الانكماش

يمكن تقسية البوليمرات باستخدام عدة طرق منها:

1- التقسية بالحرارة: وهي عملية تطبق درجات الحرارة المرتفعة على البوليمر لفترة من الوقت لتقليل تباين الحجم الجزيئي وزيادة قوة الربط الذري للبوليمر.

2- التقسية بالإشعاع: وهي عملية تعريض البوليمر للإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الأشعة السينية أو الأشعة فوق البنفسجية لعلاج الانكماش الشديد وتعزيز قوة الربط الذري.

3- التقسية بالتشكيل: وهي عملية تشكيل البوليمر بطرق ميكانيكية، مثل عملية اللدغ أو الإدراج، لتحسين الملكية والأداء الفيزيائي للمادة.

4- التقسية بالأحماض والأسيتون: وهي عملية يتم فيها تعريض البوليمر للأحماض والأسيتون لزيادة قوة الربط الجزيئي.

5- التقسية بالتفاعل الكيميائي: وهي عملية تفاعل البوليمر مع المواد الكيميائية المناسبة كـ المركبات الكلوروية أو الأمينية لتحسين قوة الربط والاستقرار.

تحدث حالات الموائع بناءً على درجة حرارتها والضغط الجوي المحيط بها. وتنقسم حالات الموائع إلى الحالة الصلبة، والحالة السائلة، والحالة الغازية.

– الحالة الصلبة: تتميز بشكل محدد ويحتفظ به حال تعرض المادة إلى الانكماش والتحول إلى صلب.

– الحالة السائلة: تجعل الجسيمات باستطاعتها الحركة والتحوّل بين المساحات المتغيرة بشكل مستمر، مع احتفاظها بحجم وحجم جزيئات ثابت.

– الحالة الغازية: تتميز بحرية الجزيئات المكونة للمادة في الحركة، حيث تنتقل بفعل التحول الهيدروجيني من حاالة تراكمية ضغط إلى نفس الظروف الحرارية وتسمى الغاز الحرارة.

تختلف الخصائص الميكانيكية للمواد المكثفة حسب نوع المادة وتركيبها. ولكن بشكل عام، تشتمل الخصائص الميكانيكية للمواد المكثفة على:

1- الصلابة: وهي قدرة المادة على مقاومة الثني أو التشوه.

2- القوة الشدية: وهي قدرة المادة على مقاومة الشد وتحمل القوة قبل أن تتمزق.

3- القوة الانفصالية: وهي قدرة المادة على مقاومة القص وإزالة الجزء المكثف من الدائرة.

4- معامل الانكسار: وهو قدرة المادة على الانحناء بفعل القوة بدلًا من الانفصال.

5- التمدد الحراري: وهو قدرة المادة على التمدد أو الانكماش بفعل الحرارة.

6- الصلابة الحرارية: وهي قدرة المادة على البقاء في شكلها ومنع التشوه بسبب درجات الحرارة العالية.

7- القوة المغناطيسية: وهي قدرة المادة على التفاعل مع الحقول المغناطيسية والمغناطيس.

تعتبر المواد المكثفة من المواد الكيميائية التي تتفاعل مع العديد من الأسطح بما في ذلك البلاستيك، وتؤدي إلى تغير ملموس في خواصها وسلوكها. وتتنوع تأثيرات المواد المكثفة على البلاستيك حسب نوع المادة المكثفة ونوع البلاستيك الذي تتفاعل معه، ومن أبرز هذه التأثيرات:

1- تغير لون البلاستيك: قد تؤدي المواد المكثفة إلى تغير لون البلاستيك، حيث يصبح أكثر داكناً أو أكثر فاتحاً.

2- الانكماش أو التمدد: قد يؤدي تفاعل المواد المكثفة مع البلاستيك إلى تغير في مقاساته وأحجامه، وعادة ما يتمثل هذا في الانكماش أو التمدد.

3- تغير الخواص الميكانيكية: يمكن للمواد المكثفة أن تحدث تغييراً ملحوظاً في خواص البلاستيك الميكانيكية مثل الصلابة والمتانة والمرونة.

4- تعرية المواد الداخلية الحساسة: يمكن للمواد المكثفة أن تتفاعل مع المواد الداخلية الحساسة في البلاستيك وتزيد من نسبة تعرية هذه المواد، مما يؤدي إلى تدهور خصائص البلاستيك بشكل أسرع.

5- تغير الطبقة السطحية: يمكن للمواد المكثفة أن تتفاعل مع الطبقة السطحية للبلاستيك، مما يؤدي إلى تغير في خصائص السطح وقدرته على الالتصاق والتصنيع.

الحرارة المتشابهة في الفيزياء الحرارية لها العديد من الخواص المهمة والتي تشمل:

1- ارتفاع درجة الحرارة بنسبة مساوية مع كمية الحرارة المضافة.
2- انتقال الحرارة بين المواد المتشابهة بسرعة وسهولة.
3- القدرة على التوازن الحراري، حيث أن المواد المتشابهة في الحرارة تتجانس في درجة الحرارة بعد فترة من الزمن لتصل إلى التوازن الحراري.
4- قدرة المواد المتشابهة على التمدد بوتيرة متساوية عند تعرضها لحرارة.
5- قدرة المواد المتشابهة على الانكماش بوتيرة متساوية عند تبريدها.

ويتم استخدام هذه الخواص في العديد من التطبيقات الهامة في الصناعة والمجالات الأخرى التي تعتمد على الحرارة كالطهي وتبريد الهياكل المعدنية والنفخ للمواد البلاستيكية وغيرها.

تفسير الجاذبية الحرارية باستخدام فيزياء الحرارة يعتمد على فكرة أن الحرارة هي طاقة تحرك جزيئات المادة. عندما يتم تسخين جسم، تزيد طاقة حركة الجزيئات فيه، وبالتالي تزداد سرعتها. هذه الزيادة في السرعة يمكن أن تؤدي إلى زيادة المسافة بين الجزيئات وتوسيع المادة.

توسع المادة نتيجة للحرارة يؤدي إلى زيادة حجمها وبالتالي يزيد حجم الجسم. وهذا يسمى بالتمدد الحراري. وعندما يتم تبريد الجسم، تقل طاقة حركة الجزيئات فيه، وتقل سرعتها، مما يؤدي إلى اقتراب الجزيئات من بعضها البعض وتقليل المسافة بينها. هذا التقلص في المسافة بين الجزيئات يؤدي إلى انكماش المادة وتقليل حجم الجسم. وهذا يسمى بالانكماش الحراري.

بالتالي، يمكننا أن نقول أن الجاذبية الحرارية هي قدرة المادة على التمدد أو الانكماش بسبب تغير درجة الحرارة. وتختلف قدرة المواد على الجاذبية الحرارية من مادة إلى أخرى، حيث تكون بعض المواد أكثر قابلية للتمدد أو الانكماش من غيرها.

هناك العديد من الطرق لاختبار تحمل الحرارة للمواد في الفيزياء الحرارية. تعتمد الطريقة المحددة على نوع المادة والخصائص التي ترغب في قياسها. بعض الطرق الشائعة لاختبار تحمل الحرارة للمواد تشمل:

اختبار الانحناء الحراري: يقيس هذا الاختبار مقدار الانحناء الذي يمكن أن يحدث للمادة عند تسخينها.
اختبار الشد الحراري: يقيس هذا الاختبار مقدار القوة التي يمكن أن تتحملها المادة عند تسخينها.
اختبار الانكماش الحراري: يقيس هذا الاختبار مقدار الانكماش الذي يحدث للمادة عند تسخينها.
اختبار التعب الحراري: يقيس هذا الاختبار مقدار المرات التي يمكن للمادة أن تتعرض فيها للحرارة دون أن تفشل.
يمكن استخدام نتائج هذه الاختبارات لتحديد ما إذا كانت المادة مناسبة للاستخدام في التطبيقات التي تتعرض فيها للحرارة. على سبيل المثال، إذا كنت ترغب في استخدام مادة في فرن، فسوف تحتاج إلى التأكد من أن المادة يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية دون أن تفشل.

فيما يلي بعض العوامل التي يمكن أن تؤثر على تحمل الحرارة للمادة:

التركيب الكيميائي للمادة: بعض المواد، مثل المعادن، تتحمل الحرارة بشكل أفضل من غيرها، مثل البلاستيك.
بنية المادة: يمكن أن تؤثر بنية المادة أيضًا على تحمل الحرارة لها. على سبيل المثال، تكون المواد ذات البنية البلورية عادةً أكثر تحملًا للحرارة من المواد ذات البنية غير البلورية.
المعالجة الحرارية للمادة: يمكن أن تؤثر المعالجة الحرارية للمادة أيضًا على تحمل الحرارة لها. على سبيل المثال، يمكن أن يجعل المعالجة الحرارية بعض المواد أكثر تحملًا للحرارة من غيرها.
من المهم أن تأخذ في الاعتبار جميع هذه العوامل عند اختيار مادة لتطبيق معين يتعرض فيه للحرارة.

هناك عدة طرق تستخدم لتقليل الانكماش في المنسوجات، وتشمل:

1. الانكماش الحراري: حيث يتم تعريض المنسوجات لحرارة عالية لفترة محددة، وذلك قبل الخياطة أو الاستخدام.

2. غسيل النسيج: حيث يتم غسيل النسيج بالماء الساخن لتقليل الانكماش.

3. استخدام المبيضات الخفيفة: والتي تقلل من التلف الناتج عن الغسيل القوي، وتساعد في تقليل الانكماش بشكل طبيعي.

4. الانكماش الميكانيكي: وهو يتم عبر استخدام آلات التمدد والمساعدة في إطالة وسحب المنسوجات.

5. استخدام المواد الكيميائية: مثل البوليستر والنايلون، والتي تتميز بقدرتها الجيدة على تحمل الحرارة والانكماش.

تختلف الطرق المستخدمة حسب نوعية القماش والغرض الذي يستخدم له.

الانكماش هو انخفاض حجم النسيج أو التنانير بعد غسلها أو تعرضها لدرجات الحرارة المرتفعة ، وذلك يحدث عندما يتم تقليل الفراغات بين الألياف الطويلة، مما يؤدي إلى انخفاض الحجم الكلي للمنسوجات.

ويمكن أن يؤثر الانكماش على المنسوجات سلبًا على عدة أصعدة، فمن الممكن أن يؤدي إلى فقدان الشكل والجودة واللون الأصلي للمنسوجات والتنانير ، ويؤدي أيضًا إلى عدم الملاءمة بشكل صحيح مما قد يؤدي إلى عدم الراحة والاهتمام بالملابس. وبشكل عام يتم معالجة المنسوجات بالماء الدافئ (40 درجة مئوية) أو البارد لمنع الانكماش الزائد ، وتعبئة بالملابس المناسبة واتباع الإرشادات عن العناية التي تظهر على العلامة لضمان حفاظها على أصلية الشكل واللون والنعومة.

تختلف الخواص الفيزيائية والكيميائية للمركبات الأساسية التي تستخدم في صناعة الملابس وفقاً لنوع الملابس التي سيتم إنتاجها، ومن بين المركبات الأساسية التي تستخدم في هذه الصناعة:

1- القطن: يعد القطن أحد المركبات الأساسية في صناعة الملابس، فهو مادة نباتية ناعمة ومريحة وقابلة للتنفس، وتتميز بخصائص معينة مثل القدرة على الامتصاص. كما أنه مقاوم للحرارة ويتحمل الغسيل المتكرر.

2- البوليستر: يُستخدم البوليستر في صناعة الملابس لأنه يتميز بأنه قوي وغير قابل للتمدد وقليل الانكماش، كما أنه قابل للغسل والتجفيف بسرعة.

3- النايلون: يعتبر النايلون من المركبات الأساسية التي تستخدم في صناعة الملابس لأنه يتميز بخصائص مثل المتانة والمرونة والقوة والمتانة ومقاومة التآكل.

4- الصوف: يتميز الصوف بأنه مادة ناعمة ودافئة وتساعد على الحفاظ على الحرارة في فصل الشتاء، كما أنه قابل للتنظيف الجاف والرطب.

5- الحرير: يُمكن استخدام الحرير في صناعة الملابس الرسمية والفاخرة والتي ترتدي في المناسبات الخاصة، فهو يتميز باللمعان الجميل والملمس الناعم والمثالي للأشخاص ذوي البشرة الحساسة.