Печать
Автор: Кокцинская Елена Кокцинская Елена
Опубликовано: 03 сентября 2014 03 сентября 2014
Просмотров: 14102 14102

  «Интеллектуальные» или «умные» материалы (англ. smart materials) – это материалы, свойства которых изменяются при воздействии каких-либо внешних факторов. Такими факторами могут быть: механические нагрузки, электрическое или магнитное поля, температура, свет, влажность, химические свойства среды и др. Изменение свойств смарт-материала является обратимым и может повторяться много раз.

 Типы «интеллектуальных» материалов (подробно рассмотрены в научной статье "Умные" материалы и их применение (обзор)):

самовосстанавливающиеся материалы (англ. self-healing materials), которые могут самостоятельно залечивать возникающие в них дефекты.

сплавы с «эффектом памяти» после деформации восстанавливают свою первоначальную форму при нагреве.

- самосмазывающиеся материалы (англ. self-lubricating materials), которые уменьшают трение или износ. Они применяются в виде покрытий, обладающих твердостью для уменьшения износа или низкой поверхностной энергией для уменьшения адгезии и трения. Также самосмазывающиеся материалы разрабатываются в виде композитов с наполнителями из металлов, полимеров или керамики и матрицей, обеспечивающей структурную целостность. Очень распространено использование с этой целью графита.

- самоочищающиеся материалы (англ. self-cleaning materials), отталкивающие воду, органические жидкости и прочие загрязнения.

- пьезоэлектрики вырабатывают электричество при приложении механической нагрузки. Или же наоборот при приложении электрического напряжения материал может изгибаться, расширяться или сжиматься.

- фотомеханические материалы, изменяющие форму под воздействием света.

- магнитореологические жидкости – их реологические свойства изменяются при наложении магнитного поля. В отсутствие магнитного поля такие жидкости представляют собой суспензию хаотически расположенных магнитных микрочастиц (чаще всего железа) в жидкости (различные масла и др.). В магнитном поле частицы выстраиваются в цепочки вдоль силовых линий, резко увеличивая тем самым вязкость в направлении перпендикулярном направлению поля.

- магнитострикционные материалы – меняют форму в магнитном поле. Имеет место и обратный эффект – при приложении механической нагрузки, у образца изменяется намагниченность.

- электрострикционные материалы – похожи на магнитострикционные, с  той лишь разницей, что прикладывается электрическое поле.

- электрохромные материалы, меняющие оптические свойства при электрических воздействиях. Примером таких «умных» материалов являются жидкокристаллические дисплеи.

- пироэлектрики – при изменении температуры вырабатывают электричество и наоборот.

- «умные» гели, способные сжиматься или набухать по сравнению с исходными габаритами на порядки (до 1000 раз).

В таблице 1 приведено сравнение характеристик основных коммерчески успешных «интеллектуальных» материалов: нитинола (сплав с «памятью формы»), Терфенола-Д (магнитострикционный материал) и цирконата титаната свинца PZT (пьезоэлектрик).

Таблица 1. Сравнение характеристик основных «интеллектуальных» материалов.

Характеристика

Нитинол

Терфенол-Д

PZT

Воздействие

Тепло

Магнитное поле

Электрическое поле

Гистерезис

Высокий

Низкий

Низкий

Точность

Низкая

Высокая

Высокая

Время отклика

Низкое

Быстрое

Очень быстрое

Потребление энергии

Высокое

Умеренное

Умеренное