فومهای هوشمند یا ویسکوالاستیک

فومهای هوشمند یا ویسکوالاستیک

فومهای ویسکوالاستیک (لزج-کشسان) که به عنوان فومهای هوشمند یا حافظه دار نیز معروفند، برای اولین بار در طی سالهای میانی دهه 60 میلادی در نتیجه پژوهش های انجام گرفته در برنامه انتقال تکنولوژی ناسا بطور تجاری عرضه شدند.

این فومهای پلی اورتانی انعطاف پذیر دارای خاصیتی هستند که به آنها اجازه می دهد نیروی شتاب ثقل عظیم زمان پرتاب موشک یا ورود دوباره فضاپیما به داخل جو زمین را بازتوزیع کرده و از اثر آن بر بدن فضانوردان بکاهند. همچنین در پروازهای طولانی هواپیماهای مسافربری، آسایش بیشتری برای فضانوردان فراهم می سازد.

مشخصه های اصلی

فومهای ویسکوالاستیک پس از فشرده شدن به آهستگی شکل اولیه خود را باز می یابند. وقتی یک شی سنگین (مانند بدن انسان) روی فوم ویسکوالاستیک قرار گیرد، فوم به تدریج شکل آن شی را بخود می گیرد و پس از حذف آن وزن، به آرامی شکل اولیه خود را باز می یابد.

خاصیت دیگر این نوع فوم توانایی آن در میراساختن ارتعاشات و جذب شوک است. این نوع فوم خاصیت فنری فومهای معمولی را نداشته و بیشتر انرژی برخورد را جذب می کند. علاوه بر این خاصیت کلیدی، برخی انواع این فومها به دمای بدن و دمای محیط واکنش نشان می دهند و با حرارت نرم شده و آسانتر با شکل بدن تطبیق می یابند.

مزایا و کاربردها

فوم ویسکوالاستیک کاربردهای زیادی در پزشکی یافته است. قابلیت تطابق آن با شکل بدن و توزیع یکنواخت فشار و وزن، آسایش زیادی برای بیماران فراهم ساخته مانع ایجاد زخم بستر می شود. فومهای معمولی با واردساختن فشار بیش از حد بر بدن بیمار باعث توقف جریان خون در بدن وی شده بافت پوستی او را تخریب می کنند. کاربرد مهم دیگر این نوع فوم در صندلی خودرو است. این فومها علاوه بر آسایش، حفاظت خوبی از سرنشین به عمل می آورند.

فورمولاسیون فومهای ویسکوالاستیک

فومهای ویسکوالاستیک اغلب از تولوئن دی ایزوسیانات (Toluene Diisocyanate) و ترکیبات مشابه آن ساخته می شوند. نام تجاری برخی از این مواد عبارت است از TDI 65، MDI و TDI 80. برای درک خواص استثنایی این نوع فومها باید اثراتی را که مسئول رفتار لزج-کشسان فوم هستند دریابیم. پلی اورتانها پلیمرهایی با یک ساختار شبکه ای سه بعدی هستند که با پلیمریزاسیون افزایشی مواد خامی به نام پلی یول و پلی ایزوسیانات بوجود می آیند. وقتی چنین شبکه ای تحت فشار و تراکم قرار می گیرد یک نیروی بازگرداننده تولید خواهد کرد. برای اینکه پس از تغییرشکل، فوم به آرامی شکل اولیه خود را بازیابد باید این نیروی ارتجاعی به حداقل خود برسد.

دلیل اصلی خاصیل لزج-کشسان این نوع فوم، پدیده ای به نام دمای انتقال شیشه است که معمولا اندکی کمتر از دمای اتاق می‌باشد. دمای بالاتر از محیط رفتار لزج-کشسان را کاهش داده و باعث می شود فوم نرم شود. از سوی دیگر، دمای پایین تر از محیط باعث تشدید رفتار لزج-کشسان می‌گردد. دمای انتقال شیشه فوم اتری معمولی بسیار پایین تر از دمای محیط است (بین منفی 50 تا منفی 40 درجه سلسیوس). در حالی که فوم ویسکوالاستیک دمای انتقال شیشه در حدود دمای محیط دارد و افزایش دما در نتیجه تکیه دادن یا فشار بر آن باعث نرم شدن فوم می شود. پس از برداشته شدن فشار و رسیدن دما به حد محیط زیست، مجددا انتقال شیشه‌ای روی داده و فوم سفت شده و به آرامی به حالت اولیه بر می گردد.

 منبع:

Highly Sophisticated Cell Opener for Viscoelastic Foam

Michael Krebs, Roland Hubel, Evonik Industries AG