பாலியூரிதேன்: டீல்ஸ்-ஆல்டர் வினையை அடிப்படையாகக் கொண்ட பாலியூரிதேன் சுய-குணப்படுத்தும் பூச்சுகளின் மேற்பரப்புக் கடினத்தன்மை மற்றும் சுய-குணப்படுத்தும் பண்புகள் குறித்த ஆராய்ச்சி

வழக்கமான பாலியூரிதேன் பூச்சுகள் எளிதில் சேதமடையும் தன்மை மற்றும் சுய-குணப்படுத்தும் திறன்கள் இல்லாத பிரச்சனைக்குத் தீர்வு காணும் வகையில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் டீல்ஸ்-ஆல்டர் (DA) சைக்ளோஅடிஷன் வழிமுறையின் மூலம் 5 wt% மற்றும் 10 wt% குணப்படுத்தும் காரணிகளைக் கொண்ட சுய-குணப்படுத்தும் பாலியூரிதேன் பூச்சுகளை உருவாக்கினர். இதன் முடிவுகள், குணப்படுத்தும் காரணிகளைச் சேர்ப்பது பூச்சின் கடினத்தன்மையை 3%–12% வரை அதிகரிப்பதையும், 120 °C வெப்பநிலையில் 30 நிமிடங்களுக்குள் 85.6%–93.6% கீறல் குணப்படுத்தும் செயல்திறனை அடைவதையும், இதன் மூலம் பூச்சுகளின் சேவை ஆயுளைக் கணிசமாக நீட்டிப்பதையும் காட்டுகின்றன. இந்த ஆய்வு, பொறியியல் பொருட்களின் மேற்பரப்புப் பாதுகாப்பிற்கு ஒரு புதுமையான தீர்வை வழங்குகிறது.

பொறியியல் பொருட்கள் துறையில், பூச்சுப் பொருட்களில் ஏற்படும் இயந்திர சேதங்களைச் சரிசெய்வது நீண்ட காலமாக ஒரு பெரும் சவாலாக இருந்து வருகிறது. பாரம்பரிய பாலியூரித்தேன் பூச்சுகள் சிறந்த வானிலை எதிர்ப்புத்திறனையும் ஒட்டுதலையும் கொண்டிருந்தாலும், கீறல்கள் அல்லது விரிசல்கள் ஏற்பட்டவுடன் அவற்றின் பாதுகாப்பு செயல்திறன் வேகமாக குறைகிறது. உயிரியல் சுய-குணப்படுத்தும் வழிமுறைகளால் ஈர்க்கப்பட்டு, விஞ்ஞானிகள் மாறும் சகப்பிணைப்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட சுய-குணப்படுத்தும் பொருட்களை ஆராயத் தொடங்கியுள்ளனர். இதில், டீல்ஸ்-ஆல்டர் (DA) வினையானது அதன் மிதமான வினைச் சூழல்கள் மற்றும் சாதகமான மீள் தன்மை காரணமாக குறிப்பிடத்தக்க கவனத்தைப் பெற்றுள்ளது. இருப்பினும், தற்போதுள்ள ஆராய்ச்சி முதன்மையாக நேரியல் பாலியூரித்தேன் அமைப்புகளில் கவனம் செலுத்துவதால், குறுக்கு-இணைக்கப்பட்ட பாலியூரித்தேன் தூள் பூச்சுகளின் சுய-குணப்படுத்தும் பண்புகள் குறித்த ஆய்வில் ஒரு இடைவெளி ஏற்பட்டுள்ளது.

இந்த தொழில்நுட்பத் தடையை உடைப்பதற்காக, உள்நாட்டு ஆராய்ச்சியாளர்கள், ஃபியூரான்-மாலிக் அன்ஹைட்ரைடு மற்றும் ஃபியூரான்-பிஸ்மாலிமைடு ஆகிய இரண்டு DA குணப்படுத்தும் முகவர்களை ஒரு ஹைட்ராக்சிலேட்டட் பாலியெஸ்டர் ரெசின் அமைப்பில் புதுமையாக அறிமுகப்படுத்தி, சிறந்த சுய-குணப்படுத்தும் பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு பாலியூரிதேன் தூள் பூச்சை உருவாக்கினர். இந்த ஆய்வில், குணப்படுத்தும் முகவர்களின் கட்டமைப்பை உறுதிப்படுத்த ¹H NMR-ம், DA/ரெட்ரோ-DA வினைகளின் மீள் தன்மையைச் சரிபார்க்க வேறுபாட்டு ஸ்கேனிங் கலோரிமெட்ரி (DSC)-ம், மேலும் பூச்சுகளின் இயந்திரவியல் பண்புகள் மற்றும் மேற்பரப்பு குணாதிசயங்களை முறையாக மதிப்பிடுவதற்கு நானோஇன்டென்டேஷன் நுட்பங்கள் மற்றும் மேற்பரப்பு புரொஃபைலோமெட்ரி ஆகியவையும் பயன்படுத்தப்பட்டன.

முக்கிய சோதனை நுட்பங்களைப் பொறுத்தவரை, ஆய்வுக் குழு முதலில் இரண்டு-படி முறையைப் பயன்படுத்தி ஹைட்ராக்சில் கொண்ட DA குணப்படுத்தும் முகவர்களைத் தொகுத்தது. அதனைத் தொடர்ந்து, 5 எடை சதவீதம் மற்றும் 10 எடை சதவீதம் குணப்படுத்தும் முகவர்களைக் கொண்ட பாலியூரிதேன் தூள்கள் உருக்கிக் கலத்தல் மூலம் தயாரிக்கப்பட்டு, நிலைமின் தெளித்தல் முறையைப் பயன்படுத்தி எஃகுத் தளங்களின் மீது பூசப்பட்டன. குணப்படுத்தும் முகவர்கள் இல்லாத கட்டுப்பாட்டுக் குழுக்களுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம், பொருளின் பண்புகளின் மீது குணப்படுத்தும் முகவரின் செறிவின் தாக்கம் முறையாக ஆராயப்பட்டது.

1.NMR பகுப்பாய்வு குணப்படுத்தும் காரணியின் கட்டமைப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது

1H NMR நிறமாலைகள், அமீன் செருகப்பட்ட ஃபியூரான்-மாலிக் அன்ஹைட்ரைடு (HA-1) δ = 3.07 ppm மற்றும் 5.78 ppm இல் சிறப்பியல்பு DA வளைய உச்சங்களைக் காட்டியதையும், அதே சமயம் ஃபியூரான்-பிஸ்மாலிமைடு கூட்டுப்பொருள் (HA-2) δ = 4.69 ppm இல் ஒரு வழக்கமான DA பிணைப்பு புரோட்டான் சிக்னலைக் காட்டியதையும் வெளிப்படுத்தின, இது குணப்படுத்தும் முகவர்களின் வெற்றிகரமான தொகுப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது.

2.DSC வெப்பத்தால் மீளக்கூடிய பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது

குணப்படுத்தும் காரணிகளைக் கொண்ட மாதிரிகள், 75 °C வெப்பநிலையில் DA வினைக்கான அகவெப்ப உச்சங்களையும், 110–160 °C வரம்பில் ரெட்ரோ-DA வினைக்கான சிறப்பியல்பு உச்சங்களையும் வெளிப்படுத்தியதை DSC வளைவுகள் சுட்டிக்காட்டின. குணப்படுத்தும் காரணியின் உள்ளடக்கம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க உச்சத்தின் பரப்பளவு அதிகரித்தது, இது சிறந்த வெப்ப மீள்தன்மையை நிரூபிக்கிறது.

3.நானோ-உள்ளழுத்தச் சோதனைகள் கடினத்தன்மை மேம்பாட்டைக் காட்டுகின்றன

ஆழம்-உணரும் நானோஇண்டென்டேஷன் சோதனைகள், 5 wt% மற்றும் 10 wt% சரிசெய்யும் காரணிகளைச் சேர்ப்பது பூச்சின் கடினத்தன்மையை முறையே 3% மற்றும் 12% அதிகரித்ததை வெளிப்படுத்தின. சரிசெய்யும் காரணிகளுக்கும் பாலியூரிதேன் மேட்ரிக்ஸுக்கும் இடையில் உருவான குறுக்கு-இணைப்பு வலையமைப்பின் காரணமாக, 8500 நானோமீட்டர் ஆழத்தில் கூட 0.227 GPa என்ற கடினத்தன்மை மதிப்பு பராமரிக்கப்பட்டது.

4.மேற்பரப்பு உருவவியல் பகுப்பாய்வு

மேற்பரப்பு சொரசொரப்பு சோதனைகள், தூய பாலியூரிதேன் பூச்சுகள் அடி மூலக்கூறின் Rz மதிப்பை 86% குறைத்ததையும், அதே சமயம் சரிசெய்யும் காரணிகளைக் கொண்ட பூச்சுகளில் பெரிய துகள்கள் இருப்பதால் சொரசொரப்பு சற்று அதிகரித்ததையும் காட்டின. சரிசெய்யும் காரணித் துகள்களின் விளைவாக மேற்பரப்பு அமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்களை FESEM படங்கள் காட்சிப்பூர்வமாக விளக்கின.

5.கீறல் குணப்படுத்தும் செயல்திறனில் ஒரு திருப்புமுனை

ஒளியியல் நுண்ணோக்கி ஆய்வுகள், 10 எடை சதவீதம் குணப்படுத்தும் காரணியைக் கொண்ட பூச்சுகள், 120 °C வெப்பநிலையில் 30 நிமிடங்கள் வெப்பச் செயலாக்கம் செய்யப்பட்ட பிறகு, கீறலின் அகலம் 141 μm-லிருந்து 9 μm ஆகக் குறைந்து, 93.6% குணப்படுத்தும் செயல்திறனை அடைந்ததைக் காட்டின. இந்தச் செயல்திறன், நேரியல் பாலியூரித்தேன் அமைப்புகளுக்காக தற்போதுள்ள ஆய்வறிக்கைகளில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளதை விட குறிப்பிடத்தக்க அளவு சிறந்தது.

நெக்ஸ்ட் மெட்டீரியல்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட இந்த ஆய்வு, பல புதுமைகளை வழங்குகிறது: முதலாவதாக, உருவாக்கப்பட்ட DA-மாற்றியமைக்கப்பட்ட பாலியூரிதேன் தூள் பூச்சுகள், சிறந்த இயந்திரவியல் பண்புகளை சுய-குணப்படுத்தும் திறனுடன் இணைத்து, 12% வரை கடினத்தன்மை மேம்பாட்டை அடைகின்றன. இரண்டாவதாக, நிலைமின் தெளிப்புத் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு, குறுக்கு-இணைக்கப்பட்ட வலைப்பின்னலுக்குள் குணப்படுத்தும் முகவர்களின் சீரான பரவலை உறுதிசெய்து, பாரம்பரிய நுண்குமிழி நுட்பங்களில் காணப்படும் நிலைநிறுத்தல் துல்லியமின்மையைச் சரிசெய்கிறது. மிக முக்கியமாக, இந்தப் பூச்சுகள் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெப்பநிலையில் (120 °C) அதிக குணப்படுத்தும் திறனை அடைகின்றன, இது தற்போதுள்ள ஆய்வறிக்கைகளில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள 145 °C குணப்படுத்தும் வெப்பநிலையுடன் ஒப்பிடும்போது அதிக தொழில்துறைப் பயன்பாட்டை வழங்குகிறது. இந்த ஆய்வு, பொறியியல் பூச்சுகளின் சேவை ஆயுளை நீட்டிப்பதற்கான ஒரு புதிய அணுகுமுறையை வழங்குவதோடு மட்டுமல்லாமல், "குணப்படுத்தும் முகவரின் செறிவு–செயல்திறன்" உறவின் அளவுசார் பகுப்பாய்வின் மூலம், செயல்பாட்டுப் பூச்சுகளின் மூலக்கூறு வடிவமைப்பிற்கான ஒரு கோட்பாட்டு கட்டமைப்பையும் நிறுவுகிறது. குணப்படுத்தும் முகவர்களில் உள்ள ஹைட்ராக்சில் உள்ளடக்கம் மற்றும் யூரிடையோன் குறுக்கு-இணைப்பிகளின் விகிதத்தை எதிர்காலத்தில் மேம்படுத்துவது, சுய-குணப்படுத்தும் பூச்சுகளின் செயல்திறன் வரம்புகளை மேலும் விரிவுபடுத்தும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.