حسنًا، دعنا نستمتع قليلًا. اليوم نحن نتعمق في البلاستيك المقولب بالحقن. الأقوياء، الأقوياء.
نعم، وسوف تتفاجأ بعدد الأماكن التي تظهر فيها هذه الأشياء. مثلا، نحن نتحدث عن كل شيء من محركات السيارات إلى المركبات الفضائية.
لا تمزح. حسنًا، لدينا هذه المقالة الفنية. يطلق عليه أقوى البلاستيك المصبوب بالحقن الذي يجب أن تفكر فيه. همم. ومجرد القشط من خلال ذلك. رائع. الاشياء البرية.
إنها. إنه حقا مجال رائع. وكما تعلمون، أروع شيء هو أن كل واحدة منها لديها بنية جزيئية فريدة تمنحها قوتها الخاصة. يبدو الأمر كما لو أن كل واحد لديه قوة خارقة خاصة به.
أنا أحب ذلك. حسنًا، فلنتعرف على المتنافسين لدينا. أولًا، لدينا مادة البولي أميد، المعروفة أيضًا.
كما النايلون سنويا. نعم، هذا هو. هذا هو العمود الفقري. إنها تتمتع بقوة شد لا تصدق، تصل إلى 80 ميجا باسكال.
انتظر ، 80 ميجا باسكال؟ بالنسبة لأولئك منا الذين لا يتحدثون الهندسة، ماذا يعني ذلك في الواقع؟
تخيل أنك تحاول قطع كابل فولاذي. هذا هو نوع القوة التي يمكن أن يتحملها البوليميد.
حسنا، الآن هذا مثير للإعجاب. إذن، أين ترى مادة البوليميد أثناء عملها؟
حسنًا، فكر في التروس والآلات الثقيلة أو حتى الأجزاء التي تدعم الجسر المعلق. أنت بحاجة إلى شيء قوي وموثوق، والبولي أميد يوفر ذلك. كما أنها مقاومة للتآكل بشكل لا يصدق.
لذا فالأمر لا يتعلق فقط بالقوة الخام. يمكنه التعامل مع الاحتكاك المستمر أيضًا.
قطعاً. وهذا ما يجعلها مثالية لأشياء مثل التروس والبكرات، حيث يكون لديك أجزاء تحتك باستمرار ببعضها البعض.
حسنًا، هذا منطقي. ماذا عن كفاءة استهلاك الوقود في السيارات؟
أوه نعم. كما تعلمون، فهو يلعب في الواقع دورًا رئيسيًا في جعل السيارات أكثر كفاءة في استهلاك الوقود.
انتظر، حقا؟ كيف يفعل ذلك؟
حسنًا، لأنه قوي جدًا وخفيف الوزن، فهو يستخدم في أجزاء المحرك، على وجه التحديد، مثل مشعب السحب. ومن خلال استبدال المواد الثقيلة، فإنه يساعد على تقليل الوزن الإجمالي للسيارة، مما يؤدي إلى استهلاك الوقود بشكل أفضل.
لذلك فهي مثل العضلات الصديقة للبيئة في عالم البلاستيك. أحبها. حسنًا، إلى منافسنا التالي. البولي، أو PC للاختصار.
الآن هذا، هذا هو نجم مقاومة الصدمات الخاص بك. فكر في المرة الأخيرة التي أسقطت فيها هاتفك ولم يتحطم إلى مليون قطعة. يمكنك أن تشكر البولي كربونات على ذلك. يمكن أن تصل قوة تأثيرها إلى 90 كيلوجول من الخطوط.
حسنًا، يجب أن أسأل. ماذا يعني 90 كيلوجول حتى؟ ارسم لي صورة.
تخيل أن قطعة من هذا البلاستيك يتم ضربها بمطرقة. يمكن للبولي كربونات أن يمتص تلك الطاقة دون أن يتشقق، ولهذا السبب يتم استخدامه في معدات السلامة مثل الخوذات، وحتى الزجاج المضاد للرصاص.
مستحيل. لذلك لا يتعلق الأمر فقط بحماية شاشة هاتفك. هذه الاشياء خطيرة.
إنه أمر صعب للغاية، هذا أمر مؤكد. والأمر المثير للاهتمام هو أنها ليست قوية فحسب، بل مرنة أيضًا، ولهذا السبب يتم استخدامها في أشياء مثل عدسات النظارات، حيث تحتاج إلى مزيج من المتانة والوضوح.
حسنا، هذا البرية جدا. حسنًا، أنا مستعد لنجمنا البلاستيكي القادم. ماذا حصلنا؟
التالي هو البولي أوكسي ميثيلين، أو POM للاختصار. ربما لم تسمع به من قبل، لكنه يعمل بجد في العديد من التطبيقات.
أوه، أنا أحب قصة المستضعف. أخبرني المزيد.
حسنًا، ما يجعل البولي أوكسي ميثيلين مميزًا هو صلابته واحتكاكه المنخفض بشكل لا يصدق. فكر في الأمر كآلة تشحيم ذاتي. يمكنه التعامل مع الحركة المستمرة دون أن يتآكل.
لذا فإن الأمر كله يتعلق بالتشغيل السلس. أين ستجد هذا في العمل؟
أم، فكر في تعديلات المقعد في سيارتك. إنهم بحاجة إلى التحرك بسلاسة وموثوقية في كل مرة تستخدمونها. وغالبًا ما يكون البولي أوكسي ميثيلين هو المادة التي تحدث ذلك. كما أنها تستخدم في محامل التروس، وحتى الأحزمة الناقلة.
لذلك قد لا يكون لديه نفس القوة الغاشمة مثل مادة البولي أميد، لكنه يتمتع بالدقة والبراعة. أنا أحفرها. حسنًا، لدينا قطعة بلاستيكية أخرى لنلتقي بها، أليس كذلك؟
يمين. أخيرًا، ولكن بالتأكيد ليس آخرًا، لدينا إيثر البوليفينولين، أو PPO للاختصار. هذا. هذا يضحك في مواجهة درجات الحرارة المرتفعة.
نحن نتحدث عن البطل المقاوم للحرارة.
بالضبط. فهو يحافظ على قوته وشكله حتى في درجات الحرارة الشديدة، مما يجعله مثاليًا للأجزاء التي تتعرض لحرارة المحرك أو المستخدمة في المكونات الكهربائية التي تسخن.
انتظر، انتظر. إذن أنت تخبرني أن هذا البلاستيك يمكنه تحمل وجوده بالقرب من محرك هادر ولا يذوب في بركة؟
يمكنه تحمل بعض الحرارة الشديدة، هذا أمر مؤكد. غالبًا ما يتم استخدامه في أشياء مثل أقواس خزان مياه السيارات والموصلات الكهربائية حيث قد تفشل المواد البلاستيكية الأخرى ببساطة.
حسنًا، هذا أمر لا يصدق. لذلك التقينا بالمتنافسين الأربعة. مادة البولي أميد، العمود الفقري. البولي كربونات، بطل التأثير. بوليوكسي ميثيلين، المشغل السلس. والبولي فينيلين الايثيريوم البطل المقاوم للحرارة.
إنها تشكيلة رائعة. كل واحد يجلب لعبته إلى عالم علوم المواد.
إذن إلى أين نتجه من هنا؟ والآن بعد أن التقينا بهذه القوى البلاستيكية، كيف يمكننا أن نعرف أي منها هو الخيار الصحيح لوظيفة معينة؟
هذا هو السؤال مليون دولار. وهذا ما سنغوص فيه بعد ذلك.
أنا مدمن مخدرات بالفعل.
مرحبًا بكم مرة أخرى في الغوص العميق في عالم أقوى المواد البلاستيكية المصبوبة بالحقن.
حسنًا، لقد التقينا بمنافسينا. لقد سمعنا عن خصائصها المذهلة. لكن الآن أشعر بالحكة للتعمق أكثر. أريد أن أعرف ما الذي يجعل هذه المواد البلاستيكية مميزة على المستوى الجزيئي.
حسنا، دعونا فك ذلك. هل تذكرون كيف تحدثنا عن أن كل مادة بلاستيكية لها قوة خارقة خاصة بها بفضل تركيبها الجزيئي الفريد؟ حسنًا، حان الوقت لتكبير الصورة ورؤية تلك القوى العظمى أثناء عملها.
أنا على استعداد لبلدي المقربة. لنبدأ مع مادة البولي أميد PA، وهي العمود الفقري الذي تحدثنا عنه سابقًا. ما هو السر وراء قوتها المذهلة؟
تخيل سلاسل صغيرة كلها مرتبطة ببعضها البعض، وتشكل شبكة قوية للغاية. هذا هو ما يحدث أساسًا داخل مادة البولي أميد. ترتبط هذه السلاسل معًا بواسطة قوى قوية تسمى الروابط الهيدروجينية.
لذا فالأمر لا يتعلق فقط بالمادة نفسها. يتعلق الأمر بكيفية تنظيم تلك الجزيئات.
بالضبط. تعمل هذه الروابط الهيدروجينية مثل الغراء المجهري، حيث تربط كل شيء معًا بإحكام. وهذا ما يمنح مادة البولي أميد قوة الشد العالية وقدرتها على تحمل كل هذا التآكل.
حسنًا، هذا منطقي. وهذا يفسر سبب كونها جيدة جدًا لأشياء مثل التروس والبكرات. لكني أتذكر أنك ذكرت أيضًا أنه يستخدم في محركات السيارات. يبدو هذا نوعًا من الجنون بالنظر إلى الحرارة التي ينطوي عليها الأمر.
أنت على حق. تصبح المحركات ساخنة بشكل لا يصدق. لكن تلك الروابط الهيدروجينية القوية والبولي أميد، تعطيه أيضًا نقطة انصهار عالية. يمكنه تحمل الحرارة دون أن يفقد شكله أو قوته.
لذا فهي مثل سلسلة مقاومة للحرارة تحمي المحرك الآن. هذا رائع جدًا. حسنًا، ماذا عن الكمبيوتر الشخصي المصنوع من البولي كربونات، بطل مقاومة الصدمات؟ كيف تمكنت من عدم التحطم إلى مليون قطعة عندما تسقط شيئًا ما؟
فكر في البولي كربونات باعتباره زنبركًا مرنًا على المستوى الجزيئي. لديها هذه السلسلة الطويلة مثل الجزيئات التي يمكنها التحرك والانحناء دون أن تنكسر. لذا، عند حدوث اصطدام، يمكن لهذه السلاسل أن تمتص الطاقة وتوزعها، مما يمنع المادة من التشقق.
لذا فإن الأمر لا يتعلق بالصلابة بقدر ما يتعلق بالسير مع التدفق.
بالضبط. هذه المرونة هي المفتاح لمقاومة التأثير. وأنت تعرف ما هو الشيء الرائع الآخر في البولي كربونات؟ انها شفافة.
انتظر، على محمل الجد؟ إذن المادة التي تحمي دروع مكافحة الشغب هي أيضًا ما يستخدم في النظارات؟
لقد حصلت عليه. أشياء متعددة الاستخدامات. وبالحديث عن تعدد الاستخدامات، فلننتقل إلى البولي أوكسي ميثيلين أو بوم.
هذا هو الذي كان يعمل بجد في كل تلك التطبيقات، أليس كذلك؟ المشغل السلس.
هذا هو واحد. الآن، على عكس السلاسل المرنة المصنوعة من البولي كربونات. يحتوي البولي أوكسي ميثيلين على بنية جزيئية أكثر إحكامًا. تتجمع الجزيئات معًا مثل جدار من الطوب منظم تمامًا. وهذا يمنحها صلابة لا تصدق واستقرار الأبعاد.
حسنًا، لن ينحني أو ينثني كثيرًا، ولكن ماذا عن خصائص التشغيل السلسة التي تحدثنا عنها سابقًا؟
حسنًا، نظرًا لأن هذه الجزيئات معبأة بإحكام شديد، فليس هناك سوى مساحة صغيرة جدًا لها للتحرك. وهذا يعني أن البولي أوكسي ميثيلين لديه معامل احتكاك منخفض بشكل لا يصدق. إنه ينزلق بسهولة على الأسطح الأخرى.
لا، إنها مثل آلة التشحيم الذاتي، فهي زلقة بشكل طبيعي. وهذا أمر منطقي تمامًا بالنسبة لأشياء مثل التروس والمحامل، حيث تحتاج إلى الحد الأدنى من التآكل.
بدقة. ولأنه يحتفظ بشكله بشكل جيد، فإنه يستخدم أيضًا في الأدوات الدقيقة والأجهزة الطبية حيث يمكن أن تكون التغييرات الصغيرة في الأبعاد مشكلة.
حسنًا، لدينا قطعة بلاستيكية أخرى لنتعمق فيها. يمين. إيثر البوليفينولين. الذي يمكنه تحمل الحرارة الشديدة.
نعم، PPO. الآن، التركيب الجزيئي لهذا النوع أكثر تعقيدًا بعض الشيء، لكن مفتاح مقاومته للحرارة يكمن في شيء يسمى الحلقات العطرية.
حلقات عطرية. هل يجعلون رائحة البلاستيك جيدة؟
ليس تماما. فكر فيها على أنها لبنات بناء مستقرة بشكل لا يصدق داخل البنية الجزيئية. هذه الحلقات قوية بشكل لا يصدق ومقاومة للحرارة، مما يسمح لإيثر البوليفينولين بتحمل درجات الحرارة التي من شأنها أن تذيب المواد البلاستيكية الأخرى.
لذا فالأمر يشبه وجود درع جزيئي يحميه من الحرارة. وأعتقد أن هذا هو سبب استخدامه في أجزاء المحرك والمكونات الكهربائية.
لقد حصلت عليه. يمكنه التعامل مع الحرارة الشديدة دون أن ينهار أو يفقد سلامته الهيكلية.
رائع. هذا رائع. لقد انتقلنا من الحديث عن الأشياء اليومية إلى استكشاف العالم المجهري للجزيئات. وكل ذلك متصل.
إنه لأمر مدهش حقًا كيف يمكن لترتيب هذه الجزيئات الصغيرة أن يكون له مثل هذا التأثير الكبير على خصائص المواد.
حسنًا، لقد تعرفنا حقًا على المتنافسين على البلاستيك على مستوى حميمي. لقد رأينا قوتهم الخارقة في العمل. لكن لا يسعني إلا أن أتساءل، كيف يمكننا أن نقرر أي نوع من البلاستيك هو المناسب لوظيفة معينة؟
هذا سؤال عظيم. وهي القطعة المثالية للجزء الأخير من غوصنا العميق.
أنا مستعد لذلك. حسنًا، لقد تعمقنا في البنية الجزيئية. لقد رأينا هذه القوى العظمى في العمل. لكن الآن أفكر بشكل عملي، إذا كنت سأبدأ مشروعًا يحتاج إلى إحدى هذه المواد الرائعة، كيف أعرف أي منها هو الاختيار الصحيح؟
انها مثل. إنه مثل وجود فريق من الأبطال الخارقين، كل منهم لديه مهاراته الفريدة. لن ترسل سوبرمان لنزع فتيل قنبلة. يمكنك الاتصال بباتمان.
يمين.
وينطبق نفس المبدأ على المواد البلاستيكية. يعتمد اختيار الشخص المناسب على مطابقة نقاط قوته مع متطلبات الوظيفة.
حسنًا، حسنًا، هذا التشبيه منطقي. لذلك المشي لي من خلال ذلك. ما هي العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اتخاذ هذا القرار؟
لذا فإن الخطوة الأولى هي تحديد متطلباتك. ما هي الأشياء التي يجب أن تمتلكها لمشروعك؟ حسنًا، هل تحتاج إلى شيء يمكنه تحمل القوة الشديدة مثل مادة البولي أميد، أم أنك تعطي الأولوية لمقاومة الصدمات كما هو الحال مع البولي كربونات؟
لذلك يتعلق الأمر بمعرفة الوظيفة الأساسية للمادة. ما هي وظيفتها الرئيسية ستكون؟
بالضبط. ثم عليك أن تفكر في البيئة التي ستعمل فيها. هل ستتعرض لدرجات حرارة عالية؟ الرطوبة والمواد الكيميائية. هذه العوامل يمكن أن تؤثر بشكل كبير على أداء البلاستيك.
حسنًا، لن تستخدم البلاستيك الذي يمتص الماء في البيئة البحرية.
صحيح، حصلت عليه. أو إذا كنت تصمم شيئًا لجهاز طبي، فأنت بحاجة إلى بلاستيك يمكن تعقيمه ولا يتفاعل سلبًا مع جسم الإنسان.
يمين. التوافق الحيوي ضخم في تلك المواقف. لذلك لدينا بيئة وظيفية. ماذا بعد؟
أنظمة. اعتمادًا على مجال عملك وتطبيقك، قد تكون هناك معايير محددة يجب أن تستوفيها المادة.
يمين.
على سبيل المثال، إذا كنت تصمم حاوية طعام، فيجب أن يكون البلاستيك صالحًا للطعام ومتوافقًا مع لوائح إدارة الغذاء والدواء.
هذا منطقي. أنت لا تريد أي تلوث بلاستيكي عرضي في غداءك. لذلك لدينا لوائح البيئة الوظيفية. أي شيء آخر؟
الأشياء العملية والتكلفة والتوافر.
يمين.
بعض المواد البلاستيكية أكثر تكلفة أو أصعب في الحصول عليها من غيرها. يتعلق الأمر بإيجاد تلك البقعة الرائعة حيث يلتقي الأداء العملي.
يمين. لأنه حتى البلاستيك الأكثر روعة لن يكون مفيدًا إذا لم تتمكن من الحصول عليه بالفعل. حسنًا، هذا كله منطقي. الآن أريد أن أعود لزيارة المتنافسين الأربعة وأرى كيف يتنافسون مع بعضهم البعض في مقارنة وجهاً لوجه. لنبدأ بالبوليميد. وما هي أهم نقاط قوته وضعفه؟
حسنًا، يعتبر البوليميد بمثابة جهاز موثوق به من جميع النواحي. إنها تتمتع بقوة شد ممتازة، وقوية، ومقاومة للتآكل، وخفيفة الوزن نسبيًا، ويمكنها تحمل الحرارة.
إنها مثل الأداة المتعددة في عالم البلاستيك. ولكن يجب أن تكون هناك مقايضة في مكان ما، أليس كذلك؟ ما الفائدة؟
حسنًا، على الرغم من قوتها، إلا أنها ليست مقاومة للصدمات مثل البولي كربونات ويمكن أن تكون عرضة لامتصاص الرطوبة، مما قد يمثل مشكلة في بيئات معينة.
حسنًا، ربما لا يكون الخيار الأفضل لهيكل القارب. فهمتها. ماذا عن البولي كربونات؟ ماذا ننظر هناك.
البولي كربونات هو البطل بلا منازع لمقاومة الصدمات. يمكنه امتصاص وتوزيع الطاقة بشكل لا مثيل له. بالإضافة إلى أنها شفافة، مما يجعلها خيارًا رائعًا لأشياء مثل السلامة ونظارات GL والأقنعة.
لكني أتذكر أنك ذكرت أنه يمكن خدشه بسهولة نسبيًا. كم من الجانب السلبي هو ذلك؟
ذلك يعتمد على التطبيق. بالنسبة لشيء مثل درع مكافحة الشغب، فإن الخدوش ليست مشكلة كبيرة. ولكن إذا كنت تصنع عدسات النظارات، فستحتاج إلى التفكير في طلاء مقاوم للخدش.
مثير للاهتمام. حسنًا، لنتحدث عن البولي أوكسي ميثيلين. الأمر كله يتعلق بالتشغيل السلس، أليس كذلك؟
قطعاً. صلابته، والاحتكاك المنخفض واستقرار الأبعاد تجعله مثاليًا للهندسة والتطبيقات الدقيقة حيث تحتاج الأشياء إلى التحرك بسلاسة وموثوقية على مدى فترات طويلة.
لكن أعتقد أنه ليس الأقوى بين المجموعة.
أنت على حق. إنها ليست مصممة للقوة الغاشمة. إذا كنت بحاجة إلى تحمل الأحمال الثقيلة أو الصدمات، فسيكون البولي أميد أو البولي كربونات خيارًا أفضل. ومن الجدير بالذكر أن مقاومته للحرارة ليست عالية مثل إيثر البوليفينولين.
عادلة بما فيه الكفاية. على ما يرام. وأخيرًا وليس آخرًا، دعونا نقوم بتفكيك إيثر البوليفينولين، وهو الإيثر الذي يمكنه تحمل درجات الحرارة الحارقة. ما القصة هناك؟
هذه هي المادة التي تريدها. عندما تسخن الأشياء، فإنها تحافظ على قوتها وسلامتها حتى في درجات الحرارة المرتفعة، مما يجعلها مثالية لمكونات المحرك والموصلات الكهربائية وأي شيء آخر معرض للحرارة الشديدة.
إذًا فهو بمثابة الدرع الحراري لمشروعك؟
بالضبط. ولكن هناك بعض المقايضات. يمكن أن يكون أكثر تكلفة من المواد البلاستيكية الأخرى، ويمكن أن يكون من الصعب بعض الشيء معالجته، مما قد يزيد من التكلفة.
لذا فهو خيار الأداء العالي، لكنه يأتي مع ثمن باهظ.
هذه طريقة جيدة لوضعها. في النهاية، اختيار البلاستيك المناسب يشبه حل اللغز. تحتاج إلى الموازنة بين إيجابيات وسلبيات كل مادة والعثور على المادة التي تناسب المتطلبات الفريدة لمشروعك.
لقد كان هذا غوصًا عميقًا لا يصدق. أشعر وكأنني انتقلت من معرفة لا شيء تقريبًا عن المواد البلاستيكية إلى امتلاك فهم قوي لنقاط قوتها وضعفها وحتى شخصياتها الجزيئية.
لقد كان من دواعي سروري مشاركة هذه المعرفة معك. الأمر المثير حقًا هو أن عالم علم المواد يتطور باستمرار. من يدري ما هي المواد البلاستيكية الجديدة المذهلة التي سيتم تطويرها في المستقبل؟
هذه نقطة عظيمة. لذا، بينما ننتهي، ما هي النقطة الرئيسية التي تريد أن يتذكرها مستمعونا؟
أريدهم أن يتذكروا أن المواد مهمة. يمكن أن يؤدي اختيار المواد إلى نجاح أو فشل منتج أو مشروع أو حتى صناعة بأكملها. ومن خلال فهم خصائص المواد المختلفة، يمكننا فتح إمكانيات مذهلة وتشكيل مستقبل أفضل.
هذه فكرة قوية. شكرا لانضمامك لي في هذا الغوص العميق. لقد كان انفجارا.
وكان من دواعي سروري كل لي. حتى المرة القادمة، البقاء
