اثر تورم هیگروسکوپیک

مطالعات زیادی در مورد اینکه چگونه مواد خاص تحت تأثیر تورم رطوبت سنجی قرار می گیرند، انجام شده است. بیایید بررسی کنیم که تورم هیگروسکوپیک چیست و تأثیری که ممکن است بر طرح های مهندسی داشته باشد.

تورم هیگروسکوپیک چیست؟

به عبارت ساده، وقتی چیزی متورم می‌شود به دلیل خیس شدن، تورم رطوبت‌سنجی را تجربه می‌کند . یک چهارم فنجان برنج را در یک قابلمه آب بریزید و در نهایت نصف فنجان برنج را به دست آورید – تورم مرطوب کننده در کار است. نشتی در طبقه بالا مانع از بسته شدن درست درب طبقه پایین می شود – چارچوب درب تحت تورم رطوبت سنجی قرار گرفت. یک تکه کاغذ در جیب‌هایتان بگذارید و لباس‌ها را از طریق شستشو بگذرانید – تورم رطوبت‌سنجی باعث می‌شود که پشته‌ای ضخیم‌تر (و در این مورد، نرم‌تر) ایجاد کنید.

تورم هیگروسکوپیک هنگام پختن برنج رخ می دهد.
” برنج p1160004 ” . دارای مجوز Creative Commons Attribution — اشتراک گذاری مشابه 3.0 از طریق Wikimedia Commons .

مواد هیگروسکوپی

به عبارت دیگر برخی از مواد رطوبت سنجی هستند و تمایل به جذب رطوبت از محیط اطراف خود و سپس ذخیره آن دارند. هنگامی که این اتفاق می افتد، مواد با افزایش حجم، چسبناک شدن یا تغییر در موارد دیگر تغییر می کنند. لیست مواد رطوبت سنجی طولانی است. این شامل کاغذ، پنبه، چوب، نایلون، پلی کربنات، شکر و بسیاری موارد دیگر است. با این حال، همه مواد رطوبت سنجی نیستند. اگر به نمونه‌های روزمره‌مان برگردیم، اگر در عوض سکه‌ای را در لباس‌های شسته‌شده‌تان بگذارید و آن را از طریق شستشو بگذرانید، اندازه آن بزرگ نمی‌شود.

این ترفند دوران کودکی را به خاطر دارید؟ یک لفاف نی خراشیده با اضافه شدن آب به آن منبسط می شود و ظاهراً به صورت لارو زنده می شود.

اثرات تورم هیگروسکوپی در مهندسی

بیایید فرض کنیم شما یک دستگاه یا جزء ساخته شده از مواد خاصی دارید، برخی رطوبت سنجی و برخی دیگر که نیستند. اگر مواد جاذب رطوبت محیط اطراف را جذب کنند، متورم می شوند و منجر به تنش و کرنش می شوند. در نهایت، تورم هیگروسکوپیک ممکن است باعث شکستن یا تغییر شکل کل دستگاه یا جزء شود.

یک مقاله پیامدهای تورم رطوبت سنجی در ترکیبات قالب گیری اپوکسی (EMCs) را تجزیه و تحلیل می کند. EMC ها در صنعت نیمه هادی ها به عنوان مواد محصور کننده برای محافظت از سایر اجزاء محبوب هستند. محققان پرتوهای نمونه متشکل از مس و یک EMC را به دلیل جذب رطوبت مورد مطالعه قرار دادند. ابتدا تیرهای نمونه به صورت مقعر تابیده شدند. همانطور که EMC رطوبت را جذب کرد، تورم رطوبت سنجی باعث شد پرتو مس/EMC در جهت مخالف تاب بخورد. سپس محققان آزمایش‌های بیشتری را انجام دادند تا ببینند آیا می‌توان انحراف را معکوس کرد یا خیر. آنها قادر به معکوس کردن همه انحرافات نبودند. (توجه: این مطالعه موارد بیشتری دارد. مقاله کامل را اینجا بخوانید .)

مثال دیگر نیز شامل ریز مدارهای محصور شده است. محققان پنج ترکیب قالب پلیمری را مطالعه کردند و دریافتند که تورم رطوبت سنجی می تواند باعث تغییر شکل به همان اندازه که در اثر انبساط حرارتی 90 درجه سانتی گراد ایجاد می شود، شود . وای.