رنگ هوشمند
رنگ هوشمند قابلیت تغییر رنگ در دماهای مختلف را دارد، یعنی وقتی شما از رنگ طوسی استفاده می کنید در دمای ۳۸ درجه به طوسی ترین شکل خود و در دمای ۴۵ درجه به رنگ سفید نزدیک می شود، البته متخصصین ما در تلاشند تا درجه این تغییر را به ۲۰ تا ۳۵ درجه برسانند.
ما موفق شدیم با استفاده از رنگ فوق میکروسمنت هوشمند و میکرواکسپوز هوشمند را در دست تولید قرار دهیم.
علاوه بر جادویی بودن و زیبایی، استفاده از این تکنیک می تواند در مصرف انرژی کمک شایانی کند، که در آینده در مورد آن بیشتر خواهیم گفت.
محل استفاده:
- نما
- دیوارهای داخلی
- در هر مکان از ساختمان که تغییر دمای بالا داشته باشد.
- پوشش بسیار زیبا برای سقف
- تمامی بخش های دکوراتیو ساختمان
ورود به دنیای هوشمند با مواد هوشمند
مواد در حالت ساده خود دارای رفتارهای ثبت شده در برابر عوامل خارجی هستند. به طور مثال هر مادهای در برابر دما، فشار، الکتریسیته، مغناطیس و سایر عوامل محیطی رفتاری مشخص را از خود نشان میدهد. مثلا فولاد ST37 در دمای 1400 درجه سانتیگراد ذوب میشود و با وارد شدن فشار کششی 3700 کیلوگرم بر سانتی متر مربع به تنش تسلیم خود میرسد و شروع به تغییر شکل دائم (پلاستیک) میکند.
مختصری از آلیاژ ها و کامپوزیتها
این خصوصیات و رفتارها در مواد همیشگی هست. انسان با شناخت مواد پایه و آزمایشات زیاد سعی در بهبود رفتار این مواد کرده است. در حقیقت تمام تلاشهای بشر در زمینه مواد در طول تاربخ بهبود و تقویت خواص مواد یا به عبارت بهتر کمکردن نقص در آن بودهاست تا بتواند از آنها بهتر و بیشتر استفاده کند. به طور مثال فولادی که در بالا به آن اشاره کردی فولاد ساختمانی است که از آن برای ساخت و ساز استفاده میشود که نوعی آلیاژ است که با تغییر درصد کربن آن توانستهاند برخی از خصوصیات آن را تغییر دهند. آلیاژسازی (ترکیب مواد به صورت ریزساختاری و حل شدن آنها در هم؛ به طور مثال اضافه کردن کروم به فولاد که باعث افزایش مقاومت به خوردگی فولاد میشود.) و ساخت کامپوزیت (ترکیب درشت ساختاری مواد که باعث میشود تا مواد در هم حل نشده و ماده جدیدی تولید شود؛ به طور مثال اپوکسی گلس که ترکیب درشت ساختاری دو ماده اپوکسی و الیاف شیشه به صورت رزین و الیاف است) راهکارهای اولیه انسان برای استفاده بهتر از مواد و بهبود خواص آنان بودهاند. برای توضیح بیشتر درباره کامپوزیتها که امروزه در اشکال مختلف به وفور یافت و پژوهش میشوند (از جمله پانلهای ساندویچی، استوانههای مشبک، سازههای سبک، سازههای خودترمیم و هوشمند و…) میتوان به یکی از قدیمیترین آنها اشاره کرد و آن چیزی نیست جز کاهگل! بله همان مادهای که بشر اولیه برای ساختن منزل از آن استفاده میکرد. کاهگل ترکیب درشت ساختاری کاه و گل است در حقیقت گل (ترکیب خاک رس و آب) یک سرامیک ( و شاید بتوان گفت اولین سرامیک ساخته شده به دست بشر) است که برای تقویت آن از نوارهای باریک کاه ( اصطلاحا الیاف) استفاده کرده و ماده جدید کاهگل تولید شده است. بحث در زمینه کامپوزیتها و آلیاژها بسیار است اما تا همینجا بسنده میکنیم.
اولین تلاش ها برای رسیدن به مواد هوشمند 300 سال قبل از میلاد مسیح شکل گرفت. زمانی که کیمیاگران در تلاش برای تبدیل مس به طلا بودند. هر چند موفقیتی در این زمینه حاصل نشد، اما فعالیت های برای تغییر رنگ و خواص فیزیکی فلزات رخ داد. این تلاش ها را می توان در ضمره اولین تلاش ها برای رسیدن به مواد هوشمند دانست. تعریف دقیقی برای مواد هوشمند وجو ندارد اما می توان به صورت کلی مواد هوشمند را این گونه تعریف کرد : « موادی که یک یا چند خاصیت آنها توسط محرک خارجی مثل دما، فشار، رنگ و… تغییر میکند یا موادی که انرژی را بین محدودههای فیزیکی تبدیل میکنند مثلا انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل میکنند ( پیزوالکتریکها). »
گام نخست به سمت مواد هوشمند
در 50 سال اخیر اما انسان قدم فراتر از دنیای آلیاژها و کامپوزیتها گذاشت و به دنبال تولید موادی با خاصیت هوشمندی رفت. مواد هوشمند اصطلاحا به موادی اطلاق می شود که توانایی درک محیط و شرایط اطراف خود را دارند و براساس تغییر آن واکنش خاصی را نشان میدهند که لزوما این واکنش فیزیکی نیست. این مواد در حال حاضر کاربرد زیادی دارند و در عناوین مختلفی مثل فلزات هوشمند ، کامپوزیت های هوشمند و پوشش های هوشمند و … مورد مصرف قرار میگیرند.
کمی ریزتر اگر به این موضوع نگاه کنیم مواد هوشمند موادی هستند که توانایی به خاطر سپردن یک حالت خاص را دارند. اگر بخواهیم کمی بزرگنمایی کنیم، میتوانیم بگویم مواد هوشمند دارای حافظه هستند. این حافظه در برابر عوامل بیرونی تحریک شده و با قرار گیری در وضعیتی خاص یه حالتی خاص در میآید. این شرایط محیطی میتواند دما، صوت، ولتاژ، میدان الکتریکی، مغناطیس، فشار و هر عامل دیگری باشد. به عبارت دیگر مواد هوشمند اشیایی هستند که محیط را حس میکنند و با پردازش اطلاعات به دست آمده توانایی انجام واکنشی خاص نسبت به این حالت خاص را دارند.
زیر سوال بردن قوانین فیزیکی!
در حالت عادی ما انتظار داریم زمانی که فلزی را گرم می کنیم دچار انقباض شده و حجم آن زیاد شود اما در مواد هوشمند ممکن است یک فلز حافظه دار با افزایش دما در هر بازه دمای رفتار خاصی را از خود نشان دهد. این رفتار خاص میتواند برخی از قوانین فیزیک کلاسیک را زیر سوال ببرد. البته لازم به ذکر است که قوانین ترمودینامیکی (قانون اول و دوم) در مواد هوشمند نقض نمیشوند
کاربرد های مواد هوشمند
مواد هوشمند در بخش های مختلفی کاربرد دارد مثل استفاده در صنعت، استفاده در علم پزشکی ، استفاده در تجهیزات نظامی، استفاده در ساختمان سازی، استفاده در خودرو سازی و … .
یکی از کاربرد های مواد هوشمند میتوان به استفاده از فلزی به نام نیتینول که ترکیبی از تیتانیوم و نیکل است در ساخت فریم عینک اشاره کرد. استفاده از این فلز باعث رفتاری شگفت انگیز از قاب عینک میشود. این فریم ها بعد خم شدن توانایی برگشت به حالت اول خود را دارند. یک مثال دیگر شیشه های عینک میباشند، حتما شما عینکهای طبی را دیدهاید که توانایی این را دارند که زمانی که زیر نور مستقیم قرار میگیرند تغییر رنگ دهند و کمی تیرهتر شوند تا نور کمتری به مردمک چشم برسد. اینها نوعی از مواد هوشمند هستند که در زندگی روزمره ما بسیار مفید هستند.
مواد هوشمند باعث شده اند که کلمات جدیدی مثل هواپیمای هوشمند، بافت حافظه دار میکرو ماشین ها، سازه های خودآرا نانو ساختارهای متغیر و بسیاری کلمات دیگر وارد فرهنگ لغات ما شود.
طبقه بندی مواد هوشمند
مواد هوشمند را می توان به 2 دسته تقسیم بندی کرد.
دسته اول موادی هستند که در پاسخ به یک محرک خاص، پاسخ خاصی را از خود نشان میدهند. مثلا زمانی که ماده را در برابر دما ، فشار و هر حالت خاص دیگری قرار میدهید آن ماده پاسخ خاصی به آن شرایط را که در حافظه خود دارد نشان می دهد. به طور مثال ماده زمانی که در برابر دما بالا قرار میگیرد، توانایی این را دارد که ضریب جذب، قابلیت بازتاب و یا شکست نور خود را تغییر دهد.
دسته دوم اما توانایی خاص تری دارند. این مواد توانایی تبدیل انرژی در محدوده های فیزیکی را دارند. به طور مثال اگر بخواهیم یک ماده را نام ببریم سراغ کریستال های مایع استفاده شده در LCD ها می رویم. این کریستال مایع توانایی این را دارد که زمانی که در برابر یک میدان الکتریکی قرار بگیرد تغییر رنگ دهد. تصویری که شما در LCD گوشی یا تلویزیون خود مشاهده میکنید در اثر میدان های الکتریکی بیشماری است که در لحظه در حال شکل گیری است. برای مثال های بیشتر می توانیم به انواع لومینسانس، پیزو الکتریک ها و پیو الکتریک ها اشاره کنیم.
امیدواریم این مقاله توانسته باشد که به شما اطلاعات خوبی جهت آشنایی با مواد هوشمند را بدهد. قطعا در آینده به صورت مقاله و ویدئو بیشتر درباره موادهوشمند بحث خواهیم کرد.