كرات مجهرية من مادة PMMA هي عبارة عن كرات صغيرة مصنوعة من بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA). بولي ميثيل ميثاكريلات هو عبارة عن مادة بلاستيكية حرارية (تُعرف أيضًا باسم الأكريليك أو زجاج شبكي) ذات شفافية عالية وأداء معالجة جيد ومقاومة قوية للطقس وممتازة المواد الكيميائية الاستقرار، ويستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات.
تحضير طريقة تصنيع الكريات الدقيقة من مادة PMMA
بلمرة المستحلب
تحت تأثير المستحلب، يُشتت المونومر في الطور المائي لتكوين مستحلب. ثم يُجرى تفاعل البلمرة تحت تأثير البادئ. في بلمرة مستحلب MMA، تُشكل جزيئات المستحلب ميسيلات في الطور المائي. يذوب المونومر في الميسيلات، ويتحلل البادئ في الطور المائي مُنتجًا الجذور الحرة التي تدخل الميسيلات لبدء بلمرة المونومرات. يتميز هذا النظام بسرعة تفاعل البلمرة وسهولة التحكم في درجة حرارة التفاعل. المنتج ذو قيمة صغيرة. حجم الجسيمات وتتمتع بقابلية جيدة للتشتت، ولكن العملية معقدة نسبيًا.
بلمرة التعليق
يُعلّق المونومر غير القابل للذوبان في الماء على شكل قطرات صغيرة. تحدث البلمرة تحت تأثير بادئ. في بلمرة تعليق MMA، يُشتّت المونومر إلى قطرات صغيرة بالتحريك. تُعلّق هذه القطرات في ماء يحتوي على مُشتّت. يُذاب البادئ في قطرات المونومر، مما يُحفّز بلمرة المونومر داخل القطرات. تُسهّل هذه الطريقة التحكم في درجة حرارة التفاعل، ما يضمن جودة المنتج وسهولة معالجته اللاحقة. مع ذلك، قد تبقى كمية صغيرة من المُشتّت في المنتج، مما قد يؤثر على شفافيته وخواصه الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، تستهلك هذه العملية كمية كبيرة من الماء، مما يُشكّل تحديات لمعالجة مياه الصرف الصحي.
مجالات التطبيق
تتميز الكريات الدقيقة من مادة PMMA، وهي نوع خاص من مواد PMMA، بحجم جسيمات موحد وتوزيع جسيمات ضيق. يتراوح قطر هذه الكريات الدقيقة عادةً بين بضعة ميكرونات وعشرات الميكرونات، وتتميز بتوزيع جسيمات موحد للغاية. هذا يُمكّنها من إظهار أداء فريد في تطبيقات متنوعة.
المجال الصيدلاني
العدسات داخل العينمن أشهر التطبيقات الطبية لمادة PMMA مجال طب العيون، وخاصةً في صناعة العدسات داخل العين. تُزرع العدسات داخل العين (IOLs) لاستبدال العدسات الطبيعية بعد جراحة الساد. عادةً ما تُصنع عدسات PMMA داخل العين من مواد PMMA ذات نفاذية ضوئية عالية جدًا، وهي متوافقة حيويًا، مما يسمح لها بالبقاء في العين لفترة طويلة دون التسبب في أي آثار جانبية.
تطبيقات طب الأسنان: يُعدّ PMMA أيضًا مهمًا جدًا في مجال طب الأسنان، ويُستخدم بشكل رئيسي في صناعة أطقم الأسنان والتيجان والجسور، وغيرها. مواد ترميم الأسنان: يُعدّ PMMA مادة شائعة لترميم الأسنان، خاصةً لصنع التيجان والجسور المؤقتة. يتميز بسرعة تشكيله، وشفافيته الجيدة، ومتانته الميكانيكية. الترميم المؤقت: يُستخدم PMMA غالبًا في صناعة أطقم الأسنان أو التيجان المؤقتة لسهولة معالجته ومتانته الميكانيكية الكافية لاستخدامه أثناء انتظار المريض للترميم الدائم. التطبيقات طويلة الأمد: يمكن أيضًا خلط PMMA مع مواد أخرى (مثل المواد الخزفية). ويُستخدم كمواد ترميم طويلة الأمد للأسنان المزروعة، مع توافق حيوي جيد.
زراعة العظام
أسمنت العظام: تُستخدم مادة PMMA بشكل شائع في جراحات استبدال المفاصل والعمود الفقري كمواد تثبيت.
يتم تصنيعه عن طريق خلط مكونين - السائل والمسحوق - لإنشاء مادة لاصقة عالية القوة.
يقوم هذا اللاصق بتثبيت المفاصل الاصطناعية أو المزروعة بشكل آمن على العظام.
يوفر PMMA التصاقًا جيدًا وقوة ميكانيكية، مما يعزز الارتباط بين الغرسة والعظام بشكل فعال.
الهندسة المعمارية والديكور
يُستخدم أكريليك البليكسيجلاس، المصنوع من مادة PMMA، في قطاع البناء. ويُستخدم بشكل رئيسي في إضاءة المباني، والأسقف الشفافة، والسقائف، وكبائن الهاتف، والسلالم، وألواح جدران الغرف. كما يُمكن استخدامه في الأدوات الصحية، مثل أحواض الاستحمام، والمغاسل، وطاولات الزينة، وغيرها من المنتجات، وسوقه واعدٌ جدًا.
جدران ونوافذ ستائر المباني: يُستخدم PMMA بكثرة في جدران ونوافذ المباني، خاصةً في الحالات التي تتطلب إضاءة واسعة أو خفة الوزن. يُمكن إنتاج صفائح شفافة أخف وزنًا من الزجاج العادي، وتتميز بمقاومتها العالية للعوامل الجوية، ولا تصفر بسهولة.
نوافذ السقف والأسقف: تُستخدم ألواح PMMA على نطاق واسع في إنتاج نوافذ السقف والأسقف ونوافذ الإضاءة. فهي توفر إضاءة طبيعية فعالة، وتتميز بمقاومتها العالية للعوامل الجوية، ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة للشيخوخة.
اللوحات الإعلانية واللافتات: تتميز مادة PMMA بشفافية عالية ونفاذية ممتازة للضوء. تُستخدم غالبًا في صناعة اللوحات الإعلانية واللافتات والعلامات، وخاصةً الإعلانات الخارجية وإشارات المرور.
صناعة السيارات
يُستخدم PMMA على نطاق واسع في إنتاج أغطية المصابيح الأمامية والخلفية وعدسات إشارات الانعطاف للسيارات. بفضل شفافيته العالية ومقاومته الممتازة للأشعة فوق البنفسجية، يُعدّ مادة مثالية. فهو يتحمل التعرض الطويل لأشعة الشمس دون أن يتلف. كما يُستخدم PMMA في تصنيع الأغطية الشفافة للوحات قيادة السيارات، حيث توفر رؤية واضحة ومقاومة عالية للخدش. في بعض المركبات خفيفة الوزن والسيارات النموذجية، يُستخدم PMMA كبديل للنوافذ والزجاج الأمامي. ويرجع ذلك إلى أنه أخف وزنًا من الزجاج التقليدي، مما يُساعد على تقليل الوزن الإجمالي للسيارة. وتعود شعبيته بشكل رئيسي إلى نفاذيته العالية للضوء، ومقاومته الجيدة للأشعة فوق البنفسجية، وقوته الممتازة في مقاومة الصدمات، ومقاومته للخدش.
الأجهزة المنزلية والمنتجات الإلكترونية
يُستخدم PMMA بشكل شائع في تصنيع لوحات عرض التلفزيون، وخاصةً شاشات LCD، حيث يُستخدم كألواح بصرية ومكونات إضاءة خلفية. كما يُستخدم في أغطية مصابيح LED وهياكل الإضاءة. بفضل شفافيته العالية ومقاومته للأشعة فوق البنفسجية وقوته العالية في مقاومة الصدمات، يُساعد PMMA على إطالة عمر منتجات الإضاءة. ويُستخدم على نطاق واسع في هياكل الأجهزة المنزلية، مثل الثلاجات والغسالات وأفران الميكروويف. مظهره الرائع ومتانته العالية تجعله مادةً مفضلة لهذه التطبيقات.
الآفاق المستقبلية للكرات الدقيقة المصنوعة من مادة PMMA
مع التقدم التكنولوجي المستمر، يتطور البحث في مجال كريات PMMA الدقيقة وتطبيقاتها نحو مزيد من التنوع والتحسين. وفيما يتعلق بطرق التحضير، يستكشف الباحثون تقنيات جديدة، مثل الموائع الدقيقة وطرق القوالب، لتحقيق تحكم أدق في حجم الجسيمات وشكلها وأدائها. ومن المتوقع أن تُنتج هذه الطرق الجديدة كريات PMMA دقيقة ذات توزيع أضيق لحجم الجسيمات وأداء مُحسّن، مما يُلبي متطلبات التطبيقات المتقدمة.