Inteligentny materiał

Materiały inteligentne , zwane również materiałami inteligentnymi lub responsywnymi, ^{[ potrzebna strona ]} to zaprojektowane materiały, które mają jedną lub więcej właściwości, które można znacząco zmienić w kontrolowany sposób pod wpływem bodźców zewnętrznych, takich jak stres , wilgoć, pola elektryczne lub magnetyczne , światło, temperatura , pH lub związki chemiczne. Inteligentne materiały są podstawą wielu zastosowań, w tym czujników i siłowników , czy sztucznych mięśni , zwłaszcza jako polimery elektroaktywne (EAP). ^{[ potrzebna strona ]}^{[ potrzebna strona ]}^{[ potrzebna strona ]}^{[ potrzebna strona ]}^{[ potrzebna strona ]}^{[ potrzebna strona ]}

Terminy używane do opisywania inteligentnych materiałów obejmują materiał z pamięcią kształtu (SMM) i technologię pamięci kształtu (SMT).

typy

Istnieje wiele rodzajów inteligentnych materiałów, z których są już powszechne. Niektóre przykłady są następujące:

piezoelektryczne to materiały, które wytwarzają napięcie po przyłożeniu naprężenia. Ponieważ efekt ten występuje również w odwrotny sposób, napięcie na próbce spowoduje naprężenie w próbce. Można zatem wykonać odpowiednio zaprojektowane konstrukcje wykonane z tych materiałów, które wyginają się, rozszerzają lub kurczą po przyłożeniu napięcia.
Stopy z pamięcią kształtu i polimery z pamięcią kształtu to materiały, w których można wywołać i odzyskać duże odkształcenie poprzez zmiany temperatury lub zmiany naprężeń ( pseudosprężystość ). Efekt pamięci kształtu wynika odpowiednio ze zmiany fazy martenzytycznej i indukowanej sprężystości w wyższych temperaturach.
fotowoltaiczne lub optoelektronika przetwarzają światło na prąd elektryczny.
Polimery elektroaktywne (EAP) zmieniają swoją objętość pod wpływem napięcia lub pola elektrycznego.
magnetostrykcyjne wykazują zmianę kształtu pod wpływem pola magnetycznego, a także zmianę namagnesowania pod wpływem naprężeń mechanicznych.
magnetyczną pamięcią kształtu to materiały, które zmieniają swój kształt w odpowiedzi na znaczną zmianę pola magnetycznego.
Inteligentne polimery nieorganiczne wykazujące regulowane i reagujące właściwości.
Polimery wrażliwe na pH to materiały, których objętość zmienia się, gdy zmienia się pH otaczającego środowiska.
Polimery reagujące na temperaturę to materiały, które ulegają zmianom pod wpływem temperatury.
halochromowe to powszechnie stosowane materiały, które zmieniają swoją barwę w wyniku zmiany kwasowości. Jedno z sugerowanych zastosowań dotyczy farb, które mogą zmieniać kolor, wskazując na korozję metalu pod nimi.
Systemy chromogeniczne zmieniają kolor w odpowiedzi na zmiany elektryczne, optyczne lub termiczne. Należą do nich elektrochromowe , które zmieniają swój kolor lub przezroczystość po przyłożeniu napięcia (np. wyświetlacze ciekłokrystaliczne ), materiały termochromowe zmieniające kolor w zależności od ich temperatury oraz materiały fotochromowe , które zmieniają kolor w odpowiedzi na światło — na przykład światłoczułe okulary przeciwsłoneczne , które ciemnieją pod wpływem jasnego światła słonecznego.
Ferrofluidy to płyny magnetyczne (pod wpływem magnesów i pól magnetycznych).
Materiały fotomechaniczne zmieniają kształt pod wpływem światła.
Polikaprolakton (polimorf) można formować przez zanurzenie w gorącej wodzie.
Samonaprawiające się materiały mają naturalną zdolność do naprawy uszkodzeń spowodowanych normalnym użytkowaniem, wydłużając w ten sposób żywotność materiału.
Elastomery dielektryczne (DE) to inteligentne układy materiałów, które pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego wytwarzają duże naprężenia (nawet do 500%).
Materiały magnetokaloryczne to związki, które ulegają odwracalnej zmianie temperatury pod wpływem zmieniającego się pola magnetycznego.
Inteligentne samonaprawiające się powłoki goją się bez interwencji człowieka.
Materiały termoelektryczne są wykorzystywane do budowy urządzeń przetwarzających różnice temperatur na energię elektryczną i odwrotnie .
Chemoreaktywne materiały zmieniają rozmiar lub objętość pod wpływem zewnętrznego związku chemicznego lub biologicznego.

Inteligentne materiały mają właściwości, które reagują na zmiany w ich otoczeniu. Oznacza to, że jedna z ich właściwości może ulec zmianie pod wpływem warunków zewnętrznych, takich jak temperatura, światło, ciśnienie, elektryczność, napięcie, pH czy związki chemiczne. Zmiana ta jest odwracalna i może być wielokrotnie powtarzana. Istnieje szeroka gama różnych inteligentnych materiałów. Każdy oferuje inne właściwości, które można zmienić. Niektóre materiały są bardzo dobre i obejmują ogromny zakres skal.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Seria książek o inteligentnych materiałach , Królewskie Towarzystwo Chemii