பாலிமர்களின் அமைப்புக்கும் பண்புகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பு

பாலிமர்களின் அமைப்புக்கும் பண்புகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பு

பாலிமர்கள் என்பவை மோனோமர்கள் எனப்படும் சிறிய, மீண்டும் மீண்டும் வரும் அலகுகளால் ஆன பெருமூலக்கூறுகள் ஆகும். இயற்கையில் பல வகையான பாலிமர்கள் காணப்படுகின்றன, மேலும் அவற்றை செயற்கையாகவும் உருவாக்க முடியும். புரதங்கள், டி.என்.ஏ, மற்றும் செல்லுலோஸ் ஆகியவை இயற்கை பாலிமர்களுக்கான எடுத்துக்காட்டுகளாகும், அதே சமயம் பாலிஎத்திலீன், பாலிஸ்டைரீன், நைலான், மற்றும் பாலிபுரோப்பிலீன் ஆகியவை செயற்கை பாலிமர்களாகும். எந்தவொரு பெரிய மூலக்கூறையும் போலவே, ஒரு பாலிமரின் அமைப்பும் அதன் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. பாலிமர்களின் அமைப்புக்கும் பண்புகளுக்கும் இடையிலான உறவை எவ்வாறு விளக்கலாம் மற்றும் பயன்படுத்திக்கொள்ளலாம் என்பதை இந்தக் கட்டுரை விவாதிக்கிறது.

பாலிமர் கட்டமைப்பு

பாலிமர்களை அவற்றின் அமைப்பு மற்றும் கூறுகளின் அடிப்படையில் பல்வேறு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம். அவற்றின் அமைப்பை பல்வேறு கோணங்களில் இருந்து பார்க்கலாம்:

1. முதன்மை அமைப்பு: இது ஒரு பாலிமர் சங்கிலியில் உள்ள மோனோமர்களின் வரிசையை உள்ளடக்கியது. இந்தச் சங்கிலி ஹோமோபாலிமரிக் (ஒரே மோனோமரிலிருந்து உருவானது) அல்லது கோபாலிமரிக் (இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வெவ்வேறு மோனோமர்களிலிருந்து உருவானது) ஆக இருக்கலாம்.

2. இரண்டாம் மற்றும் மூன்றாம் நிலை அமைப்பு: இது முப்பரிமாண வெளியில் பாலிமர் சங்கிலிகளின் உருவமைப்பு மற்றும் திசைவமைப்பை உள்ளடக்கியது. பாலிமரின் அடர்த்தி, படிகத்தன்மை மற்றும் நீளும் தன்மை போன்ற இயற்பியல் பண்புகளைத் தீர்மானிப்பதில் இரண்டாம் மற்றும் மூன்றாம் நிலை அமைப்புகள் மிகவும் முக்கியமானவை.

3. கிளைத்தல் மற்றும் குறுக்குப் பிணைப்பு: பாலிமர்கள் கிளைத்த அல்லது குறுக்குப் பிணைப்புள்ள சங்கிலிகளைக் கொண்டிருக்கலாம், இவை வலிமை மற்றும் மீள்தன்மையைப் பாதிக்கின்றன. குறைவான அல்லது கிளைகளே இல்லாத பாலிமர்களைக் காட்டிலும், கிளைத்த பாலிமர்கள் குறைந்த உருகுநிலையையும் மென்மையான இயந்திரவியல் பண்புகளையும் கொண்டிருக்க முனைகின்றன.

4. டாக்டிசிட்டி: இது பாலிமர் சங்கிலி நெடுகிலும் உள்ள வடிவியல் ஒழுங்குத்தன்மை ஆகும். பாலிமர்கள் ஐசோடாக்டிக் (அனைத்து பதிலீடுகளும் முதன்மைச் சங்கிலியின் ஒரே பக்கத்தில் அமைந்துள்ளன), சின்டியோடாக்டிக் (பதிலீடுகள் சங்கிலி நெடுகிலும் ஒரு ஒழுங்கான, மாறி மாறி அமைந்திருக்கின்றன), அல்லது அட்டாக்டிக் (பதிலீடுகள் சீரற்ற முறையில் அமைந்திருக்கின்றன) என இருக்கலாம்.

பாலிமர்களின் பண்புகள்

பாலிமர்களின் அமைப்பு அவற்றின் பண்புகளில் எவ்வாறு சில விளைவுகளை ஏற்படுத்துகிறது? அவற்றின் அமைப்பால் பெரிதும் பாதிக்கப்படும் பாலிமர்களின் சில பண்புகள் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளன:

1. இழுவிசை வலிமை மற்றும் மீள்தன்மை: குறுக்குப் பிணைப்புள்ள பாலிமர்கள் அதிக இழுவிசை வலிமையைக் கொண்டுள்ளன, ஏனெனில் இழுக்கும்போது பாலிமர் சங்கிலிகள் அவிழ்வதைத் இந்தக் குறுக்குப் பிணைப்புகள் தடுக்கின்றன. ரப்பர் போன்ற பாலிமர்களின் மீள்தன்மைப் பண்புகளும் இந்தக் குறுக்குப் பிணைப்புகளுடன் நெருங்கிய தொடர்புடையவை; அவை அழுத்தத்திற்கு உட்படுத்தப்பட்ட பிறகு தங்கள் அசல் வடிவத்திற்குத் திரும்பும் திறன் கொண்டவை.

2. கடினத்தன்மை மற்றும் வெப்பநிலை எதிர்ப்புத்திறன்: படிகப் பாலிமர்கள் அடர்த்தியான அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவை பொதுவாக ஒழுங்கற்ற அமைப்பைக் கொண்ட படிகமற்ற பாலிமர்களை விடக் கடினமானவை. இந்தக் கடினத்தன்மை அதிக வெப்பநிலையைத் தாங்கும் திறனையும் அதிகரிக்கிறது.

3. உருகுநிலை மற்றும் கடினத்தன்மை: பாலிமர்களில் உள்ள கிளைச் சங்கிலி அமைப்புகள், சங்கிலிப் பொதிவு அடர்த்தியைக் குறைக்க முனைகின்றன, இது அவற்றின் உருகுநிலைகளைக் குறைக்கக்கூடும். கடினத்தன்மையைப் பொறுத்தவரை, அட்டாக்டிக் பாலிமர்களில் உள்ளதைப் போன்ற ஒழுங்கற்ற அமைப்புகள், வழக்கமான அமைப்புகளை விட அதிக தாக்க ஆற்றலை உள்வாங்கும் திறனை வழங்குகின்றன.

4. ஒளியியல் பண்புகள்: அதிக படிகத்தன்மை கொண்ட பாலிமர்கள், ஒளியைச் சிதறடிக்கும் உயர் ஒழுங்குப் பகுதிகள் இருப்பதால், ஒப்பீட்டளவில் ஒளிபுகாத் தன்மை கொண்டவையாக இருக்கின்றன. இதற்கு மாறாக, படிக வடிவமற்ற பாலிமர்கள் மிகவும் ஒளிபுகும் தன்மை கொண்டவையாக இருக்கக்கூடும், ஏனெனில் அவற்றின் கட்டமைப்பில் உள்ள சீரற்ற ஒழுங்கு, ஒளியை மிகவும் எளிதாக ஊடுருவிச் செல்ல அனுமதிக்கிறது.

5. ஊடுருவும் தன்மை மற்றும் உயிரிச்சிதைவுத்தன்மை: நுண்துளைகள் கொண்ட அல்லது கிளைத்த கட்டமைப்புகள், வாயுக்கள் அல்லது திரவங்களுக்கு பாலிமரின் ஊடுருவும் தன்மையை அதிகரிக்கக்கூடும். மறுபுறம், குறுக்குப் பிணைப்பு மற்றும் உயர் படிகத்தன்மை ஆகியவை உயிரிச்சிதைவுத்தன்மையைக் குறைக்க முனைகின்றன, ஏனெனில் அவை நுண்ணுயிரிகள் பாலிமரைச் சிதைப்பதை மிகவும் கடினமாக்குகின்றன.

6. நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் ஒட்டும்தன்மை: பாலிஎத்திலீன் (PE) என்பது அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்ட ஒரு நேரான சங்கிலி பாலிமருக்கு உதாரணமாகும். கிளைகள் அல்லது அதிக குறுக்குப் பிணைப்புகளைக் கொண்ட பாலிமர்கள் குறைந்த நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்டவையாகவும் ஆனால் கடினமானவையாகவும் இருக்கும். அதே சமயம், பல்வேறு பரப்புகளுடன் நன்கு வினைபுரியக்கூடிய கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட பாலிமர்களில் ஒட்டும்தன்மை பெரும்பாலும் காணப்படுகிறது.

கட்டமைப்புக்கும் பாலிமர் பண்புகளுக்கும் இடையிலான உறவின் பொறிமுறை மற்றும் கோட்பாடு

பாலிமர்களின் கட்டமைப்பைப் பற்றிய புரிதலின் அடிப்படையில், அவற்றின் இயந்திரவியல், வெப்பவியல் மற்றும் ஒளியியல் பண்புகளைக் கணிக்கவும் மாற்றியமைக்கவும் முடியும். கட்டமைப்பு எவ்வாறு பாலிமர் பண்புகளைப் பாதிக்கிறது என்பதைப் பல பொறிமுறைகளும் கோட்பாடுகளும் விளக்குகின்றன.

நெகிழ்வான சங்கிலி கோட்பாடு

இந்தக் கோட்பாட்டின்படி, பாலிமர் சங்கிலிகளின் நெகிழ்வுத்தன்மையானது, அந்தச் சங்கிலிக்குள் இருக்கும் உள் பிணைப்புகளின் தடையற்ற சுழற்சியின் விளைவாக ஏற்படுகிறது. அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்ட ஒரு கட்டமைப்பானது, உயர் நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் குறைந்த உருகுநிலை போன்ற பண்புகளைக் கொண்ட உருவமற்ற பாலிமர்களுக்கு வழிவகுக்கும்.

போல்ட்ஸ்மேன் மாதிரி

இந்தக் கோட்பாடு, வெவ்வேறு ஆற்றல் நிலைகளில் மூலக்கூறு ஆற்றல் எவ்வாறு பரவியுள்ளது என்பதை விளக்குகிறது. பாலிமர்களின் சூழலில், வெப்பநிலை மாற்றங்களுக்கு ஏற்ப பாலிமர் சங்கிலிகள் எவ்வாறு படிகங்களை உருவாக்குகின்றன அல்லது படிகமற்ற நிலையில் நீடிக்கின்றன என்பதை விளக்க இது உதவுகிறது.

எலாஸ்டோமர் நெட்வொர்க் கோட்பாடு

இது குறிப்பாக ரப்பர் போன்ற வெப்பத்தால் இறுகும் பாலிமர்களுக்குப் பொருந்தும். இவை அழுத்தத்திற்கு உள்ளான பிறகு தங்கள் அசல் வடிவத்திற்குத் திரும்பும் திறன் கொண்டவை. இந்த வலைப்பின்னல், குறுக்கு இணைப்பு கொண்ட பாலிமர் சங்கிலிகளைக் கொண்டுள்ளது. இது வாகன டயர்கள் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு இன்றியமையாத ஒரு தனித்துவமான ரப்பர் போன்ற விளைவை உருவாக்குகிறது.

பாலிமர்களின் வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் புள்ளியியல்

வெப்ப இயக்கவியல் அணுகுமுறையானது, ஒரு பாலிமரின் இறுதி நிலையை (அது படிக வடிவமா அல்லது படிகமற்ற வடிவமா) தீர்மானிப்பதில், என்ட்ரோபி மற்றும் என்டால்பிக்கு இடையிலான சமநிலையை விளக்குகிறது. புள்ளியியல், தற்செயல் காரணிகளை மதிப்பிட்டு, அதன் இயற்பியல் பண்புகளைப் பாதிக்கும் பாலிமர் சங்கிலி நீளங்களின் பரவலைத் தீர்மானிக்கிறது.

பாலிமர்களின் அமைப்புக்கும் பண்புகளுக்கும் இடையிலான உறவின் பயன்பாடு

பாலிமரின் அமைப்புக்கும் அதன் பண்புகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பைப் புரிந்துகொள்வது, விமானக் கூறுகள் முதல் மருத்துவ சாதனங்கள், உணவுப் பொட்டலங்கள் வரை பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளுக்குத் தேவையான குறிப்பிட்ட செயல்திறன் கொண்ட பொருட்களை உருவாக்க விஞ்ஞானிகளுக்கும் பொறியாளர்களுக்கும் உதவுகிறது.

1. கூட்டுப் பொருட்கள்: கார்பன் அல்லது கண்ணாடி இழைகளால் வலுவூட்டப்பட்ட கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட பாலிமர்கள், குறைந்த எடையுடன் கூடிய அதிக வலிமைக்காக வானூர்திப் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

2. தேர்ந்தெடுத்தல் சவ்வுகள்: குறிப்பிட்ட அயனிகள் அல்லது மூலக்கூறுகளைத் தேர்ந்தெடுத்து ஈர்க்கும் சவ்வுகளுக்காக, பிரத்யேக கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட பாலிமர்களைப் பயன்படுத்தலாம்; இவை நீர் சுத்திகரிப்பு மற்றும் மருத்துவத் தொழில்நுட்பங்களுக்கு முக்கியமானவை.

3. கடத்தும் பாலிமர்கள்: முறையான கலப்புச் சேர்ப்பின் மூலம், பாலிமர் கட்டமைப்புகளை மின்சாரத்தைக் கடத்தும் வகையில் மாற்றியமைக்க முடியும். இவை OLED-கள் மற்றும் பாலிமர் மின்கலங்கள் போன்ற நெகிழ்வான மின்னணு சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

4. பொட்டலமிடல்: புத்துணர்வைப் பராமரிக்கவும், அதன் ஆயுட்காலத்தை நீட்டிக்கவும் உதவும் உணவுப் பொட்டலங்களுக்கு, அதிக நெகிழ்வுத்தன்மையையும் ஒளிபுகும் தன்மையையும் வழங்கும் பாலிமர் கட்டமைப்புகள் அவசியமானவை.

5. மருத்துவ மற்றும் மக்கும் பாலிமர்கள்: நுண்ணுயிரிகளால் சிதைக்கப்படக்கூடிய கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட பாலிமர்கள், உடலில் மக்குவதால் அறுவை சிகிச்சை மூலம் அகற்ற வேண்டிய தேவையைக் குறைக்கும் பொருத்தக்கூடிய மருத்துவ சாதனங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

பாலிமர் அமைப்புக்கும் அதன் பண்புகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பை ஆராய்ந்து புரிந்துகொள்வதன் மூலம், தொழில்நுட்பத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வது மட்டுமின்றி, சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்ததாகவும் இருக்கும் பொருட்களை நம்மால் சிறப்பாக வடிவமைக்க முடியும். இது, பொருள் அறிவியல் மற்றும் வேதியியல் பொறியியலில் முடிவற்ற புதுமைகளுக்கு வழிவகுப்பதோடு, பல்வேறு தொழில்துறைகளிலும் அன்றாட வாழ்விலும் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது.