خواص حافظه شکلی نانوکامپوزیت بر پایه پلی‌یورتان-نانوصفحه گرافن

فرضیه: به دلیل خواص منحصر به‌فردی از قبیل چگالی کم، قیمت مناسب، تغییرشکل‌پذیری زیاد و فراوش‌پذیری آسان، پلیمرهای حافظه شکلی کاربردهای بسیار زیادی را در صنایع مختلف پیدا کرده‌اند. در این پژوهش، خواص حافظه شکلی نانوکامپوزیت‌های بر پایه پلی‌یورتان-نانوصفحه گرافن بررسی شده است. فرضیه اصلی در این پژوهش بهبود عملکرد حافظه شکلی با افزودن نانوصفحه‌های گرافن بود.  روش‌ها: ابتدا، دو نمونه پلی‌یورتان با فرمول‌بندهای مختلف برای تهیه نمونه‌ها با قطعه‌های سخت مختلف سنتز شدند. سپس، نانوکامپوزیت دارای گرافن از آن‌ها با روش محلولی تهیه شد. دو ساختار متفاوت از پلی‌یورتان با ترکیب درصدهای متفاوت فاز سخت مختلف (24.4 و %23.9) تهیه شدند. آزمون‌های طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (ftir)، میکروسکوپی الکترون پویشی (sem)، گرماسنجی پویشی تفاضلی (dsc)، بازیابی و ثبات شکلی (به‌عنوان شاخص‌های عملکرد حافظه شکلی) برای بررسی سنتز و خواص پلی‌یورتان و رفتار حافظه شکلی نمونه‌ها به‌کار گرفته شدند. یافته‌ها: طیف‌های ftir نشان داد، پلی‌یورتان با موفقیت سنتز شده است. ریزنگارهای sem پراکنش خوب نانوصفحه‌های گرافن را در ماتریس پلی‌یورتان تایید کرد که تقریباً عاری از وجود کلوخه‌ها و انبوهش ذرات بودند. هیچ پیک ‌مشخصه‌ای از ذوب و بلورینگی در دمانگاشت‌های dsc برای نمونه‌های پلی‌یورتان بر پایه تولوئن دی‌ایزوسیانات دیده نشد. بدین معنی که پلی‌یورتان سنتزشده بدون ساختارهای بلوری و منظم بوده و کاملاً بی‌شکل است. در حالی که نمونه‌های پلی‌یورتان بر پایه هگزامتیلن دی‌ایزوسیانات پیک‌های مشخصی در هر دو مرحله رفت و برگشت آزمون dsc نشان دادند که می‌تواند حاکی از جدایی فاز بارز بین نواحی سخت و نرم و تشکیل ساختار بلوری باشد. مقادیر بازیابی و ثبات شکلی نمونه‌ها در محدوده %90-70 بود. مقایسه این مقادیر  برای نمونه‌های خالص و نانوکامپوزیت نشان داد، با افزایش نانوصفحه‌های گرافن قابلیت بازیابی و ثبات شکلی بهبود یافته است.

Shape Memory Properties of Polyurethane/Graphene Nanoplatelets Nanocomposite

Hypothesis: Due to the unique properties of shape memory polymers (SMPs) including low density, good price, high deformability, reproducibility, molecular tailoring and good processing many applications have found for these materials in different fields. Shape memory properties of the nanocomposite samples based on polyurethane/graphene nanoplatelet (GNp) were investigated. The improvement in performance of SMPs by adding graphene nanoplatelet is the main hypothesis of this study.Methods: At first, two types of polyurethane were synthesized using different formulations (for obtaining the samples with different hard segments) and then nanocomposites samples including GNp were produced through solution method.  Two different polyurethanes with hard segment contents of 23.9% and 24.4% were synthesized. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), shape fixity and shape recover values of the samples (as indices of shape memory properties) were employed to characterize the synthesis of polyurethane and performance of shape memory behavior of the nanocomposites.   Finding: The FTIR spectra showed that the formation of polyurethane was successfully accomplished. The SEM micrographs confirmed the good dispersion of nanoparticles in the matrix and there were no agglomerations and aggregation of particles. No characteristics peaks (crystallization and melting peaks) were observed in DSC thermograms for samples based on toluene diisocyanate which means the synthesized polyurethane was fully amorphous without crystalline and regular regions. While the samples based on hexamethylene diisocyanate showed the regular and crystalline regions. Shape fixity and shape recover values of the samples were in the range of 7090%. These indices were increased by GNp addition.