در اين بخش مي‌توانيد در مورد کليه مباحث مرتبط با علم و تكنولوژي به بحث بپردازيد
Old Moderator

Old Moderator



نماد کاربر
پست ها

1420

تشکر کرده: 1 مرتبه
تشکر شده: 17 مرتبه
تاريخ عضويت

دوشنبه 17 مهر 1385 09:56

محل سکونت

سرزمین تاریکی ها

آرشيو سپاس: 940 مرتبه در 382 پست

مواد هوشمند

توسط gigi64 » چهارشنبه 16 خرداد 1386 14:01

هواپيماهاي هوشمند، خانه‌هاي باهوش، بافتهاي حافظه‌دار شکلي، ميکرو ماشينها، سازه‌هاي خودآرا و رنگهاي نانويي متغير کلماتي هستند که از سال 1992 و با تجاري شدن اولين مواد هوشمند وارد لغتنامه‌هاي مواد شده‌اند و از آنها انتظار مي‌رود که بسياري از نيازهاي تکنولوژيک قرن 21 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 300 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 با
محرکهاي 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 بخشهای بعدي به هريک به طور کاملتر مي‌پردازيم:
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.

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.

دسته‌بندي مواد
در اينجا قصد نداريم که به تقسيم‌بندي کلي مواد بپردازيم. بلکه مي‌خواهيم با ارائه يک نمودار مواد هوشمند را بهتر بشناسيم:




منبع:  باشگاه نانو

 


  • موضوعات مشابه
    پاسخ ها
    بازديدها
    آخرين پست

چه کسي حاضر است ؟

کاربران حاضر در اين انجمن: بدون كاربران آنلاين و 1 مهمان