λεπτομέρειες ειδήσεων

Η αξιολόγηση της απόδοσης φραγμού οξυγόνου των πολυμερικών υλικών αποτελεί εδώ και καιρό μια δύσκολη εργασία για ερευνητές και μηχανικούς. Οι παραδοσιακές μέθοδοι είναι συχνά δυσκίνητες, χρονοβόρες και ευαίσθητες σε διάφορους παρεμβατικούς παράγοντες. Ωστόσο, μια νέα προσέγγιση που χρησιμοποιεί πολαρογραφία μπορεί να φέρει επανάσταση σε αυτόν τον τομέα.

Αυτό το άρθρο εξετάζει μια καινοτόμο μέθοδο για τον προσδιορισμό του συντελεστή διαπερατότητας οξυγόνου των πολυμερικών φιλμ σε υδατικά διαλύματα μέσω πολαρογραφικής μέτρησης. Ουσιαστικά, αξιολογεί την ικανότητα φραγμού οξυγόνου ενός υλικού μετρώντας πόσο γρήγορα το οξυγόνο διαπερνά τη μεμβράνη. Αυτή η τεχνική αντιμετωπίζει κομψά αρκετές προκλήσεις που είναι εγγενείς στις συμβατικές μεθόδους μέτρησης, καθιστώντας τη δοκιμή διαπερατότητας πιο αποτελεσματική και ακριβή.

Η πολαρογραφία είναι μια ηλεκτροχημική μέθοδος ανάλυσης που εξετάζει τη σχέση μεταξύ ρεύματος και τάσης κατά την ηλεκτρόλυση για την ανάλυση της σύνθεσης και της συγκέντρωσης μιας ουσίας. Σε αυτήν την εφαρμογή, οι ερευνητές χρησιμοποιούν την πολαρογραφία για να παρακολουθούν τη διαδικασία διαπερατότητας οξυγόνου μέσω πολυμερικών μεμβρανών.

Η πειραματική διάταξη αποτελείται από ένα δοχείο χωρισμένο από τη μεμβράνη πολυμερούς δοκιμής, με υδατικά διαλύματα και στις δύο πλευρές. Η έντονη ανάδευση αυτών των διαλυμάτων ελαχιστοποιεί αποτελεσματικά τα φαινόμενα του οριακού στρώματος που θα μπορούσαν να παραμορφώσουν τα αποτελέσματα της μέτρησης. Το φαινόμενο του οριακού στρώματος αναφέρεται στη διαβάθμιση συγκέντρωσης που σχηματίζεται κοντά στις επιφάνειες της μεμβράνης λόγω της βραδύτερης ροής του υγρού, η οποία μπορεί να επηρεάσει τη διάχυση του οξυγόνου. Εφαρμόζοντας έντονη ανάδευση, οι ερευνητές μπορούν ουσιαστικά να εξαλείψουν αυτή τη διαβάθμιση, επιτρέποντας την ακριβέστερη μέτρηση της εγγενούς διαπερατότητας της μεμβράνης.

• Ρυθμός ανάδευσης: Με την αλλαγή των ταχυτήτων ανάδευσης, οι ερευνητές αξιολόγησαν τις επιπτώσεις του οριακού στρώματος στους συντελεστές διαπερατότητας. Ιδανικά, όταν η ανάδευση φτάσει σε επαρκή ένταση, ο συντελεστής διαπερατότητας σταθεροποιείται, υποδεικνύοντας την επιτυχή εξάλειψη της παρεμβολής του οριακού στρώματος.
• Πάχος και επιφάνεια μεμβράνης: Η αλλαγή αυτών των παραμέτρων επέτρεψε την επαλήθευση της σχέσης τους με τους συντελεστές διαπερατότητας. Σύμφωνα με τον νόμο του Fick, ο ρυθμός διαπερατότητας θα πρέπει να είναι άμεσα ανάλογος με την επιφάνεια της μεμβράνης και αντιστρόφως ανάλογος με το πάχος. Η πειραματική επιβεβαίωση αυτών των σχέσεων επικύρωσε περαιτέρω την ακρίβεια της μεθόδου.

• Πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE): Ένα φθοροπολυμερές με εξαιρετική χημική σταθερότητα και αντοχή στη θερμότητα, που χρησιμοποιείται συνήθως σε υλικά ανθεκτικά στη διάβρωση.
• Πολυστυρένιο (PS): Ένα ευέλικτο πλαστικό που χρησιμοποιείται ευρέως σε συσκευασίες και ηλεκτρονικά.
• Πολυδιμεθυλοσιλοξάνιο (PDMS): Ένα εύκαμπτο, αναπνεύσιμο καουτσούκ σιλικόνης που χρησιμοποιείται συχνά σε ιατρικές συσκευές και εφαρμογές στεγανοποίησης.
• Συμπολυμερές πολυ-4-μεθυλ-1-πεντένιο-ακρυλικού: Τροποποιημένο μέσω συμπολυμερισμού για την ενίσχυση ιδιοτήτων όπως η αντοχή στη θερμότητα και η μηχανική αντοχή.
• Υδρογέλη: Πολύ απορροφητικά πολυμερή που βρίσκονται συνήθως σε φακούς επαφής και συστήματα χορήγησης φαρμάκων.

Αυτή η ποικίλη επιλογή υλικών καταδεικνύει την ευρεία εφαρμοσιμότητα της μεθόδου σε διαφορετικούς τύπους πολυμερών και βιομηχανικές χρήσεις.

• Πολλαπλές μετρήσεις από μεμονωμένα δείγματα: Με την προσαρμογή της επιφάνειας της μεμβράνης, οι ερευνητές μπορούν να διεξάγουν επαναλαμβανόμενες δοκιμές στο ίδιο δείγμα, ενισχύοντας την αξιοπιστία των δεδομένων.
• Ταχεία αξιολόγηση: Για υλικά με χαμηλούς συντελεστές διαπερατότητας (P M ^{≤30 × 10 −10} cm ³ (STP)-cm/cm
• −2 -sec-cmHg), ακριβή αποτελέσματα μπορούν να ληφθούν σε μία μόνο μέτρηση, μειώνοντας σημαντικά τον χρόνο δοκιμής.

Η μέθοδος μετρά άμεσα τους εγγενείς συντελεστές διαπερατότητας χωρίς να απαιτούνται πρότυπα αναφοράς.

Συμπέρασμα και μελλοντικές προοπτικές