ପଲିୟୁରେଥେନ: ଡାଏଲସ୍-ଆଲ୍ଡର୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଉପରେ ଆଧାରିତ ପଲିୟୁରେଥେନ ସ୍ୱ-ଉପଚାର ଆବରଣର ପୃଷ୍ଠ କଠିନତା ଏବଂ ସ୍ୱ-ଉପଚାର ଗୁଣ ଉପରେ ଗବେଷଣା

ପାରମ୍ପରିକ ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ଆବରଣ କ୍ଷତିକାରକ ଏବଂ ସ୍ୱୟଂ-ଉଦ୍ଧାର କ୍ଷମତା ଅଭାବର ସମସ୍ୟାର ସମାଧାନ ପାଇଁ, ଗବେଷକମାନେ Diels-Alder (DA) ସାଇକ୍ଲୋଆଡିସନ୍ ମେକାନିଜିମ୍ ମାଧ୍ୟମରେ 5 wt% ଏବଂ 10 wt% ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ ଧାରଣ କରିଥିବା ସ୍ୱୟଂ-ଉଦ୍ଧାର ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ଆବରଣ ବିକଶିତ କରିଛନ୍ତି। ଫଳାଫଳଗୁଡ଼ିକ ସୂଚିତ କରେ ଯେ ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟଗୁଡ଼ିକର ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତୀକରଣ ଆବରଣ କଠିନତାକୁ 3%-12% ବୃଦ୍ଧି କରେ ଏବଂ 120 °C ତାପମାତ୍ରାରେ 30 ମିନିଟ୍ ମଧ୍ୟରେ 85.6%-93.6% ସ୍କ୍ରାଚ୍ ଆରୋଗ୍ୟ ଦକ୍ଷତା ହାସଲ କରେ, ଯାହା ଆବରଣର ସେବା ଜୀବନକୁ ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଭାବରେ ବୃଦ୍ଧି କରେ। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ସାମଗ୍ରୀର ପୃଷ୍ଠ ସୁରକ୍ଷା ପାଇଁ ଏକ ଅଭିନବ ସମାଧାନ ପ୍ରଦାନ କରେ।

ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ସାମଗ୍ରୀ କ୍ଷେତ୍ରରେ, ଆବରଣ ସାମଗ୍ରୀରେ ଯାନ୍ତ୍ରିକ କ୍ଷତିର ମରାମତି ଦୀର୍ଘ ଦିନ ଧରି ଏକ ପ୍ରମୁଖ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ହୋଇଆସିଛି। ଯଦିଓ ପାରମ୍ପରିକ ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ଆବରଣ ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ପାଣିପାଗ ପ୍ରତିରୋଧ ଏବଂ ଆବଦ୍ଧତା ପ୍ରଦର୍ଶନ କରେ, ସ୍କ୍ରାଚ୍ କିମ୍ବା ଫାଟ ହେବା ପରେ ସେମାନଙ୍କର ସୁରକ୍ଷା କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ଦ୍ରୁତ ଗତିରେ ଖରାପ ହୋଇଯାଏ। ଜୈବିକ ସ୍ୱ-ନିରାକରଣ ଯନ୍ତ୍ର ଦ୍ୱାରା ଅନୁପ୍ରାଣିତ ହୋଇ, ବୈଜ୍ଞାନିକମାନେ ଗତିଶୀଳ ସହ-ଉପଚାର ବନ୍ଧନ ଉପରେ ଆଧାରିତ ସ୍ୱ-ଉପଚାର ସାମଗ୍ରୀ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରିବା ଆରମ୍ଭ କରିଛନ୍ତି, ଡାଏଲସ୍-ଆଲ୍ଡର୍ (DA) ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଏହାର ମୃଦୁ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଅବସ୍ଥା ଏବଂ ଅନୁକୂଳ ପ୍ରତିବର୍ତ୍ତନଶୀଳତା ଯୋଗୁଁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଧ୍ୟାନ ଆକର୍ଷଣ କରିଛି। ତଥାପି, ବିଦ୍ୟମାନ ଗବେଷଣା ମୁଖ୍ୟତଃ ରେଖୀୟ ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ସିଷ୍ଟମ ଉପରେ ଧ୍ୟାନ କେନ୍ଦ୍ରିତ କରିଛି, ଯାହା କ୍ରସ୍-ଲିଙ୍କ୍ ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ପାଉଡର ଆବରଣରେ ସ୍ୱ-ଉପଚାର ଗୁଣର ଅଧ୍ୟୟନରେ ଏକ ବ୍ୟବଧାନ ଛାଡିଛି।

ଏହି ବୈଷୟିକ ପ୍ରତିବନ୍ଧକକୁ ଦୂର କରିବା ପାଇଁ, ଘରୋଇ ଗବେଷକମାନେ ଅଭିନବ ଭାବରେ ଦୁଇଟି DA ହିଲିଂ ଏଜେଣ୍ଟ - ଫୁରାନ-ମାଲେଇକ୍ ଆନହାଇଡ୍ରାଇଡ୍ ଏବଂ ଫୁରାନ-ବିସମାଲେଇମାଇଡ୍ -କୁ ଏକ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଲେଟେଡ୍ ପଲିଏଷ୍ଟର ରେଜିନ୍ ସିଷ୍ଟମରେ ପ୍ରବର୍ତ୍ତନ କରିଥିଲେ, ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ସ୍ୱ-ଉଦ୍ଧାର ଗୁଣ ସହିତ ଏକ ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ପାଉଡର ଆବରଣ ବିକଶିତ କରିଥିଲେ। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ହିଲିଂ ଏଜେଣ୍ଟଗୁଡ଼ିକର ଗଠନ ନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ ¹H NMR, DA/ରେଟ୍ରୋ-DA ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକର ପ୍ରତିବର୍ତ୍ତନଶୀଳତା ଯାଞ୍ଚ କରିବା ପାଇଁ ଡିଫରେନସିଆଲ୍ ସ୍କାନିଂ କ୍ୟାଲୋରିମେଟ୍ରି (DSC), ଏବଂ ଆବରଣଗୁଡ଼ିକର ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଗୁଣ ଏବଂ ପୃଷ୍ଠ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକୁ ବ୍ୟବସ୍ଥିତ ଭାବରେ ମୂଲ୍ୟାଙ୍କନ କରିବା ପାଇଁ ପୃଷ୍ଠ ପ୍ରୋଫିଲୋମେଟ୍ରି ସହିତ ନାନୋଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ କୌଶଳ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇଥିଲା।

ପ୍ରମୁଖ ପରୀକ୍ଷାମୂଳକ କୌଶଳ ଦୃଷ୍ଟିରୁ, ଗବେଷଣା ଦଳ ପ୍ରଥମେ ଦୁଇ-ପଦକ୍ଷେପ ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଲ୍ ଧାରଣ କରିଥିବା DA ହିଲିଂ ଏଜେଣ୍ଟଗୁଡ଼ିକୁ ସଂଶ୍ଳେଷଣ କରିଥିଲେ। ପରବର୍ତ୍ତୀ ସମୟରେ, 5 wt% ଏବଂ 10 wt% ହିଲିଂ ଏଜେଣ୍ଟ ଥିବା ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ପାଉଡରଗୁଡ଼ିକୁ ତରଳ ମିଶ୍ରଣ ମାଧ୍ୟମରେ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରାଯାଇଥିଲା, ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଷ୍ଟାଟିକ୍ ସ୍ପ୍ରେ କରିବା ବ୍ୟବହାର କରି ଷ୍ଟିଲ୍ ସବ୍ଷ୍ଟେଟ୍ ଉପରେ ପ୍ରୟୋଗ କରାଯାଇଥିଲା। ହିଲିଂ ଏଜେଣ୍ଟ ବିନା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଗୋଷ୍ଠୀ ସହିତ ତୁଳନା କରି, ଭୌତିକ ଗୁଣଧର୍ମ ଉପରେ ହିଲିଂ ଏଜେଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତାର ପ୍ରଭାବକୁ ପଦ୍ଧତିଗତ ଭାବରେ ଅନୁସନ୍ଧାନ କରାଯାଇଥିଲା।

1.NMR ବିଶ୍ଳେଷଣ ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ ଗଠନକୁ ନିଶ୍ଚିତ କରେ

1 H NMR ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରା ଦେଖାଇଥିଲା ଯେ ଆମାଇନ୍-ସନ୍ନିବେଶିତ ଫୁରାନ୍-ମାଲେଇକ୍ ଆନାହାଇଡ୍ରାଇଡ୍ (HA-1) δ = 3.07 ppm ଏବଂ 5.78 ppm ରେ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟପୂର୍ଣ୍ଣ DA ରିଙ୍ଗ ଶିଖର ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଥିଲା, ଯେତେବେଳେ ଫୁରାନ୍-ବିସମାଲେଇମାଇଡ୍ ଆଡକ୍ଟ (HA-2) δ = 4.69 ppm ରେ ଏକ ସାଧାରଣ DA ବଣ୍ଡ ପ୍ରୋଟନ୍ ସଙ୍କେତ ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଥିଲା, ଯାହା ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟଗୁଡ଼ିକର ସଫଳ ସଂଶ୍ଳେଷଣକୁ ନିଶ୍ଚିତ କରିଥିଲା।

2.DSC ତାପଜ ଭାବରେ ପ୍ରତିବର୍ତ୍ତନୀୟ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ ପ୍ରକାଶ କରେ

DSC ବକ୍ର ସୂଚାଇଥିଲା ଯେ ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ ଥିବା ନମୁନାଗୁଡ଼ିକ 75 °C ରେ DA ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ପାଇଁ ଏଣ୍ଡୋଥର୍ମିକ୍ ଶିଖର ଏବଂ 110-160 °C ରେ ରେଟ୍ରୋ-DA ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ପାଇଁ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟପୂର୍ଣ୍ଣ ଶିଖର ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଥିଲା। ଉଚ୍ଚ ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ ବିଷୟବସ୍ତୁ ସହିତ ଶିଖର କ୍ଷେତ୍ର ବୃଦ୍ଧି ପାଇଲା, ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ତାପଜ ବିପରୀତତା ପ୍ରଦର୍ଶନ କଲା।

3.ନାନୋଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ପରୀକ୍ଷାଗୁଡ଼ିକ କଠିନତାରେ ଉନ୍ନତି ଦେଖାଏ

ଗଭୀରତା-ସମ୍ବେଦନଶୀଳ ନାନୋଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ପରୀକ୍ଷାରୁ ଜଣାପଡିଛି ଯେ 5 wt% ଏବଂ 10 wt% ହିଲିଂ ଏଜେଣ୍ଟ ଯୋଡିବା ଦ୍ଵାରା ଆବରଣ କଠିନତା ଯଥାକ୍ରମେ 3% ଏବଂ 12% ବୃଦ୍ଧି ପାଇଥିଲା। 8500 nm ଗଭୀରତାରେ ମଧ୍ୟ 0.227 GPa ର କଠିନତା ମୂଲ୍ୟ ବଜାୟ ରଖାଯାଇଥିଲା, ଯାହା ହିଲିଂ ଏଜେଣ୍ଟ ଏବଂ ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ମାଟ୍ରିକ୍ସ ମଧ୍ୟରେ ଗଠିତ କ୍ରସ୍-ଲିଙ୍କ୍ଡ୍ ନେଟୱାର୍କ ପାଇଁ ଦାୟୀ।

4.ପୃଷ୍ଠ ରୂପବିଜ୍ଞାନ ବିଶ୍ଳେଷଣ

ପୃଷ୍ଠ ରୁକ୍ଷତା ପରୀକ୍ଷାରୁ ଜଣାପଡିଛି ଯେ ଶୁଦ୍ଧ ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ଆବରଣ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ Rz ମୂଲ୍ୟକୁ 86% ହ୍ରାସ କରିଛି, ଯେତେବେଳେ ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ ଥିବା ଆବରଣ ବଡ଼ କଣିକାର ଉପସ୍ଥିତି ଯୋଗୁଁ ରୁକ୍ଷତାରେ ସାମାନ୍ୟ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଥିଲା। FESEM ଚିତ୍ରଗୁଡ଼ିକ ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ କଣିକାରୁ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥିବା ପୃଷ୍ଠ ଗଠନରେ ପରିବର୍ତ୍ତନକୁ ଦୃଶ୍ୟମାନ ଭାବରେ ଦର୍ଶାଉଛି।

5.ସ୍କ୍ରାଚ୍ ହିଲିଂ ଦକ୍ଷତାରେ ସଫଳତା

ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପି ପର୍ଯ୍ୟବେକ୍ଷଣ ଦର୍ଶାଇଛି ଯେ 10 wt% ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ ଥିବା ଆବରଣ, 120 °C ରେ 30 ମିନିଟ୍ ପାଇଁ ଉତ୍ତାପ ଚିକିତ୍ସା ପରେ, ସ୍କ୍ରାଚ୍ ପ୍ରସ୍ଥ 141 μm ରୁ 9 μm କୁ ହ୍ରାସ କରିଥିଲା, ଯାହା 93.6% ଆରୋଗ୍ୟ ଦକ୍ଷତା ହାସଲ କରିଥିଲା। ଏହି କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ରେଖୀୟ ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ସିଷ୍ଟମ ପାଇଁ ବିଦ୍ୟମାନ ସାହିତ୍ୟରେ ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଥିବା ତୁଳନାରେ ଯଥେଷ୍ଟ ଉନ୍ନତ।

ପରବର୍ତ୍ତୀ ସାମଗ୍ରୀରେ ପ୍ରକାଶିତ, ଏହି ଅଧ୍ୟୟନ ବହୁବିଧ ନୂତନତ୍ୱ ପ୍ରଦାନ କରେ: ପ୍ରଥମତଃ, ବିକଶିତ DA-ପରିବର୍ତ୍ତିତ ପଲିୟୁରେଥାନ୍ ପାଉଡର ଆବରଣଗୁଡ଼ିକ ଭଲ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ସ୍ୱ-ନିରାମୟ କ୍ଷମତା ସହିତ ମିଶ୍ରଣ କରେ, ଯାହା 12% ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ କଠୋରତା ଉନ୍ନତି ହାସଲ କରେ। ଦ୍ୱିତୀୟତଃ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଷ୍ଟାଟିକ୍ ସ୍ପ୍ରେ କରିବା ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ବ୍ୟବହାର କ୍ରସ୍-ଲିଙ୍କ୍ଡ୍ ନେଟୱାର୍କ ମଧ୍ୟରେ ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟଗୁଡ଼ିକର ସମାନ ବିଚ୍ଛିନ୍ନତା ସୁନିଶ୍ଚିତ କରେ, ପାରମ୍ପରିକ ମାଇକ୍ରୋକ୍ୟାପସୁଲ୍ କୌଶଳର ସାଧାରଣ ସ୍ଥିତିଗତ ଅସ୍ପଷ୍ଟତାକୁ ଦୂର କରେ। ସବୁଠାରୁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ କଥା ହେଉଛି, ଏହି ଆବରଣଗୁଡ଼ିକ ଏକ ତୁଳନାତ୍ମକ କମ୍ ତାପମାତ୍ରା (120 °C) ରେ ଉଚ୍ଚ ଆରୋଗ୍ୟ ଦକ୍ଷତା ହାସଲ କରେ, ଯାହା ବିଦ୍ୟମାନ ସାହିତ୍ୟରେ ରିପୋର୍ଟ କରାଯାଇଥିବା 145 °C ଆରୋଗ୍ୟ ତାପମାତ୍ରା ତୁଳନାରେ ଅଧିକ ଶିଳ୍ପ ପ୍ରୟୋଗ ପ୍ରଦାନ କରେ। ଏହି ଅଧ୍ୟୟନ କେବଳ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ଆବରଣଗୁଡ଼ିକର ସେବା ଜୀବନକୁ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ପାଇଁ ଏକ ନୂତନ ପଦ୍ଧତି ପ୍ରଦାନ କରେ ନାହିଁ ବରଂ "ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟ ସାନ୍ଦ୍ରତା-କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା" ସମ୍ପର୍କର ପରିମାଣାତ୍ମକ ବିଶ୍ଳେଷଣ ମାଧ୍ୟମରେ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଆବରଣଗୁଡ଼ିକର ଆଣବିକ ଡିଜାଇନ୍ ପାଇଁ ଏକ ତାତ୍ତ୍ୱିକ ଢାଞ୍ଚା ମଧ୍ୟ ସ୍ଥାପନ କରେ। ଆରୋଗ୍ୟକାରୀ ଏଜେଣ୍ଟଗୁଡ଼ିକରେ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଲ୍ ବିଷୟବସ୍ତୁର ଭବିଷ୍ୟତ ଅପ୍ଟିମାଇଜେସନ୍ ଏବଂ ୟୁରେଟାଡିଓନ୍ କ୍ରସ୍-ଲିଙ୍କର୍ସର ଅନୁପାତ ସ୍ୱ-ନିରାମୟ ଆବରଣଗୁଡ଼ିକର କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସୀମାକୁ ଆହୁରି ଆଗକୁ ବଢ଼ାଇବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଛି।