up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله مواد هوشمند PDF
QR code - مواد هوشمند

مواد هوشمند

هواپيماهاي هوشمند، خانههاي باهوش، بافتهاي حافظهدار شکلي، ميکرو ماشينها، سازههاي خودآرا و رنگهاي نانويي متغير کلماتي هستند که از سال ۱۹۹۲ و با تجاري شدن اولين مواد هوشمند وارد لغتنامههاي مواد شدهاند و از آنها انتظار ميرود که بسياري از نيازهاي تکنولوژيک قرن ۲۱ را برآورده سازند.
ناسا بر روي رهبري اولين تغييرات در زمينه پرواز ماوراء صوت توسط مواد هوشمند حساب ويژهاي باز کرده است. وزارت دفاع آمريکا مواد هوشمند را در سناريويي به نام سربازهاي آينده تاثير به سزايي داده است و از ابزارهاي هوشمند تا لباسهايي شبيه به مارمولک ياد کرده است. در سوي ديگر طيف کاربردهاي اين مواد نيز ميتوان به اسباببازيها، ابزارهاي روزمره و ... نام برد.
شايد برايتان جالب باشد که بدانيد سابقه مواد هوشمند به ۳۰۰ سال قبل از ميلاد، و دوران کيمياگري باز ميگردد. در آن زمان اگر چه توانايي توليد طلا وجود نداشت اما فعاليتهايي براي تغيير رنگ و خصوصيات فلزهاي محتلف صورت گرفت که برخي از مواد مورد استفاده آنها را ميتوان از مواد هوشمند دانست.
● تعريف مواد هوشمند
معمولا عبارت مواد هوشمند را بدون تعريف دقيقي از آنچه مورد نظرمان است استفاده ميکنيم. از طرفي هم ارائه يک تعريف دقيق به طرز عجيبي دشوار است. استفاده گستردهاي از اين کلمه ميشود اما موافقتي کلي بر روي معناي آن وجود ندارد. اما ببينيم تعريف ناسا از مواد هوشمند چيست:
مواد هوشمند موادي هستند که موقعيتها را به خاطر ميسپارند و بامحرکهاي مشخص ميتوانند به آن موقعيت باز گردند. تعريف دايره المعارف تکنولوژيهاي شيميايي کمي جامعتر به نظر ميآيد: مواد و سازههاي هوشمند، اشيائي هستند که شرايط محيطي را حس کرده و با پردازش اين اطلاعات حسي نسبت به محيط عمل ميکنند.
هرچند که به نظر ميآيد اين دو تعريف به يک رفتار اشاره ميکنند اما ميتوان آنها را از دو قطب مختلف دانست. تعريف اول به مواد طوري نگاه کرده است که در ذهن ما عناصر، آلياژها و ترکيبها را تداعي ميکند. چيزهايي که توسط ساختار مولکولي خود قابل شناسايي و اندازهگيري هستند. اما در تعريف دوم به مواد به صورت مجموعهاي از فعاليتها اشاره شده است. در واقع در تعريف دوم با مجموعهاي از مواد يا سيستمها سر و کار داريم و آن حالت قابل شناسايي و اندازهگيري بودن به آن وضوح نيست.
اما اگر بخواهيم مواد و تکنولوژيهاي هوشمند (شامل عناصر، مواد مرکب، سيستمها و ...) را با توجه به خصوصياتشان بشناسيم، اين خصوصيات را ميتوان براي آنها نام برد:
▪ فوريت:
به اين معنا که پاسخ آنها به صورت بلا درنگ (همزمان با تاثير محرک) است.
▪ سازگاري:
به اين معنا که توانايي پاسخ به بيش از يک شرايط محيطي را دارا هستند.
▪ خود انگيزي:
به اين معنا که اين هوشمندي در درون اين مواد است نه در بيرون آنها.
▪ گزينش پذيري:
به اين معنا که پاسخ آنها مجزا و قابل پيشبيني است.
▪ مستقيمي:
به اين معنا که پاسخ داده شده با تحريک وارده در يک مکان قرار دارند.
● انواع مواد هوشمند
با توجه به تعاريف موجود مواد هوشمند را ميتوان به دو دسته تقسيم کرد. در ادامه به خلاصهاي از خصوصيات اين مواد اشاره ميشود و در بخشهاي بعدي به هريک به طور کاملتر ميپردازيم:
۱) نوع اول
اين دسته از مواد در پاسخ به محرکهاي محيط خارجيشان در يک يا چند خصوصيت خود – شيميايي، الکتريکي، مکانيکي، مغناطيسي و گرمايي- تغيير ايجاد ميکنند. البته يک سيستم کنترل خارجي موجب اين تغييرات نيست و خود ماده مستقيما اين تغييرات را ايجاد ميکند. به عنوان مثالي که براي همه ما آشناست ميتوان به عينکهاي فتوکروميک اشاره کرد که تحت تاثير اشعه ماوراء بنفش تغيير رنگ ميدهند. دو دسته از اين مواد در ادامه معرفي شدهاند:
▪ ترموکروميک:
موادي که تحت تاثير گرما در ساختارشان تغييراتي ايجاد ميشود و به علت تغيير در بازتابهاي آن رنگ متفاوتي از آن ديده ميشود.
مواد با حافظه شکلي:
اين مواد تواناي تغيير شکل تحت تاثير محرکهاي مختلف (مانند دماهاي مختلف) را دارا هستند. به عنوان مثال با افزايش دما تغيير شکل ميدهند و با بازگشت دما به مقدار اوليه شکل اصلي خود را مييابند.
۲) نوع دوم
اين دسته از مواد هوشمند شامل آنهايي است که انرژي را از نوعي به نوع ديگر تبديل ميکنند. نمونهاي که شايد با آن آشنا باشيد مواد پيزوالکتريک هستند که در پاسخ به محرک الکتريکي از خود حرکت مکانيکي نشان داد و در پاسخ به محرک مکانيکي الکتريسيته توليد ميکنند. دو نوع از اين مواد نيز در اينجا معرفي شدهاند:
مواد فتو ولتائيک (قدرتزاي نوري):
اين مواد در پاسخ به محرک نور مرئي جريان الکتريکي ايجاد ميکنند.
مواد ترمو الکتريک (دما برقي):
اين مواد نيز در مقابل تغييرات دما توانايي توليد برق را دارند.

نمونه برداري خاک: هدف:تجزيه وشناخت خاک و در نتيجه مورد استفاده قرار دادن آن است 1.تقسيم بندي زمين:بر اساس نوع زمين ونوع گياه وشيب يا مسطح بودن 2.نمونه ...

● نانو دانش و فنون مقياس نانو در اين نوشتار با دو دسته از مواد هوشمند نوع اول آشنا خواهيم شد که آشنايي با آنها ديد مناسبي از نحوه عملکرد ساير مواد اين ...

در سال ۱۹۵۹ ريچارد فاينمن طي مقاله اي اعلام کرد که روزي خواهد رسيد ماده را در مقياس اتم توليد کنيم. جمله معروف او با عنوان ”فضاي بسيار زياد در مقياس پ ...

بشر با تلاش براي دستيابي به مواد جديد, با استفاده از مواد ألي (عمدتا هيدروكربنها) موجود در طبيعت به توليد مواد مصنوعي نايل شد. اين مواد عمدتا شامل عنص ...

كانابيس (حشيش يا ماري جوانا) از ۵۰۰۰ سال پيش هم براي مقاصد تفريحي و هم براي مقاصد طبي مورد استفاده بود. اين ماده كه منشأ آن را چين يا آشور دانسته اند، ...

پژوهشگران سيمان جديدي توليد کرده اند که با جذب گسترده گاز کربنيک، تاثيرات گرمايش جهاني را کاهش مي دهد به لطف نوآوري مهندسان بريتانيايي, سيمان که هم اک ...

جهان امروز بر خلاف دنياي ديروز که تمام توجهش به صنايعي چون نفت و انرژي بود، به سمت فن آوري اطلاعات، مواد جديد، بيوتکنولوژي، نانوتکنولوژي و الکترونيک گ ...

فرآورده هاي نفتي از پرمصرف ترين مواد شيميايي در دنياي مدرن امروز محسوب مي شوند. با توجه به حجم عظيم سوختي که براي توليد نيرو در اتومبيل ها و ايجاد حرا ...

دانلود نسخه PDF - مواد هوشمند