روایتی پولی یوریتھین کوٹنگز کے نقصان کا شکار ہونے اور خود شفا یابی کی صلاحیتوں کی کمی کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے، محققین نے ڈیلز – ایلڈر (DA) سائکلوڈیشن میکانزم کے ذریعے 5 wt% اور 10 wt% شفا یابی کے ایجنٹوں پر مشتمل خود شفا بخش پولیوریتھین کوٹنگز تیار کیں۔ نتائج بتاتے ہیں کہ شفا یابی کے ایجنٹوں کو شامل کرنے سے کوٹنگ کی سختی میں 3%–12% اضافہ ہوتا ہے اور 120 °C پر 30 منٹ کے اندر اندر 85.6%–93.6% سکریچ ٹھیک کرنے کی افادیت حاصل ہوتی ہے، جس سے کوٹنگز کی سروس لائف میں نمایاں طور پر توسیع ہوتی ہے۔ یہ مطالعہ انجینئرنگ مواد کی سطح کے تحفظ کے لیے ایک جدید حل فراہم کرتا ہے۔
انجینئرنگ مواد کے میدان میں، کوٹنگ مواد میں مکینیکل نقصان کی مرمت طویل عرصے سے ایک بڑا چیلنج رہا ہے۔ اگرچہ روایتی پولی یوریتھین کوٹنگز بہترین موسمی مزاحمت اور چپکنے کی نمائش کرتی ہیں، لیکن خروںچ یا دراڑیں پڑنے پر ان کی حفاظتی کارکردگی تیزی سے خراب ہو جاتی ہے۔ حیاتیاتی خود شفا یابی کے طریقہ کار سے متاثر ہو کر، سائنسدانوں نے متحرک ہم آہنگی بانڈز کی بنیاد پر خود کو شفا بخشنے والے مواد کی تلاش شروع کر دی ہے، جس میں Diels–Alder (DA) کے رد عمل کو اس کے ہلکے رد عمل کے حالات اور موافق الٹنے کی وجہ سے خاصی توجہ حاصل ہو رہی ہے۔ تاہم، موجودہ تحقیق نے بنیادی طور پر لکیری پولی یوریتھین سسٹمز پر توجہ مرکوز کی ہے، جس سے کراس سے منسلک پولیوریتھین پاؤڈر کوٹنگز میں خود شفا یابی کی خصوصیات کے مطالعہ میں ایک خلا چھوڑا گیا ہے۔
اس تکنیکی رکاوٹ کو توڑنے کے لیے، گھریلو محققین نے اختراعی طور پر دو DA ہیلنگ ایجنٹس — furan-maleic anhydride اور furan-bisaleimide — کو ہائیڈرو آکسیلیٹڈ پالئیےسٹر رال سسٹم میں متعارف کرایا، جس سے خود کو شفا بخشنے کی بہترین خصوصیات کے ساتھ ایک پولی یوریتھین پاؤڈر کوٹنگ تیار کی گئی۔ مطالعہ نے شفا یابی کے ایجنٹوں کی ساخت کی تصدیق کرنے کے لیے ¹H NMR کا استعمال کیا، DA/retro-DA کے رد عمل کے الٹ جانے کی توثیق کرنے کے لیے ڈیفرینشل سکیننگ کیلوری میٹری (DSC)، اور سطحی پروفائلومیٹری کے ساتھ ساتھ نینو انڈینٹیشن تکنیک کا استعمال کیا گیا تاکہ کوٹنگز کی میکانکی خصوصیات اور سطح کی خصوصیات کا منظم انداز میں جائزہ لیا جا سکے۔
کلیدی تجرباتی تکنیکوں کے لحاظ سے، تحقیقی ٹیم نے پہلے دو قدمی طریقہ استعمال کرتے ہوئے ہائیڈروکسیل پر مشتمل DA شفا یابی کے ایجنٹوں کی ترکیب کی۔ اس کے بعد، پولی یوریتھین پاؤڈرز جن میں 5 wt% اور 10 wt% شفا بخش ایجنٹ شامل تھے، پگھلنے والی بلینڈنگ کے ذریعے تیار کیے گئے، اور الیکٹرو اسٹاٹک اسپرے کا استعمال کرتے ہوئے اسٹیل سبسٹریٹس پر لگایا گیا۔ شفا یابی کے ایجنٹوں کے بغیر کنٹرول گروپوں کے ساتھ موازنہ کرتے ہوئے، مادی خصوصیات پر شفا یابی کے ایجنٹ کے ارتکاز کے اثر و رسوخ کی منظم طریقے سے چھان بین کی گئی۔
1.NMR تجزیہ شفا یابی کے ایجنٹ کے ڈھانچے کی تصدیق کرتا ہے۔
1 H NMR سپیکٹرا سے پتہ چلتا ہے کہ amine-inserted furan-maleic anhydride (HA-1) نے δ = 3.07 ppm اور 5.78 ppm پر خصوصیت والے DA رنگ کی چوٹیوں کی نمائش کی، جبکہ furan-bisaleimide addduct (HA-2) نے ایک عام DA بانڈ کی تصدیق کی، p96 ppm پروٹون کی کامیابی کی تصدیق کی۔ شفا یابی کے ایجنٹوں کی.
2.DSC تھرمل طور پر الٹ جانے والی خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے۔
DSC منحنی خطوط نے اشارہ کیا کہ شفا بخش ایجنٹوں پر مشتمل نمونے DA کے رد عمل کے لیے 75 ° C پر اینڈوتھرمک چوٹیوں اور 110-160 ° C کی حد میں ریٹرو-DA رد عمل کے لیے خصوصیت کی چوٹیوں کی نمائش کرتے ہیں۔ اعلی شفا یابی کے ایجنٹ کے مواد کے ساتھ چوٹی کے علاقے میں اضافہ ہوا، بہترین تھرمل ریورسبلٹی کو ظاہر کرتا ہے۔
3.نینو انڈینٹیشن ٹیسٹ سختی میں بہتری دکھاتے ہیں۔
گہرائی سے حساس نینو انڈینٹیشن ٹیسٹوں نے انکشاف کیا کہ 5 wt% اور 10 wt% شفا بخش ایجنٹوں کے اضافے سے کوٹنگ کی سختی میں بالترتیب 3% اور 12% اضافہ ہوا۔ 0.227 GPa کی سختی کی قدر 8500 nm کی گہرائی میں بھی برقرار رکھی گئی تھی، جس کی وجہ شفا یابی کے ایجنٹوں اور پولیوریتھین میٹرکس کے درمیان قائم کراس لنکڈ نیٹ ورک سے ہے۔
4.سطحی مورفولوجی تجزیہ
سطح کے کھردرے پن کے ٹیسٹوں سے پتہ چلتا ہے کہ خالص پولی یوریتھین کوٹنگز نے سبسٹریٹ Rz کی قدر کو 86% تک کم کیا، جب کہ شفا بخش ایجنٹوں والی کوٹنگز نے بڑے ذرات کی موجودگی کی وجہ سے کھردری میں معمولی اضافہ ظاہر کیا۔ FESEM تصاویر نے شفا یابی کے ایجنٹ کے ذرات کے نتیجے میں سطح کی ساخت میں ہونے والی تبدیلیوں کو بصری طور پر دکھایا ہے۔
5.سکریچ شفا یابی کی کارکردگی میں پیش رفت
آپٹیکل مائیکروسکوپی مشاہدات نے ثابت کیا کہ 10 wt% شفا بخش ایجنٹ پر مشتمل کوٹنگز، 120 ° C پر 30 منٹ تک ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد، 141 μm سے 9 μm تک سکریچ کی چوڑائی میں کمی کا مظاہرہ کرتی ہے، جس سے شفا یابی کی کارکردگی 93.6% ہوتی ہے۔ یہ کارکردگی لکیری پولی یوریتھین سسٹم کے لیے موجودہ لٹریچر میں بتائی گئی کارکردگی سے نمایاں طور پر بہتر ہے۔
نیکسٹ میٹریلز میں شائع ہوا، یہ مطالعہ متعدد اختراعات پیش کرتا ہے: سب سے پہلے، ڈی اے میں ترمیم شدہ پولی یوریتھین پاؤڈر کوٹنگز اچھی میکانکی خصوصیات کو خود شفا یابی کی صلاحیت کے ساتھ جوڑتی ہیں، جس سے 12% تک سختی میں بہتری آتی ہے۔ دوسرا، الیکٹرو سٹیٹک اسپرے ٹیکنالوجی کا استعمال کراس لنکڈ نیٹ ورک کے اندر شفا بخش ایجنٹوں کے یکساں پھیلاؤ کو یقینی بناتا ہے، روایتی مائیکرو کیپسول تکنیکوں کی مخصوص پوزیشننگ کی غلطی پر قابو پاتا ہے۔ سب سے اہم بات یہ ہے کہ یہ کوٹنگز نسبتاً کم درجہ حرارت (120 ° C) پر اعلی شفا یابی کی کارکردگی کو حاصل کرتی ہیں، جو موجودہ ادب میں رپورٹ کردہ 145 ° C شفا یابی کے درجہ حرارت کے مقابلے میں زیادہ صنعتی قابل اطلاق پیش کرتی ہے۔ یہ مطالعہ نہ صرف انجینئرنگ کوٹنگز کی سروس لائف کو بڑھانے کے لیے ایک نیا نقطہ نظر فراہم کرتا ہے بلکہ "شفائی ایجنٹ کے ارتکاز – کارکردگی" کے تعلق کے اس کے مقداری تجزیہ کے ذریعے فنکشنل کوٹنگز کے مالیکیولر ڈیزائن کے لیے ایک نظریاتی فریم ورک بھی قائم کرتا ہے۔ شفا یابی کے ایجنٹوں میں ہائیڈروکسیل مواد کی مستقبل کی اصلاح اور uretdione کراس لنکرز کے تناسب سے خود شفا یابی کوٹنگز کی کارکردگی کی حدوں کو مزید آگے بڑھانے کی امید ہے۔
پوسٹ ٹائم: ستمبر 15-2025