Умный материал - Smart material
Интеллектуальные материалы , также называемые интеллектуальными или отзывчивыми материалами, представляют собой материалы, которые имеют одно или несколько свойств, которые могут быть значительно изменены контролируемым образом внешними стимулами, такими как стресс , влажность, электрические или магнитные поля, свет, температура , pH или химические соединения. Интеллектуальные материалы являются основой многих приложений, включая датчики и приводы или искусственные мышцы , особенно в качестве электроактивных полимеров (EAP).
Термины, используемые для описания интеллектуальных материалов, включают материал с памятью формы (SMM) и технологию памяти формы (SMT).
Типы
Есть несколько видов умных материалов, которые уже распространены. Вот некоторые примеры:
- Пьезоэлектрические материалы - это материалы, которые создают напряжение при приложении напряжения. Поскольку этот эффект также применяется в обратном порядке, напряжение на образце вызывает напряжение внутри образца. Соответственно, конструкции из этих материалов могут изгибаться, расширяться или сжиматься при приложении напряжения.
- Сплавы с памятью формы и полимеры с памятью формы - это материалы, в которых большая деформация может быть вызвана и восстановлена посредством изменений температуры или изменений напряжения ( псевдоупругость ). Эффект памяти формы возникает из-за соответственно мартенситного фазового перехода и индуцированной упругости при более высоких температурах.
- Фотоэлектрические материалы или оптоэлектроника преобразуют свет в электрический ток.
- Электроактивные полимеры (EAP) изменяют свой объем под действием напряжения или электрических полей.
- Магнитострикционные материалы изменяют форму под действием магнитного поля, а также изменяют свою намагниченность под действием механического напряжения.
- Сплавы с магнитной памятью формы - это материалы, которые изменяют свою форму в ответ на значительное изменение магнитного поля.
- Умные неорганические полимеры с настраиваемыми и чувствительными свойствами.
- pH-чувствительные полимеры - это материалы, объем которых изменяется при изменении pH окружающей среды.
- Термочувствительные полимеры - это материалы, которые претерпевают изменения при температуре.
- Галохромные материалы - это обычно используемые материалы, которые меняют свой цвет в результате изменения кислотности. Одно из предлагаемых применений - это краски, которые могут менять цвет, указывая на коррозию металла под ними.
- Хромогенные системы меняют цвет в ответ на электрические, оптические или тепловые изменения. К ним относятся электрохромные материалы, которые изменяют свой цвет или непрозрачность при приложении напряжения (например, жидкокристаллические дисплеи ), термохромные материалы меняют цвет в зависимости от их температуры, а также фотохромные материалы, которые меняют цвет в ответ на свет, например, светочувствительные солнцезащитные очки, которые темнеют под воздействием яркого солнечного света.
- Феррожидкости - это магнитные жидкости (подверженные воздействию магнитов и магнитных полей).
- Фотомеханические материалы меняют форму под действием света.
- Поликапролактон (полиморф) можно формовать путем погружения в горячую воду.
- Самовосстанавливающиеся материалы обладают внутренней способностью восстанавливать повреждения из-за нормального использования, тем самым продлевая срок службы материала.
- Диэлектрические эластомеры (ДЭ) - это системы интеллектуальных материалов, которые создают большие деформации (до 500%) под действием внешнего электрического поля.
- Магнитокалорические материалы - это соединения, которые претерпевают обратимое изменение температуры при воздействии изменяющегося магнитного поля.
- Умные самовосстанавливающиеся покрытия заживают без вмешательства человека.
- Термоэлектрические материалы используются для создания устройств, которые преобразуют разницу температур в электричество и наоборот .
- Хемореактивные материалы изменяют размер или объем под воздействием внешнего химического или биологического соединения.
Умные материалы обладают свойствами, которые реагируют на изменения в окружающей их среде. Это означает, что одно из их свойств может быть изменено внешними условиями, такими как температура, свет, давление, электричество, напряжение, pH или химические соединения. Это изменение обратимо и может повторяться много раз. Существует широкий выбор различных умных материалов. Каждый из них предлагает разные свойства, которые можно изменить. Некоторые материалы очень хороши и охватывают огромный диапазон масштабов.
Смотрите также
Рекомендации
внешние ссылки
- Серия книг "Умные материалы" , Королевское химическое общество