Умный материал

Умные материалы , также называемые интеллектуальными или адаптивными материалами, ^[1]^{[ нужна страница ]} представляют собой разработанные материалы, которые имеют одно или несколько свойств, которые могут быть существенно изменены контролируемым образом под воздействием внешних раздражителей, таких как стресс , влага, электрические или магнитные поля, свет, температура , pH или химические соединения. ^[2]^[3] «Умные» материалы лежат в основе многих приложений, включая датчики и приводы или искусственные мышцы , в частности электроактивные полимеры (EAP). ^[4]^{[ нужна страница ]}^[5]^{[ нужна страница ]}^[6]^{[ нужна страница ]}^[7]^{[ нужна страница ]}^[8]^{[ нужна страница ]}^[9]^{[ нужна страница ]}

Типы

Существует ряд типов умного материала, некоторые из которых уже широко распространены. Вот некоторые примеры:

Пьезоэлектрические материалы — это материалы, которые создают напряжение при приложении напряжения. Поскольку этот эффект действует и в обратном порядке, напряжение на образце будет создавать напряжение внутри образца. Таким образом, можно изготовить специально спроектированные конструкции из этих материалов, которые изгибаются, расширяются или сжимаются при приложении напряжения.
Сплавы с памятью формы и полимеры с памятью формы представляют собой материалы, в которых большая деформация может быть вызвана и восстановлена за счет изменений температуры или напряжения ( псевдоупругость ). Эффект памяти формы возникает вследствие соответственно мартенситного фазового изменения и наведенной эластичности при более высоких температурах.
Фотоэлектрические материалы или оптоэлектроника преобразуют свет в электрический ток.
Электроактивные полимеры (ЭАП) 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 меняют свою форму в ответ на значительное изменение магнитного поля.
Умные неорганические полимеры, демонстрирующие настраиваемые и быстро реагирующие свойства.
pH-чувствительные полимеры — это материалы, объем которых изменяется при изменении pH окружающей среды. ^[10]
Термочувствительные полимеры — это материалы, которые претерпевают изменения при изменении температуры.
Галохромные материалы — это обычно используемые материалы, которые меняют свой цвет в результате изменения кислотности. Одно из предлагаемых применений — краски, которые могут менять цвет, указывая на коррозию металла под ними.
Хромогенные системы меняют цвет в ответ на электрические, оптические или термические изменения. К ним относятся электрохромные материалы, которые меняют свой цвет или непрозрачность при приложении напряжения (например, жидкокристаллические дисплеи ), термохромные материалы, меняющие цвет в зависимости от температуры, и фотохромные материалы, которые меняют цвет в ответ на свет, например, светочувствительные солнцезащитные очки , которые темнеют под воздействием яркого солнечного света.
Феррожидкости — это магнитные жидкости (на которые действуют магниты и магнитные поля).
Фотомеханические материалы меняют форму под воздействием света.
Поликапролактон (полиморф) можно формовать путем погружения в горячую воду.
Самовосстанавливающиеся материалы обладают внутренней способностью восстанавливать повреждения, возникшие в результате нормального использования, тем самым продлевая срок службы материала.
Диэлектрические эластомеры (ДЭ) — это интеллектуальные системы материалов, которые создают большие деформации (до 500%) под воздействием внешнего электрического поля.
Магнитокалорические материалы — это соединения, которые претерпевают обратимое изменение температуры под воздействием изменяющегося магнитного поля.
Термоэлектрические материалы используются для создания устройств, которые преобразуют разницу температур в электричество и наоборот .
Хемореактивные материалы меняют размер или объем под воздействием внешнего химического или биологического соединения. ^[11]

См. также

Ссылки

^ Бенгису, Мурат; Феррара, Маринелла (2018). Материалы, которые движутся: «умные» материалы, «умный» дизайн . Международное издательство Спрингер. ISBN 9783319768885 .
^ Бриззи, Сильвия; Кавоцци, Кристиан; Сторти, Фабрицио (29 сентября 2023 г.). «Умные материалы для экспериментальной тектоники: вязкое поведение магнитореологических кремний» . Тектонофизика : 230038. doi : 10.1016/j.tecto.2023.230038 . ISSN 0040-1951 .
^ Бахл, Шаши; Нагар, Химаншу; Сингх, Индерприт; Сегал, Шанкар (01 января 2020 г.). «Типы, свойства и применение умных материалов: обзор» . Материалы сегодня: Труды . Международная конференция по аспектам материаловедения и инженерии. 28 : 1302–1306. дои : 10.1016/j.matpr.2020.04.505 . ISSN 2214-7853 .
^ Шахинпур, Мохсен; Шнайдер, Ханс-Йорг, ред. (2007). Интеллектуальные материалы . Издательство РСК. ISBN 978-0-85404-335-4 .
^ Шварц, Мел, изд. (2002). Энциклопедия умных материалов . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780471177807 .
^ Наканиши, Такаши (2011). Супрамолекулярная мягкая материя: применение в материалах и органической электронике . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780470559741 .
^ Гауденци, Паоло (2009). Умные структуры: физическое поведение, математическое моделирование и приложения . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-470-05982-1 .
^ Яноча, Хартмут (2007). Адаптроника и интеллектуальные конструкции: основы, материалы, дизайн и приложения (2-е, переработанное изд.). Спрингер. ISBN 978-3-540-71967-0 .
^ Шварц, Мел (2009). Умные материалы . ЦРК Пресс. ISBN 9781420043723 .
^ Бордбар-Хиабани А., Гасик М. «Умные гидрогели для современных систем доставки лекарств» . Международный журнал молекулярных наук . 23 (7): 3665. doi : 10.3390/ijms23073665 .
^ Хемочувствительные материалы / Стимуляция химическими и биологическими сигналами , Шнайдер, Х.-Дж.; Эд:, ( 2015 ) Королевское химическое общество, Кембридж https://dx.doi.org/10.1039/97817828822420

Внешние ссылки

Серия книг «Умные материалы» , Королевское химическое общество

[1] Бенгису, Мурат; Феррара, Маринелла (2018). Материалы, которые движутся: «умные» материалы, «умный» дизайн . Международное издательство Спрингер. ISBN 9783319768885 .

[2] Бриззи, Сильвия; Кавоцци, Кристиан; Сторти, Фабрицио (29 сентября 2023 г.). «Умные материалы для экспериментальной тектоники: вязкое поведение магнитореологических кремний» . Тектонофизика : 230038. doi : 10.1016/j.tecto.2023.230038 . ISSN 0040-1951 .

[3] Бахл, Шаши; Нагар, Химаншу; Сингх, Индерприт; Сегал, Шанкар (01 января 2020 г.). «Типы, свойства и применение умных материалов: обзор» . Материалы сегодня: Труды . Международная конференция по аспектам материаловедения и инженерии. 28 : 1302–1306. дои : 10.1016/j.matpr.2020.04.505 . ISSN 2214-7853 .

[4] Шахинпур, Мохсен; Шнайдер, Ханс-Йорг, ред. (2007). Интеллектуальные материалы . Издательство РСК. ISBN 978-0-85404-335-4 .

[5] Шварц, Мел, изд. (2002). Энциклопедия умных материалов . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780471177807 .

[6] Наканиши, Такаши (2011). Супрамолекулярная мягкая материя: применение в материалах и органической электронике . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780470559741 .

[7] Гауденци, Паоло (2009). Умные структуры: физическое поведение, математическое моделирование и приложения . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-470-05982-1 .

[8] Яноча, Хартмут (2007). Адаптроника и интеллектуальные конструкции: основы, материалы, дизайн и приложения (2-е, переработанное изд.). Спрингер. ISBN 978-3-540-71967-0 .

[9] Шварц, Мел (2009). Умные материалы . ЦРК Пресс. ISBN 9781420043723 .

[10] Бордбар-Хиабани А., Гасик М. «Умные гидрогели для современных систем доставки лекарств» . Международный журнал молекулярных наук . 23 (7): 3665. doi : 10.3390/ijms23073665 .

[11] Хемочувствительные материалы / Стимуляция химическими и биологическими сигналами , Шнайдер, Х.-Дж.; Эд:, ( 2015 ) Королевское химическое общество, Кембридж https://dx.doi.org/10.1039/97817828822420

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]