آیا متوجه شده اید که بعد از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور خورشید و آب و هوا، نشانه های پلاستیکی، نیمکت های پارک و یا نمای ساختمان ها به تدریج زرد می شوند، شکننده می شوند و شکاف های ظریف ایجاد می کنند؟این پدیده، که در علوم مواد به عنوان "فوتودرگراسیون" شناخته می شود، نشان دهنده یک نبرد مداوم بین پلاستیک و اشعه ماوراء بنفش (UV) است.انتخاب مواد پلاستیکی بسیار فراتر از زیبایی شناسی است. این یک تصمیم استراتژیک است که انتخاب های اشتباه می تواند منجر به جایگزینی و نگهداری گران قیمت با وجود صرفه جویی های اولیه شود..
در هسته ی خود، پلاستیک ها از مولکول های پلیمر زنجیره ای طولانی تشکیل شده اند.این زنجیره های مولکولی یا از طریق شکستن (شکستن) یا پیوند متقابل (بستگی بیش از حد)تصور کنید که اشعه های UV به عنوان قیچی های میکروسکوپی هستند که به طور مداوم ساختار مولکولی مواد را قطع می کنند:
- تغییر رنگ:اکسیداسیون رنگدانه ها یا خود پلیمر منجر به زرد شدن و از دست دادن درخشش می شود
- ضعف ساختاری:زنجیره های مولکولی شکسته مقاومت در برابر ضربه را کاهش می دهند و باعث شکستگی های شکننده می شوند
- تخریب سطح:یکپارچگی مواد شکست می خورد، که منجر به پودر شدن و شکستن داخلی شتاب می شود
همه پلاستیک ها به طور مساوی در برابر نور خورشید قرار نمی گیرند. "مواد با ثبات UV" درجه مهندسی مقاومت ذاتی دارند:
- آکریلیک (PMMA):استاندارد طلایی برای کاربردهای بیرونی شفاف، حفظ شفافیت بدون زرد شدن
- PVDF:پوشش های فلوراید پلی وینیلیدین بی حرمت شیمیایی استثنایی را برای استفاده معماری فراهم می کند
- Ultem®:پلی اتیریمید تحمل دمای بالا را با مقاومت در برابر تشعشعات ترکیب می کند
- PTFE:"پادشاه پلاستیک" (تفلون) در شرایط محیط زیست شدید پایدار است
برای پلاستیک هایی که نیاز به حفاظت بیشتر دارند، مهندسان از این استراتژی های دفاعی استفاده می کنند:
- تثبیت کننده های UV:افزونه هایی مانند استیبلایزر های نور آمینه مانع (HALS) تشعشعات مضر را به گرما بی ضرر تبدیل می کنند
- اکستروژن مشترک:لایه های بیرونی محافظ با جذب کننده های UV متمرکز به عنوان کرم ضد آفتاب مولکولی عمل می کنند
- پوشش های کاربردی:موانع اسپری شده راه حل های بازسازی ساختارهای موجود را فراهم می کنند
انتخاب استراتژیک مواد مستلزم ارزیابی سه ابعاد حیاتی است:
- عوامل محیطی:شدت اشعه UV (در ارتفاع بالا در مقابل دره های شهری) ، قرار گرفتن در معرض نمک و دمای شدید را ارزیابی کنید
- الزامات عملکردی:اولویت شفافیت نوری برای صفحه نمایش در مقابل قدرت مکانیکی برای اجزای حمل بار
- اقتصاد چرخه زندگی:محاسبه کل هزینه های مالکیت مواد مقاوم در برابر اشعه UV اغلب در دراز مدت ارزان تر هستند
از آویز های دریایی تا غشاهای معماری، هر کاربرد بیرونی نیازمند راه حل های مواد سفارشی است.مهندسان می توانند ساختارهایی را بسازند که با حفظ ویژگی های عملکردی اصلی خود، به دهه ها مجازات زیست محیطی مقاومت کنند..