیقات و مهندسی مواد سنگاپور، توانستند تراشههای حافظه مغناطیسی را به طور مؤثر در ماده پلاستیکی PET (پلیاتیلن ترفتالات) ادغام کنند.
PET به دلیل انعطافپذیری بالا، میتواند به اشکال مختلف تغییر کند بدون اینکه به اجزای الکترونیکی آسیب بزند. این ویژگی برای ادغام تراشههای حافظه مغناطیسی، که نقش مهمی در ذخیرهسازی و پردازش دادهها دارند، بسیار حائز اهمیت است. سیستم توسعه یافته توسط NUS بر اساس حافظه دسترسی تصادفی با مقاومت مغناطیسی (MRAM) کار میکند و از یک اتصال تونل مغناطیسی مبتنی بر اکسید منیزیم (MTJ) بهره میبرد.
MTJ وظیفه ذخیرهسازی دادهها را به عهده دارد. یانگ هیونسو، پژوهشگر ارشد و دانشیار در دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه NUS، اظهار داشته که مقاومت مغناطیسی تونل زنی این دستگاه میتواند تا 300 درصد افزایش یابد، و آن را به ماشینی با قدرت فوقالعاده تشبیه میکند. MRAM بهطور کلی نسبت به حافظه دسترسی تصادفی (RAM) مزایای قابل توجهی دارد از جمله حفظ اطلاعات حتی در صورت قطع برق، سرعت پردازش بالا و مصرف انرژی پایین.
برای مشاهده، خرید و استعلام قیمت گالن 20 لیتری پلاستیکی، روی لینک زرد بزنید
پلیمرهای هوشمند، محصولاتی هستند که به لطف پیشرفتهای فناوری و هوش مصنوعی به وجود آمدهاند و در حال حاضر به طور چشمگیری از مواد پلاستیکی معمولی مقاومترند. این پلیمرها میتوانند به عنوان جزء اصلی در طراحی و ساخت رباتهای پیشرفته مورد استفاده قرار گیرند. در این رباتها، قطعات مختلف الکترونیکی و مکانیکی میتوانند از این مواد جدید بهرهبرداری کنند. برای مثال، استفاده از پلیمرهای هوشمند در بازوهای ربات، موجب افزایش مقاومت و قدرت عملکرد آنها میشود. جالبتر اینکه این بازوها میتوانند با تغییرات نوری مختلف واکنشهای متفاوتی از خود نشان دهند و ویژگیهای نرمی و سختی آنها بر اساس شرایط محیطی تغییر میکند.
علاوه بر این، پلیمرهای هوشمند در تولید محصولات حسی که به ریزتراشهها مرتبط هستند نیز کاربرد دارند. برخلاف مواد سرامیکی که به دلیل شکنندگی بالا به کار میروند، این پلاستیکهای هوشمند دوام و عملکرد بهتری را ارائه میدهند و از نظر شکنندگی نیز مشکلی ایجاد نمیکنند.
پلاستیکهای هوشمند نقش کلیدی در پیشرفتهای پزشکی دارند و به ویژه در توسعه فناوریهای بالینی مدرن اهمیت بالایی پیدا کردهاند. با رشد روزافزون الکترونیکهای هیبریدی انعطافپذیر، محققان به تازگی از ویژگیهای منحصر به فرد این مواد برای طراحی روشهای درمانی شخصیسازی شده و بهبود جذب داروها در درمان سرطان بهرهبرداری کردهاند.
این نوع پلاستیکها کاربردهای گستردهای در ساخت اجزای الکترونیکی قابل انعطاف در زمینه پزشکی دارند. متخصصان پزشکی و جراحان به شدت از این فناوریها استقبال کردهاند، چرا که پلیمرهای هوشمند میتوانند به عنوان حسگرهای پوستی مورد استفاده قرار گیرند. به عنوان نمونه، این حسگرها قادر به پایش و شبیهسازی سیگنالهای فیزیولوژیکی مانند دما و استرس هستند و میتوانند در شرایطی مانند بررسی با اشعه ایکس عملکرد بسیار موثری از خود نشان دهند.
پیشنهاد مطالعه: کاهش ضایعات پلاستیکی چگونه امکان پذیراست؟
پلاستیکها به طور سنتی به عنوان مواد عایق شناخته میشوند و ویژگیهای رسانایی ندارند، اما پلیمرهای هوشمند با واکنش به نور و شرایط محیطی به طور متفاوتی عمل میکنند. این نوع پلیمرها به دلیل ویژگیهای منحصر به فردشان میتوانند در ساخت و ساز به کار گرفته شوند. از جمله ویژگیهای جالب این مواد، خاصیت آبگریزی آنهاست که باعث کاهش جذب آلودگی، باکتری و ویروس میشود، و این امر آنها را برای تولید محصولات بهداشتی بسیار مناسب میکند.
پلاستیکهای هوشمند به طور قابل توجهی مقاومتر از پلاستیکهای معمولی هستند و در ساخت و سازهای مدرن کاربردهای زیادی دارند. این مواد به واکنشهای مختلف در شرایط متفاوت حساس هستند و میتوانند به جای موادی مانند شیشه و فلز که ممکن است در برخی شرایط کارایی لازم را نداشته باشند، مورد استفاده قرار گیرند.
مهندسان عمران به دنبال این مواد برای افزایش استحکام و دوام سازهها هستند. این مواد به ویژه در اجزای ساختاری مانند میلهها و تیرها که با پلیمرهای مبتنی بر SRP تولید میشوند، مقاومت بالاتری را ارائه میدهند. همچنین، پلیمرهای هوشمند میتوانند به عنوان سیستمهای کنترل ارتعاش در ساختمانها عمل کنند و در هنگام زلزله، به حفظ یکپارچگی ساختاری کمک کنند.
پژوهشها در زمینه توسعه پلاستیکهای هوشمند همچنان ادامه دارد و امید است که در آینده نزدیک، این تکنولوژیهای نوین به پیشرفتهای بیشتری دست یابند.