هیچ محصولی در سبد خرید نیست.
زمان مطالعه2 دقیقه
می پسنـدم0
اندازه متن12
بیایید با دنیای جالب مواد هوشمند بیشتر آشنا شویم!
مواد هوشمند، گروهی از مواد هستند که میتوانند مانند یک موجود زنده به محیط اطراف خود واکنش نشان دهند. آنها گویی حس دارند و میتوانند در برابر تغییراتی مثل دما، نور، فشار یا حتی میدان الکتریکی، رفتار خود را تغییر دهند.
کاربرد این مواد شگفتانگیز، امروزه در بسیاری از جنبههای زندگی ما دیده میشود. مثلاً در ساخت پنجرههای هوشمند که با تغییر نور خورشید، تیره یا روشن میشوند تا از گرمای هوا بکاهند. یا در تولید لباسهای ورزشی که با عرق کردن بدن، خنک میشوند. حتی در ساخت خودروها و هواپیماها نیز از این مواد استفاده میشود تا ایمنی و کارایی آنها را بالاتر ببرند.
به طور خلاصه، مواد هوشمند با توانایی منحصر به فرد خود در پاسخگویی به محیط، در حال دگرگون کردن صنایع مختلف و ساختن آیندهای پیشرفتهتر هستند.
مواد هوشمند، موادی هستند که میتوانند نسبت به تغییرات محیط اطرافشان واکنش نشان دهند و در فناوریهای نوین، استفادههای زیادی دارند. در این پژوهش، به پرسشهایی مانند تعریف مواد هوشمند، دستهبندی آنها و موارد استفادهشان پرداخته میشود.
مواد هوشمند، نوعی از مواد پیشرفته و خاص هستند که میتوانند به طور خودکار با شرایط محیطی سازگار شوند.
این مواد دارای حسگرها و محرکهایی هستند که باعث میشود نسبت به تغییرات محیط واکنش نشان دهند.
به بیان سادهتر، مواد هوشمند قادرند محیط اطراف خود را درک کنند و نسبت به آن پاسخ مناسبی بدهند. این پاسخ ممکن است به صورت تغییر رنگ، شکل، حالت یا انرژی درونی ماده باشد. این تغییرات تحت تأثیر محیط رخ میدهد و معمولاً قابل بازگشت است.
بعضی از این مواد حتی میتوانند آسیبهای داخلی خود را ترمیم کرده و نواقص ساختاری را برطرف کنند.
عوامل اصلی که باعث واکنش مواد هوشمند میشوند عبارتند از: فشار، نور، دما، پرتو فرابنفش، میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی و تغییرات شیمیایی محیط.
به طور کلی، مواد را میتوان به سه دسته تقسیم کرد: مواد غیرهوشمند، مواد هوشمند و مواد نیمههوشمند.
مواد غیرهوشمند در برابر تغییرات محیط اطرافشان، هیچ واکنش یا تغییری از خود نشان نمیدهند.
مواد هوشمند در مقابل شرایط گوناگون محیطی تغییر میکنند و دو ویژگی مهم دارند: اول اینکه این تغییرات قابل برگشت هستند و دوم اینکه میتوانند بارها و بارها تکرار شوند.
مواد نیمههوشمند هم در برابر تغییرات محیطی واکنش نشان میدهند، اما این واکنش یا فقط برای یک بار اتفاق میافتد، یا برای مدت زمان بسیار کوتاهی باقی میماند.
مواد هوشمند خود به چند گروه مختلف تقسیم میشوند:
مواد فلزی این قابلیت را دارند که در برابر عوامل محیطی مختلف، واکنشهایی از خود نشان دهند. این واکنشها ممکن است به صورت تغییر در ویژگیهای الکتریکی آنها باشد یا این که شکل ظاهریشان تغییر کند. از همین ویژگی در ساخت قطعات الکترونیکی و همچنین در تولید دستگاههای پزشکی استفادههای فراوان و مفیدی میشود.
پلیمرهای هوشمند موادی هستند که میتوانند نسبت به تغییرات محیط اطرافشان عکسالعمل نشان دهند. این مواد با تغییر در ساختار فیزیکی یا شیمیایی خود با عوامل مختلف مانند دما سازگار میشوند. از این ویژگی در ساخت قطعات و ابزارهای پزشکی به شکل گسترده و مؤثری استفاده میشود.
مواد هوشمند به شرایط محیط مانند دما و فشار حساس هستند و همین ویژگی باعث میشود در ساخت صفحهنمایش دستگاههای الکترونیکی و حسگرهای تجهیزات پزشکی به کار روند. وقتی دما یا فشار تغییر میکند، کریستالهای هوشمند نیز واکنش نشان میدهند.
این مواد را بر اساس نوع واکنشی که به محیط نشان میدهند، دستهبندی میکنند. در این روش، انواع مواد هوشمند عبارتند از:
وقتی ولتاژ و میدان الکتریکی در این مواد تغییر میکند، آنها میتوانند منبسط شوند، کوچک شوند یا خم گردند. از این ویژگی در ساخت قطعات مختلفی مانند هدهای خواندن اطلاعات مغناطیسی، ابزارهای ردیابی تصویری، اندازهگیرهای شتاب، حسگرهای فشار، میکروفونها و موارد مشابه دیگر استفاده میشود.
تغییر میزان اسید، روی رنگ این مواد اثر میگذارد. برای نمونه، رنگ آنها عوض میشود تا بتوان زنگزدگی سطح داخلی را مشاهده کرد.
این مواد با گرم و سرد شدن، شکل خود را عوض میکنند و بعد دوباره به حالت اولیه برمیگردند. از این ویژگی جالب در ساخت فریم عینکهای آفتابی و همچنین در تولید بدنه بعضی از خودروها که میتوانند خودشان را ترمیم کنند، استفاده میشود.
این مواد تنها زمانی فعال میشوند که میدان مغناطیسی اطرافشان تغییر کند. از این مواد معمولاً در سیستمهای هیدرولیکی و موتورهای الکتریکی استفاده میشود.
این مواد به تغییرات در نور، جریان برق یا دمای محیط حساس هستند و در برابر این عوامل واکنش نشان میدهند. یک نمونه آشنا از این مواد، عینکهایی هستند که وقتی زیر نور آفتاب قرار میگیرند، تیره میشوند و وقتی به جای سایه برمیگردند، دوباره روشن و شفاف میشوند.
مواد هوشمند به دلیل ویژگیهای خاص و منحصر به فردی که دارند، امروزه در زمینههای گوناگونی به کار میروند. از جمله در تولید لباس، ساختوساز، خودروسازی، تجهیزات الکترونیکی، علوم پزشکی و حتی در حوزه محیطزیست، این مواد بسیار مفید و کاربردی هستند.
به کار بردن مواد هوشمند در هر یک از این زمینهها، علاوه بر اینکه باعث بهتر شدن کارایی و استفاده بهینه از منابع میشود، به رفع مشکلات مختلف در زندگی روزمره انسانها نیز کمک میکند.
با کمک مواد هوشمند در صنعت لباس، میتوان لباسهایی تولید کرد که رنگشان با تغییر دما عوض میشود. همچنین میتوان لباسهایی ساخت که از ورود سرما و گرما به داخل لباس جلوگیری میکنند.
به کار بردن مواد هوشمند در صنعت ساختوساز، باعث تنظیم بهتر نور، دما و دیگر عوامل محیطی میشود و در نتیجه، دوام و عمر ساختمانها افزایش پیدا میکند.
این مصالح پیشرفته قادرند ویژگیهای ظاهری خود را بسته به شرایط فیزیکی و شیمیایی محیط، به صورت قابل بازگشت تغییر دهند و در بسیاری از موارد، از اتلاف انرژی جلوگیری کنند.
علاوه بر این، میتوان از قابلیتهایی مانند مقاومت در برابر خوردگی، پاککنندگی سطوح، تصفیهی هوا و ویژگیهای زیستفعال پوششهای هوشمند در ساختمانها به شکل مؤثری بهره برد.
مواد هوشمند در پزشکی نقش مهمی ایفا میکنند. از این مواد در ساخت سیستمهای هوشمند دارورسانی و نیز در ابزارهای تحریک زیستی استفاده میشود. علاوه بر این، در تولید ایمپلنتها و تجهیزات پزشکی نیز از فلزهای هوشمند بهره میبرند. کاربرد این مواد در دندانپزشکی نیز بسیار چشمگیر است؛ مثلاً در ارتودنسی و ترمیم دندانها.
پلیمرهای هوشمند در ترمیم دندان نیز استفاده میشوند. این مواد با واکنش به تغییرات دمایی، به خوبی با شکل دندانهای طبیعی تطابق پیدا میکنند و نتیجه بهتری ایجاد میکنند.
عینکهای طبی هوشمند نیز نمونه دیگری از این فناوری هستند. شیشه این عینکها در برابر نور شدید تیره میشود و در محیطهای کمنور یا سایه، دوباره شفاف و بیرنگ میگردد. این ویژگی به دید بهتر کاربران در شرایط نوری مختلف کمک میکند.
یک نمونه دیگر، کاربرد پلیمرهای حساس به نور در دستگاههای تصویربرداری پزشکی است که دقت و کیفیت تصاویر را افزایش میدهد.
در ساخت خودرو، از مواد هوشمند در بخشهای مختلفی استفاده میشود. این مواد به سیستمهای ضربهگیر کمک میکنند، وزن خودرو را کمتر میکنند، باعث صرفهجویی در مصرف سوخت میشوند و حتی در بعضی موارد، قابلیت ترمیم خودکار خراشها و آسیبهای کوچک را دارند. این ویژگیها باعث میشود استفاده از مواد هوشمند بسیار مفید و کاربردی باشد.
ساخت ابزارهای هوشمند الکترونیکی، حسگرها، صفحههای نمایش و چیزهایی از این دست، با بهرهگیری از مواد هوشمند، بسیار آسانتر و سودمندتر شدهاند.
در طبیعت و برای حفظ محیط زیست، از مواد پیشرفته و هوشمندی استفاده میشود که قابلیت بازیافت دارند. هدف اصلی این کار، کم کردن آلودگیها و مدیریت بهتر زبالههاست.
فناوری چت جیپیتی
