فواید و کاربردهای TRIZ

واژه TRIZ برگرفته شده از حروف اول کلمات در عبارت روسی زیر می باشد :(Teoriya Resheniya Izobrototelskikh Zadatch)که برابر انگلیسی آن عبارت Theory of Inventive Problem Solving (با مخفف TIPS) است که به معنای نظریه حل ابداعانه مساله می باشد

دانش TRIZ با نامها و عنوانهای توصیف گر مختلفی همانند نوآوری نظام یافته ، خلاقیت اختراعی ، فناوری خلاقیت و نوآوری ، روش شناسی اختراع ، الگوریتم اختراع ، روش شناسی حل مساله های ابداعی ، روش شناسی حل ابتکاری و ابداعانه مساله ، مهندسی خلاقیت و نوآوری ، روش شناسی خلاقیت ، خلاقیت شناسی اختراع ، خلاقیت شناسی فناوری و مواردی از این قبیل نامیده می شود .

دانش TRIZ می تواند در دامنه ای از یک طیف مفهومی و گستره ای از تعاریف قرار گیرد که یک انتهای آن نوعی جهان بینی خلاق یا رویکردی جامع به علوم و فناوری و انتهای دیگر آن انواعی از ابزارهای حل خلاق مساله و فنون خلاقیت و نوآوری را شامل گردد .

آلتشولر TRIZ را تحت عنوان علم فناوری خلاقیت و نوآوری می داند ؛ با نتیجه گیری از دیدگاه آلتشولر می توان TRIZ را نوعی علم خلاقیت شناسی (Creatology) دانست .یکی از دانشمندان برجسته TRIZ به نام سیمون ساورانسکی این دانش را چنین تعریف کرده است :

TRIZ ، یک دانش انسانگرای مبتنی بر روش شناسی نظام یافته برای حل ابداعانه مساله است .

همچنین برخی صاحبنظران TRIZ را این چنین تعریف می کنند :

TRIZ عبارت است از نوعی رویکرد الگوریتمی برای حل ابداعانه مسائل فنی و فناورانه .

با توجه به عنوانهای توصیف گر مختلفی که برای نامیدن TRIZ ذکر کردیم می توانیم به شناخت بیشتری درباره مفهوم کلی دانش TRIZ دست یابیم .

تاریخچه دانش TRIZ به چه زمانی باز می گردد ؟

شالوده های دانش TRIZ از سال ۱۹۴۶ توسط گنریچ آلتشولر بر اساس نتایج حاصل از مطالعه اختراعات مختلف پایه گذاری شد .

آلتشولر که به پدر TRIZ شهره است در سال ۱۹۲۶ در روسیه متولد گردید ؛ وی که از همان دوران نوجوانی نسبت به ابداعات و اختراعات کنجکاوی و علاقه خاصی داشت و اولین اختراع خود را در سن چهارده سالگی انجام داد ، در اداره ثبت اختراعات مشغول به کار شد .

کار او کمک به مخترعین برای ثبت اختراعاتشان بود ؛ او در حین کار ، گاهی به حل مسائل فنی آنان کمک می کرد . در این دوران بود که او دریافت حل مسائل فنی که منجر به اختراع و نوآوری می شود به اصول و روشهایی فراتر از تکنیکهای خلاقیت شناخته شده تا آن هنگام نیاز دارد . آلتشولر در طی مطالعات خود به این نتیجه مهم رسید که یک نظریه اختراع بایستی دارای چند ویژگی اصلی از جمله موارد زیر باشد :

۱- شامل یک فرایند گام به گام و نظام یافته باشد .

۲- بتواند از میان گستره ای از راه حلها ، مستقیما به بهترین راه حل (راه حل ایده آل یا کمال) منجر گردد .

۳- دارای ویژگی تکرارپذیری باشد .

۴- بتواند ساختاری برای دانش ابداع ارائه نماید .

آلتشولر بیش از بیست هزار اختراع ثبت شده (Patent) را مورد بررسی قرار داد تا متوجه شود اختراعات به عنوان مساله های ابداعی (یعنی مساله هایی که راه حل آنها مشخص نیست و بایستی آن را با روشهای خلاق و ابداعی کشف نمود .) چگونه حل شده اند .

از بین این تعداد آلتشولر چهار هزار اختراع مهم و برجسته و به عبارتی راه حلهای خلاق و ابداعی اصلی را مورد مطالعه عمیقتر قرار داد . براساس نتایج حاصل از این نوع مطالعات خلاقیت شناسی تحلیلی ، آلتشولر به کشفیات بسیار مهمی دست یافت و اصول ، مفاهیم و روش های TRIZ را به عنوان یک علم نوین و بسیار باارزش به جهان ارائه نمود .

البته این خلاقیت و نوآوری فوق العاده مهم آلتشولر متاسفانه همانند بسیار از کشفیات و اختراعات کوچک و بزرگ تاریخ در ابتدا درک نشده و با انواع مخالفتها ، مقاومتها و بی مهری های تاسف برانگیز (آنچه که در خلاقیت شناسی تحت عنوان اینرسی خلاقیت و نوآوری نامیده می شود .) مواجه شد و آلتشولر همانند بسیاری از دانشمندان و مخترعین سختیها و مرارتهای بسیار زیادی را متحمل گردید که مطالعه آن حاکی از اراده والا و تلاش و پشتکار شگفت انگیز آنان است .

به دلیل بی توجهی ها و مخالفتها در آن زمان ، TRIZ نتوانست به خوبی در روسیه ایفای نقش نماید اما پس از پایان جنگ جهانی دوم و گسترش ارتباطات ، کشورهای اروپایی ، آمریکا ، ژاپن و دیگر کشورها با دانش TRIZ آشنا شده و با پی بردن به اهمیت فوق العاده زیاد آن بلافاصله آن را جذب کرده و ضمن بکارگیری ، در صدد رشد و توسعه آن برآمدند .

چنانکه در حال حاضر درباره TRIZ به عنوان یک دانش تخصصی تحقیقات وسیعی به عمل می آید و اصول و مفاهیم آن توسط بسیاری از دانشمندان ، پژوهشگران ، مدیران ، مهندسان و کارشناسان رشته های مختلف علمی در جهت حل مسائل و ایجاد نوآوری­ها به کار گرفته می شود و همچنان به سرعت در حال گسترش و تکامل است .

بزرگترین خلاقیت و نوآوری آلتشولر به عنوان یک دانشمند علوم و مهندسی ، یک دانشمند خلاقیت شناس و نیز به عنوان یک مخترع ، خلاقیت و نوآوری او درباره خود موضوع خلاقیت و نوآوری بود .

آلتشولر به عنوان مخترع فنون اختراع و پایه گذار دانش TRIZ ، با تلاش و پشتکار بسیار زیاد به مدت پنجاه ودو سال در راستای رشد و توسعه آن کوشید و یکی از اصلی ترین و موثرترین بنیانگذاران علم خلاقیت شناسی و از بزرگترین دانشمندان قرن بیستم محسوب می شود . (آلتشولر در سال ۱۹۹۸ در آمریکا از دنیا رفت) نقش و اهمیت نظریه TRIZ شاهکار علمی آلتشولر به قدریست که از جنبه ای می تواند در ردیف نظریه های علمی بزرگی مانند نظریه کوانتومی و نظریه نسبیت قرار گیرد و آلتشولر را با دانشمندان بزرگی مانند پلانک ، انیشتین ، شرودینگر ، پیاژه و پائولینگ همسنگ نماید .

اجزای اصلی دانش TRIZ کدامند ؟

به طور کلی مجموعه نتایج حاصل از خلاقیت شناسی تحلیلی اختراعات توسط آلتشولر که تشکیل دهنده دانش TRIZ است شامل مفاهیم مختلفیست که مهمترین آنها به صورت فهرست وار بیان می نماییم :

۱ قانون افزایش سطح ایده آل بودن (قانون کمال) :

به این معنی که نظامهای فنی همواره به سمت افزایش درجه ایده آل بودن یا کمال خود پیش می روند . ایده آلی یا سطح ایده آل بودن عبارت است از نسبت مجموع کلیه جنبه های مثبت و مفید سیستم به مجموع کلیه جنبه های منفی و مضر سیستم .

۲ سیستم چهار مرحله ای حل مساله :

۲ -۱ شناخت مساله .

۲ -۲ فرمول بندی مساله .

۲ -۳ جستجوی مسائل قبلا حل شده . (استفاده از سی ونه پارامتر مهندسی)

۲ -۴ استفاده از الگوهای راه حلهای کشف شده . ( بکارگیری چهل اصل اختراع)

۳ سطوح پنجگانه حل مساله و نوآوری :

۳ -۱ راه حلهای مشخص .

۳ -۲ بهبودهای کوچک .

۳ -۳ بهبودهای بزرگ .

۳ -۴ مفاهیم جدید .

۳ -۵ کشف های بنیادی .

۴ تحلیل ماده میدان (تحلیل Vepol) :

با استفاده از این تحلیل مسائل به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند :

۴ -۱ مسائل آشنا (مانوس) ، تحت عنوان مسائل استاندارد .

۴ -۲ مسائل ناآشنا (نامانوس) ، تحت عنوان مسائل غیر استاندارد .

۵ قوانین هشتگانه تحول و تکامل نظامهای فنی (قوانین پیشرفت فناوری) .

۶ هفتادوشش راه حل ابداعانه استاندارد :

مسائل استاندارد شناخته شده با تحلیل Vepol می توانند با استفاده از این هفتادوشش راه حل ابداعانه استاندارد ، حل شوند .

۷ ماتریس تناقض ها :

در نظریه TRIZ از مساله ابداعی تحت عنوان تناقض تعبیر می شود که معنای آن دو موقعیت متضاد یا دو کیفیت متعارض است ؛ یعنی افزایش سطح کیفیت یکی موجب کاهش سطح کیفیت دیگری می شود و حل ابداعانه مساله ، کشف راه حل این تناقض می باشد .

۸ چهل اصل برای اختراع و نوآوری .

۹ مجموعه ای از تاثیرات علمی اساسی :

شامل تاثیرات فیزیکی ، شیمیایی ، هندسی و زیست شناختی .

۱۰ روش ARIZ (الگوریتم حل ابداعانه مساله) :

ARIZ یک دستورالعمل نظام یافته برای شناسایی راه حل مسائل غیراستاندارد با استفاده از قابلیتهای فنون و روشهای خلاقیت می باشد .

فواید و کاربردهای TRIZ

با استفاده از دانش TRIZ می توان به نتایج و دستاوردهای متعددی یافت که در ذیل به شماری از آنها اشاره می نماییم :

۱ دستیابی به نوعی نگرش جامع علمی به ابداعات و اختراعات .

۲ شکل گیری جنبه های بسیار مهمی از علم خلاقیت شناسی .

۳ دستیابی به نوعی جهان بینی خلاق .

۴ کشف انواعی از راه حلها برای مسائل ابداعی یعنی مسائلی که با روشهای معمولی و متداول ، راه حل آنها به دست نمی آید .

۵ دستیابی به بهترین و موثرترین راه حلها برای انواع مسائل علمی ، فنی ، انسانی و اجتماعی .

۶ پیش بینی روند ابداعات و اختراعات در آینده . (خلاقیت شناسی آینده شناختی)

۷ ارائه آموزشهای نوین مبتنی بر TRIZ در مدارس و دانشگاه ها . (خلاقیت شناسی پرورشی مبتنی بر TRIZ)

۸ تسهیل و تسریع روند رشد و توسعه علوم و فناوری .

آلیاژهای حافظه دار و کاربرد آن در پزشکی

مقدمه
آلیاژهای حافظه دار دارای رفتار ویژه ایی هستند به این صورت که بعد از این که تغییر شکل معینی به آنها داده شد، تحت تأثیر فرآیند ترمومکانیکی خاصی به شکل اصلی خود باز میگردند. این اثر بر اساس استحاله فازی برگشت پذیر از فاز اولیه (α) به فاز مارتنزیت (β) در دماهای مختلف است. اولین گزارشها از اثر حافظه داری مربوط به دهه ۱۹۳۰ است. در سال ۱۹۶۰، اثر حافظه داری آلیاژ تیتانیوم- نیکل به وسیله بوهلر و همکارانش در آزمایشگاه نیروی دریایی ایالات متحده مشاهده شد و از آن زمان آلیاژهای تیتانیوم- نیکل معمولاً با نام نایتینول شناخته میشوند. ارتباط بین اثر حافظه داری و استحاله مارتنزیتی هم در همین دهه شناخته و تبیین شد. از آن زمان تاکنون، اثر حافظه داری در بسیاری از سیستم های آلیاژی و نیز سرامیک ها و پلیمرها دیده شده است که البته مکانیزم های استحاله در آنها متفاوت است.

نیکل- تیتانیوم (Ni-Ti)
آلیاژهای مبتنی بر NiTi اثر حافظه داری و شبه لاستیکی، با قابلیت کارشدگی خوب در فاز مارتنزیت و مقاومت خوب در برابر خستگی و خوردگی دارند.
یکی از عناصری که بسیار در پزشکی استفاده میشود، “نایتینول” است. نایتینول، آلیاژی است که از 50% نیکل و 50% تیتانیوم تشکیل شده است. نایتینول یک آلیاژ حافظه دار شکلی (Shape Memory Alloy SMA) است که کاربردهای فراوانی را در زمینه پزشکی از جمله نورولوژی، ارتوپدی، مداخلات رادیولوژی و قلب و عروق پیدا کرده است. اثر حافظه داری شکلی، خستگی و مقاومت در برابر خراش، خواص رطوبتی خوب و سوپرالاستیسیته باعث افزایش کاربرد در جراحی میشود.
نایتینول بسیار زیست سازگار است و خواص دیگری نیز دارد که آن را برای ایمپلنت های ارتوپدی مناسب میکند.
زیست سازگاری، توانایی یک ماده برای حفظ بیولوژیکی بیضرر در طول دوره عملکردی آن در داخل بدن یک موجود زنده است که این یک فاکتور حیاتی برای استفاده از وسایل SMA در داخل بدن انسان است. یک ماده زیست سازگار در داخل بدن میزبان واکنشهای آلرژیک ایجاد نمیکند و همچنین یونها را در داخل جریان خونی آزاد نمیکند. دوره زمانی که بیومتریال داخل بدن میزبان باقی میماند، برای استفاده از آنها جنبه مهمی به شمار میرود. تحقیقات نشان میدهد زیست سازگاری آن از فولادهای زنگ نزن و Ti-6Al-4V بیشتر است.
واکنش اکسیداسیون تیتانیوم یک لایه بیخطر TiO2 تولید میکند که نمونه را احاطه کرده است.
این لایه مسئول مقاومت بالا در برابر خوردگی آلیاژهای تیتانیوم است. این لایه برای بدن انسان بیضرر است. خواص منحصر به فردش باعث تقاضای زیاد آن در وسایل تهاجمی پزشکی شده است. از تیوب های نایتینول معمولاً در کاتترها، استنت ها و سوزنهای سوپر الاستیکی استفاده میشود. Ni-Ti یک آلیاژ غیرمغناطیسی است، لذا عکس برداری MRI را ممکن میکند.
نایتینول یک تصویر واضح، با آرتیفکت های کمتر از فولاد زنگ نزن در تصویربرداری مغناطیسی ایجاد میکند. مدول الاستیک Ni-Ti بسیار پایین و نزدیک به استخوان طبیعی است. آلیاژ Ni-Ti با ترکیبی از استحکام بالا و مدول پایین، به ساختار استخوان نزدیک است و به عنوان ایمپلنت در بدن بسیار مناسب است. ویژگی مهم نایتینول سوپرالاستیک این است که انعطاف پذیری آن 10-20 بار بیشتر از فولاد زنگ نزن است. همانطور که در شکل نشان داده شده است، رفتار تنش-کرنش نایتینول شباهت نزدیک به استخوان و تاندون دارد که به منظور منجرشدن به زمان بهبودی سریع و کم شدن آسیب به بافت های اطراف استفاده میشود.

شکل ۱

کاربردهای پزشکی
SMAها در بسیاری از تجهیزات و دستگاههای پزشکی در زمینه های ارتوپدی، مغز و اعصاب، قلب و عروق و رادیولوژی و بسیاری از وسایل پزشکی شامل وسایل دندانی (Endodontics)، استنت ها، انبرکهای پزشکی، سیم های بخیه زنی، لنگر (Anchor) برای اتصال تاندون به استخوان، ایمپلنت ها، درمانهای آنوریسم (برآمدگی رگ)، قاب عینک، سیم راهنما استفاده میشوند.
پس از کشف اثر حافظه داری شکلی در نیتینول توسط بوهلر، آنها پیشنهاد کردند که از این ماده به عنوان کاشتنی در دندانپزشکی استفاده شود.
چند سال بعد در سال 1971 اولین بریس های سوپر الاستیک ساخته شده از آلیاژ NiTi توسط آندرسن معرفی شد.SMA بعد از آن در جراحی حداقل تهاجمی در زمینه پزشکی پیشرفت قابل ملاحظه ای به وجود آورد. امروزه جراحی های برپایه کاتتر به دلیل حداقل تهاجمی بودن بسیار محبوب شده هستند و ترومای عملیاتی را به حداقل میرسانند. سیم راهنمای نایتینول استفاده گسترده ایی در آنژیوگرافی دارد. بیشتر سیم راهنماها از هسته فولاد زنگ نزن، با سر هسته انعطاف پذیر برای جلوگیری از آسیب به دیواره رگ های خونی ساخته شده اند.

شکل۲ -سیم راهنمای کاتتر

کاربرد دیگر آلیاژهای حافظه دار، استنت است. استنت ها، توریهای فنری کوچکی هستند که مانند یک ستون در رگ ها کار گذاشته میشوند تا مانع برگشت دیواره رگ و انسداد مجدد آن شوند و بدین ترتیب احتمال تنگی مجدد در آینده کمتر میشود. اولین استنت SMA توسط گروه Dotter در سال 1983 ساخته شده بود و از آن پس به طور قابل ملاحظه ای تکامل یافته و در بازار جهانی رشد کرده است. اکثر استنت ها به روش برش لیزری لوله ای ساخته میشوند. در سال 2000، استنت های رها کننده دارو توسعه یافتند. استنت های کرونری با قابلیت رهایش دارو شامل درمانی ترکیبی است. به این صورت که از یک استنت فلزی به همراه دارو تراپی پیشرفته استفاده میشود. این استنت ها با نام «استنت های رهاکننده دارو» شناخته میشوند.

شکل۳- استنت ساخته شده از نیکل-تیتانیوم

شکل۴ استنت-گرفت داخل عروقی

یک کاربرد موفق دیگر از آلیاژهای نیکل-تیتانیوم، استفاده از آنها در استنت های گرفت (Stent-Graft) برای درمان آنوریسم آئورت شکمی است. آنوریسم اتساع دائمی بخشی از رگ شریانی به دلیل تغییرات دیواره عروق است. عملکرد مطلوب استنت گرفت به دلیل خاصیت سوپر الاستیک آلیاژ نیکل- تیتانیوم است که با توجه به آن پروتزهای متعددی ساخته شده و در حال حاضر در بازار موجود است. یکی دیگر از کاربردهای جالب آلیاژهای حافظه دار شکلی، طراحی و ساخت میوکارد مصنوعی است که توسط Shirashi و همکاران ارائه شد که از فیبرهای بسیار نازک SMA که به صورت موازی به دستگاه کمک کننده میوکارد وصل شده اند، تشکیل شده است. محققان نتیجه گرفتند که سیستم آنها میتواند در بیماران مبتلا به سکته مغزی شدید و همچنین نیازمند ماساژ قلبی مداوم، برای بهبود فیبریلاسیون بطنی استفاده شود. اخیراً محققان دستگاه پشتیبانی گردش خون مصنوعی دیگری با استفاده از فیبرهای SMA توسعه داده اند که در بیماران مبتلا به بیماری قلبی مادرزادی به گردش خون ریوی کمک کند. یکی از وسایل استفاده شده، برای جلوگیری از انسداد جریان خون سیاهرگی، فیلتر سیمون است. افرادی که قادر به استفاده از داروهای ضد انعقاد خون نیستند، استفاده کننده های اصلی این فیلترند. هدف استفاده از این وسیله، تصفیه خون داخل رگ است. فیلتر سیمون کمک میکند لخته های موجود در خون حل شوند.

شکل۵ فیلتر سیمون

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (Magnetic Resonance Imaging (MRI یک روش تشخیصی است که تصاویری باکیفیت از مقطع عرضی بدن ارائه میدهد. نایتینول نسبت به فولاد زنگ نزن نسبت به رزونانس مغناطیسی، حساسیت کمتری دارد و بنابراین تصاویر واضحتری از فولاد زنگ نزن فراهم میکند. MRI یک روش معمول و سازگار استفاده از نایتینول است که به طور بالقوه یک عامل مهم در اثرگذاری استنت ها و سایر روش های مداخلهای است. SMA ها کاربردهای ارتوپدی بسیار زیادی دارند. یکی از این کاربردها در فاصله گذار ستون فقرات مهرهایی (Spinal Vertebra Spacer) است. جای گذاری این فاصله گذار بین دو مهره، نیرورسانی موضعی ستون فقرات را تضمین میکند و از هر ترومای حرکتی در طول فرآیند درمان جلوگیری میکند.
از این وسیله برای درمان اسکولیوزیس استفاده میشود.

شکل ۶ فاصله گذار ستون فقرات

کاربرد دیگر ارتوپدی که به فرآیند درمان شکستگی استخوان مرتبط است، استاپلر یا منگنه است. منگنه های ارتوپدی با اثر حافظه داری شکلی، روند درمان شکستگی استخوان را تسریع میکنند.
SMA ها همچنین در دندانپزشکی هم کاربرد دارند.
اولین بار دکتر آندرسن اولین کاشتنی وسایل ارتودنسی را با بهره گیری از خاصیت شبه الاستیسیته آلیاژها ساخت. سیم های نایتینول، سالها به طور موفقیت آمیزی برای فیکس کردن ارتودنسی و براکت ها به کار برده شد. خاصیت شبه الاستیسیته برای تولید نیروی ثابت، بعد از قرار دادن سیم در براکت برای حرکات گسترده دندانی استفاده میشود

شکل ۷ سیم های ارتودنسی

یکی از کاربردهایی که اخیراً بسیار در حال رشد است، استقاده از خاصیت خستگی تنش کنترل شده خوب نایتینول در مته (دریل) دندانی برای فرآیند کانال های ریشه ای است. در گذشته مته های معمولی از بین اعصاب دندان میگذشتند که منجر به کرنش های خمشی بزرگ و اغلب شکست در دندان میشد. مزیت این مته های نایتینول این است که می تواند در کرنش های بزرگ خم شوند و با چرخش های سیکلی بالا سازگار شوند.
این آلیاژها همچنین در ایمپلنت های دندانی هم استفاده میشوند. یک ایمپلنت به عنوان ریشه دندان مصنوعی، بعد از کاربرد، تغییر شکل داده و پس از رسیدن به دمای بدن میتواند به شکل خواسته شده برسد و در مندیبل (فک پایین) سفت شود. مزایای ایمپلنت های حافظه دار شکلی این است که فیکس شدن اولیه خوبی در استخوان فک دارند و به راحتی در طی یک عمل جراحی ساده جای گذاری میشوند. همچنین توزیع تنش خوبی در محیط استخوان های اطراف در مقایسه با بقیه ایمپلنت ها دارند.

شکل ۸ ایمپلنت دندانی

از خاصیت سوپرالاستیسیتی این آلیاژها در فریم های عینک هم استفاده میشود. این فریم ها در حال حاضر در دسترس هستند و در آمریکا و اروپا بسیار محبوب هستند. این فریم ها میتوانند بدون هیچگونه تغییر شکل دایمی تا ۱۸۰ درجه، پیچیده شوند.

شکل۹ فریم سوپرالاستیک

آلیاژ حافظه دار

به آلیاژهایی که در طی یک چرخه حرارتی دوباره به شکل اولیه خود باز می‌گردند، آلیاژ حافظه دار یا SMA که مخفف (Shape memory alloys) است، می‌گویند. این آلیاژها بنابه روش تولیدشان، تحت تاثیر تنش یا حرارت، ساختار کریستالوگرافی خود را تغییر می‌دهند و تحت تاثیر آن به شکل اولیه خود باز می‌گردند. به این مواد، آلیاژ هوشمند ، مواد هوشمند و مواد حافظه دار هم می گویند. اگر بخواهیم ساده‌تر بگوییم، یک ماده فلزی را فرض کنید که در دما و سطح تنشی معین، یک شکل ثابت دارد. اگر دما و تنش را تغییر دهیم، متناسب با آن شکل ماده فلزی تغییر می‌کند. اما چه چیزی این آلیاژها را این‌قدر جذاب کرده است؟ این که وقتی دوباره تحت تنش یا دمای اولیه قرار بگیرد، شکل اولیه خود را دوباره به دست می‌آورد. جالب نیست؟

مواد تشکیل دهنده آلیاژ حافظه دار چیست؟

این آلیاژها که فلز حافظه دار، آلیاژ حافظه دار، فلز هوشمند و آلیاژ هوشمند نامیده می‌شوند، از آلیاژ مس-آلومینیم- نیکل و آلیاژ نیکل- تیتانیم که دو دسته‌ی بسیار معروف و متداول از آلیاژهای حافظه دار هستند، تشکیل می‌شوند. البته آلیاژهای حافظه دار می‌توانند از آلیاژ کردن روی، مس، طلا و آهن نیز ساخته شوند. اگرچه آلیاژهای پایه آهنی و پایه مسی از لحاظ تجاری از آلیاژهای نیکل-تیتانیم ارزان‌تر هستند اما با این وجود آلیاژهای حافظه دار پایه نیکل-تیتانیم برای بیش‌تر کاربردها برتری دارند. به این علت که آلیاژ پایه نیکل-تیتانیم پایدارتر، کاربردی‌تر و دارای عملکرد فوق العاده‌ی ترمومکانیکی است. آلیاژهای دیگری نیز هستند که بر پایه آهن تشکیل می‌شوند و به آن‌ها Fe-SMA می‌گویند و در صنعت ساختمان بسیار پرکاربرد هستند.

دوساختار کریستالوگرافی مواد حافظه دار

دو ساختار کریستالوگرافی برای آلیاژهای حافظه‌دار وجود دارد. در دمای پایین فاز مارتنزیت و در دمای بالا فاز آستنتیت مشاهده می‌شود. زمانی که آلیاژ هوشمند به شکل مارتنزیت و در دمای پایین باشد، آلیاژ به راحتی به هر شکلی قابل تبدیل است. هنگامی که آلیاژ حرارت داده می‌شود، تبدیل فاز مارتنزیت به آستنیت رخ می‌دهد. در فاز آستنیت، آلیاژ حافظه دار شکلی را که قبلا داشته به خاطر می‌سپارد. در دما و فشار پایین مارتنزیت حضور دارد و در دما و فشار بالا آستنیت حضور دارد لذا تغییر شکل وابسته به این دو پارامتر است.

روش ساخت آلیاژ حافظه دار

آلیاژهای حافظه دار به روش ریخته‌گری و با استفاده از ذوب قوس خلا یا ذوب القایی ساخته می‌شوند. این روش برای نگه داشتن ناخالصی‌های آلیاژ در کم‌ترین مقدار و همچنین خوب مخلوط شدن مذاب مناسب است. بعد از ریخته‌گری، شمش را در جهت مقطع بزرگ‌ترش نورد گرم می‌کنند و سپس کشیده می‌شود تا به سیم تبدیل شود. روشی که در آن آلیاژ آموزش دیده یا trained می‌شود به خواص مورد نظر بستگی دارد. در واقع آموزش دادن آلیاژ به این منظور است که زمانی که آلیاژ حرارت داده می‌شود به آن شکل حافظه‌اش تبدیل شود. این امر با حرارت دادن آلیاژ اتفاق می‌افتد به صورتی که برهم ریختگی‌های شکلی و ساختاری دوباره در موقعیت پایدار مرتب شوند. باید توجه داشت که دمای حرارت دهی مهم است و این دما نباید آنقدر بالا باشد که منجر به تبلور مجدد شود. این آلیاژ بین دمای 400 الی 500 درجه‌ی سانتی گراد به مدت 30 دقیقه حرارت داده می‌شود و سپس به سرعت با کوئنچ کردن در آب یا به وسیله‌ی سرد کردن در هوا سرد می‌شود.

انواع آلیاژهای حافظه دار بر اساس نوع محرک آن‌ها

سه نوع آلیاژ حافظه‌ای به طور کلی وجود دارد که هرکدام محرک مخصوص به خود را دارند. در ادامه به توضیح هرکدام پرداخته شده است.

آلیاژ حافظه‌ای شکلی

رفتار حافظه‌ای شکلی که در بالاتر هم به آن اشاره شد، زمانی است که آلیاژ تحت دمای مشخصی تربیت شده و طبق آن با تغییر دما به دمای اولیه به شکل سابق خود باز‌می‌گردد. رفتار حافظه ای خود به دو دسته یک طرفه و دو طرفه تقسیم می شود.  اگر آلیاژ توانایی به خاطر سپاری شکل خود را فقط در فاز آستنتیت داشته باشند به آن‌ها آلیاژحافظه ای یک طرفه و اگر بتوانند شکل خود را هم در فاز آستنتیت و هم مارتنزیت به یاد بسپارند به آن ها آلیاژ حافظه ای دو طرفه گفته می‌شود.

آلیاژ حافظه ای سوپرالاستیک

این خاصیت در آلیاژهای حافظه دار این گونه دیده می شود که پس از بارگذاری روی آن، کرنش های بزرگی که روی داده پس از باربرداری دوباره بازیابی می شوند. در واقع به آلیاژهایی که تحت تنش شکل پذیری خود را به خاطر سپرده اند، آلیازهای سوپرالاستیک می‌گویند. به این صورت که فاز مارتنزیت این آلیاژ، مارتنزیت ناشی از تنش است و وقتی تنش روی آن برداشته شده و به شکل اولیه بازگردد، به دلیل رفتار فوق الاستیک فلز، شکل آن هم به شکل اولیه بازخواهد گشت.

آلیاژ حافظه دار مغناطیسی

همان‌طور که گفتیم، گاهی محرک مواد حافظه دار گرماست و گاهی تنش. اما مورد سومی هم هست که در میدان مغناطیسی، فلز دچار تنش شده و تغییر شکل می‌دهد. مشابه با رفتارهای قبل، اگر میدان مغناطیسی به میدانی که در آن آلیاژ آموزش داده شده برگردد، شکل آلیاژ هم به آن صورت بازخواهد گشت. به این مواد (Magneto stractive) می‌گویند و معمولا از آلیاژ شدن نیکل، منیزیم و گالیوم به وجود می‌آیند.

خواص آلیاژ حافظه‌ دار

استحکام تسلیم آلیاژهای حافظه دار پایین‌تر از فولادهای رایج است، اما برخی ترکیب‌ها استحکام تسلیم بالاتری از پلاستیک و آلومینیم دارند. تنش تسلیم برای آلیاژهای نیکل-تیتانیم می‌تواند به 500 مگاپاسکال نیز برسد. از طرفی قیمت بالای خود فلز و فرآیند ساخت، به کاربردن و طراحی آلیاژهای حافظه دار را سخت و هزینه بر می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت از این آلیاژها در جاهایی استفاده می‌شود که خواص الاستیک فوق العاده یا اثر شکل حافظه می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. یکی از مزایای استفاده از آلیاژهای حافظه دار، سطح بالای بازیابی کرنش پلاستیک است. به بیانی بهتر، بالاترین مقدار بازیابی کرنش که می‌تواند بدون آسیب دائمی ایجاد شود برای برخی آلیاژها بالای 8 درصد است. این در حالی است که بیشینه مقدار کرنش برای فولادها 5/0 درصد است.

محدودیت کاربردی آلیاژ حافظه دار

آلیاژهای حافظه دار با وجود مزایا و خواصی که دارند اما محدودیت‌هایی نیز دارند که مانع کاربرد گسترده آن‌ها می‌شود. این آلیاژها همچنان ساخت و ماشینکاری نسبتا گرانی در مقایسه با سایر مواد نظیر فولاد و آلومینیم دارند. بیشتر آلیاژهای حافظه دار خواص خستگی ضعیفی دارند. این مسئله به این معناست که در شرایط بارگذاری دوره‌ای، خمش و فشار یک قطعه‌ی فولادی می‌تواند بیشتر از صد چرخه نسبت به یک آلیاژ حافظه دار عمر کند.

کاربرد آلیاژ حافظه دار در صنعت

این آلیاژ در صنعت فضاپیماها، خودرو و رباتیک به کار می‌رود. همچنین آلیاژهای هوشمند در بسیاری از کاربردهای عمرانی نظیر پل و ساختمان نیز یافت می‌شوند. یکی دیگر از کاربردهای آن این است که به عنوان تقویت کننده‌ی سیمان استفاده می‌شوند به صورتی که سیم‌های ساخته شده از جنس آلیاژ هوشمند در درون سیمان جایگذاری می‌شوند. قابلیت استفاده در خطوط لوله را نیز دارند. همچنین، قطعات ساخته شده از آلیاژهای حافظه دار می‌توانند جایگزین حالت جامد برای محرک‌های معمولی مانند سیستم‌های هیدرولیک، پنوماتیک و مبتنی بر موتور باشند. می‌توان از آن‌ها برای ساختن اتصالات هرمتیک در لوله‌های فلزی نیز استفاده کرد. کاربرد آلیاژهای هوشمند به صنعت محدود نمی‌شود و در پزشکی نیز به کار می‌رود. مثلا در آندوسکوپی کپسولی از آنها می‌توان به عنوان محرک عمل بیوپسی استفاده کرد. در اپتیمتری نیز در ساخت فریم عینک‌ها استفاده می‌شود. فلز حافظه دار در جراحی های ارتوپدی نیز استفاده فراوان دارد.

کاربرد آلیاژحافظه دار شکلی در ساختمان سازی

این آلیاژهای پرکاربرد و جذاب در صنعت ساختمان هم راه خود را باز کرده‌اند و بسیاری از تحقیقات آکادمیک در سراسر جهان را به خود اختصاص داده اند. اما خیال نکنید که استفاده از این فلزات تنها در میان مقالات گوناگون دانشگاهی باقی مانده و در پروژه‌های عملی کاربرد ندارند! بلکه در حال حاضر در بسیاری از پروژه ها از این آلیاژهای حافظه دار استفاده می شود. قابلیت برگشت پذیری فاز این آلیاژها باعث شده که بتوانند کرنش‌های بالایی را تحمل کنند و در شرایط بارگذاری یا باربرداری همراه با تغیییر دما، دوباره  به حالت اولیه خود بازگردند. همه این ویژگی‌ها باعث شده که آلیاژهای حافظه دار به عنوان یک مصالح هوشمند نام برده شود. از آلیاژ نیکل-تیتانیوم در ساختمان سازی برای سازه‌های لرزه ای که شکل پذیری و استهلاک انرژی در آن‌ها بسیار اهمیت دارد استفاده می‌شود. اما به دلیل هزینه بالای این آلیاژها نمی‌توان از آن‌ها در مقیاس بزرگ استفاده کرد. اما آلیاژهای حافظه دار بر پایه آهن به همین دلیل به وجود آمدند. چراکه به دلیل هزینه کمتری که نسبت به دیگر آلیاژهای گفته شده دارند، می‌توانند به صورت گسترده‌تری مورد استفاده قرار بگیرند. به همین دلیل در مقاوم سازی سازه از آلیاژهای حافظه دار بر پایه آهن (Fe-SMA) بسیار بهره برده می‌شود.

کاربردهای تولوئن دی ایزوسیانات (tdi)

 
تولوئن دی ایزوسیانات کاربردهای بسیار وسیعی دارد. این کاربردها از صنایع مبلمان، ،وسایل خواب و زیر فرشی گرفته تا وسایل حمل و نقل و صنایع بسته بندی گسترده است. همچنین این ماده در تولید روکشها و پوششها، درزگیر، چسبها و الاستومرها کاربرد دارد.

---

کاربردهای متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات (mdi)
اصلی ترین کاربرد (4,4'-mdi) در تولید فومهای پلی یورتان سخت است. به طور معمول تولید یک تن فوم پلی یورتان نیازمند 0.616 تن mdi با 0.386 پلی اول و 0.054 تن پنتان به عنوان عامل پف کننده است. این فومهای سخت پلی یورتان عایقهای حرارتی بسیار خوبی هستند که تقریباً در همهٴ یخچالها و فریزها در سراسر جهان و نیز در عایقهای حرارتی ساختمانی استفاده می شوند.
4,4'-mdi همچنین در چسبهای محکم صنعتی نیز کاربرد دارند که معمولاً به عنوان چسبهای قوی در بطریهای چسب به دست مصرف کنندگان نهایی می رسند.

---

کاربرد اسید کلریدریک
اسید کلریدریک از مواد شیمیایی پایه ای است و به همین دلیل هم موارد استفاده بسیار وسیعی دارد. برخی از این کاربردها از این قرار است: قطعه شویی فولاد، ساخت ترکیبات آلی، تولید ترکیبات غیر آلی، کنترل ph و خنثی سازی، احیاء تبادلگرهای یونی، پرداخت چرم، تمیزکننده های خانگی و صنعت ساختمان.

---

کاربردهای آب ژاول
سفیدکننده: به شکل سفید کننده ها و لکه برهای خانگی، هیپوکلرید سدیم برای زدودن لکه از لباسها به کار می رود.
ضدعفونی: ترکیب ضعیفی از 1% سفیدکننده خانگی در آب گرم برای ضد عفونی سطح مایعات استفاده می شود.
گندزدائی آب: برای کلردار کردن و ضد عفونی چاه ها و سیستم های آب ترکیبی حدوداً 2 درصدی از سفید کننده خانگی استفاده می گردد.
کاربردهای دندانپزشکی: هیپوکلرید سدیم در دندانپزشکی برای ضدعفونی در درمان دندانها کاربرد دارد. این ماده با توجه به تاثیر آن علیه ارگانیسم های بیماری زا و اضافات گوارشی به عنوان یک گزینه دارویی استفاده می شود.
ضدعفونی فاضلاب: محلولهای قلیاییِ هیپوکلرید سدیم (ph 11.0) برای تصفیه و رقیق کردن فاضلابهای سیانید به کار می رود.

+ نوشته شده در یکشنبه ۱۸ فروردین ۱۳۹۲ ساعت 19:3 توسط ahmadali safaei  | نظرات

ایزوسیا نـات ها

      ایزو سیانات ها دسته ای از مواد شیمیایی با واکنش پذیری بالا و وزن مولکولی پایین می باشند . آنها درطیف وسیعی در ساخت فومها( پلاستیکها ) ی قابل انعطاف و سخت ، فیبر ها ، روکش ها ( پوشش ها ) همچون رنگها ، روغن های جلا ( براق کنند ه ها )  و الاستومرها استفاده می شوند . همچنین به طور فزاینده و روز افزونی در صنایع اتومبیل ، تعمیر بدنه اتومبیل و مواد عایق ساختمان استفاده می شوند . اسپری رو ی محصولات پلی اروتان محتوی ایزوسیانات ها در طیف وسیعی به صورت خرده فروشی  و تجارتی  و کاربردهای صنعتی برای حفاظت سیمان ، چوب ، فایبرگلاس ، فولاد ، آلومینیوم ، کف پوش های محافظتی کف  کامیون ، تریلرها ، قایق ها ، فونداسیون ها و  عرشه های کشتی توسعه پیدا کرده است .

      ایزوسیانات ها تحریک کنندۀ قوی غشاء ممبران چشم ها ، دستگاه گوارش و دستگاه تنفسی هستند . تماس مستقیم پوستی همچنین می تواند منجر به التهاب و ورم قابل ملاحظه ای شود . ایزو سیانات ها می توانند همچنین باعث حساس شدن کارگران شده و در افراد در معرض مستعد در صورت مواجهه دوباره باعث حمله های شدید آسمی شوند . مرگ ناشی از آسم شدید در بعضی از افراد حساس شده گزارش شده است . کارگران مستعد مواجه با ایزوسیانات ها که تجربه می کنند تحریک عود کننده یا مزمن چشمی ، احتقان ( پرخونی ) بینی ، خشک یا زخم شدن گلو ، علائم مشابه سرما خوردگی ، سرفه ، کوتاهی یا کمی تنفس ، خس خس یا فشار قفسه سینه را باید توسط پزشک آگاه به مشکلات مرتبط با کار در رابطه با سلامتی معاینه شوند .

      پیشگیری از مواجهه با ایزوسیانات ها یک گام اساسی در حذف خطرات آن بر سلامتی است . کنترل های مهندسی همچون سیستم های بسته و تهویه باید روش اصلی و اساسی برای به حداقل رسانی مواجهه با ایزو سیانات ها در محل کار باشد . سایر کنترل ها ، همچون ایزوله کردن کارگران و تجهیزات و لباس حفاظت فردی ممکن است ضروری باشند . به محض شناسایی حساسیت ، بی درنگ و به طور اکید حذف مواجهه به جهت کاهش خطر مشکلات تنفسی موقتی یا طولانی مدت در کارگران حساس شده ضروری می باشد .

      طیف وسیعی از ترکیبات مورد استفاده دی ایزو سیانات ها هستند که شامل دو گروه سیانات هستند و پلی سیانات ها که معمولا" از دی ایزو سیانات ها مشتق می شوند و ممکن است شامل چندین گروه ایزو سیانات باشند . معمولترین دی ایزو سیانات های مورد استفاده شامل متیلن بیس ( فنیل ایزو سیانات ) ( mdi ) ، تولوئن دی ایزو سیانات ها ( tdi ) و هگزا متیلن دی ایزو سیانات ( hdi ) هستند . سایر دی ایزو سیانات ها رایج و معمول شامل نفتالن دی ایزو سیانات ( ndi )، متیلن بیس سیکلو هگزیل ایزو سیانات ( hmdi ) ( هیدورژنه شدۀ mdi  ) و ایزو فورون دی ایزو سیانات ) ipdi ) .

بندر امام

+ نوشته شده در سه شنبه ۷ آبان ۱۳۹۲ ساعت 13:12 توسط ahmadali safaei  | نظرات

بندر امام

   مساحت:4473 هکتارموقعیت:شمال غربی خلیج فارس ظرفیت پذیرش کالا:50 میلیون تن در سال مساحت انبارهای مسقف:522.000 متر مربع مساحت محوطه و بار اندازها:2.100.000 متر مربع ظرفیت ترمینال کانتینری700،000 TEUعمق اسکله ها13.5 مترتعداد اسکله37 پست به طول 7 کیلو مترطول خطوط داخلی راه آهن120 کیلو مترفاصله تا تهران850 کیلومترفاصله تا مرکز استان (اهواز)100 کیلومترفاصله تا مرکز شهر بندر امام خمینی(ره)10 کیلومترفاصله تا فرودگاه اهواز110 کیلومترفاصله تا فرودگاه آبادان100 کیلومترفاصله تا فرودگاه ماهشهر18 کیلومتر