عنوان :

مقاله مواد هوشمند مواد حافظه دار

تعداد صفحات :۲۶

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

برای رفاه اقتصادی کشور از آنجایی که هزینه ایجاد زیرساختهای شهری بخش اصلی ثروت ملی را تشکیل می دهد ، توسعه مواد ساختمانی و سیستمهای با راندمان بالا ، کم هزینه و با دوام مهم است . تحقیق و پژوهش درباره مواد هوشمند می تواند قسمتی از مسائل و مشکلات زیرساختهای شهری را حل نماید . فناوریهای نوین هوا فضا ، پزشکی و مهندسی عمران و شهرسازی در آینده بطور قطع تاثیر زیادی از مواد هوشمند خواهند گرفت . آلیاژهای حافظه دار یکی از این مواد هستند که با قابلیتهای بی نظیر خود، فصل جدیدی را در صنایع مختلف از جمله در مواد ساختمانی و تاسیسات شهری گشوده اند.

یکی از خواص جالبی که در بعضی از آلیاژ ها پدیدار می شود اثر حافظه داری شکلی است . آلیاژ های حافظه دار دارای رفتار ویژه ای هستند بدین صورت که بعد از اینکه تغییر شکل معینی به آن ها داده شد تحت تاثیر فرایند ترمومکانیکی خاصی به شکل اصلی خود باز می گردند. این اثر بر اساس استحاله فازی برگشت پذیر از فاز اولیه (آلفا) به فاز مارتنزیت (بتا) در دماهای مختلف است . بنابراین فقط آلیاژ هایی که از خود استحاله مارتنزیتی نشان می دهند می توانند اثر حافظه داری داشته باشند .

پس مواد حافظه دار به گروهی از مواد که قابلیت برگشت به شکل تعریف شده قبلی و یا سایز اولیه خود را هنگامی که تحت سیکل حرارتی مناسب قرار می گیرند اطلاق می شود

در پدیده حافظه داری نمونه در حالت کاملا مارتنزیتی به مقدار معین تغییر فرم داده می شود سپس با گرم کردن نمونه و برگشت آن به حالت آستنیتی شکل نمونه نیز به حالت اولیه خود بر می گردد.

بررسی بر روی تغییر حالت متالورژیکی نشان می دهد که تغییر آرایش اتم ها بدون هیچ گونه تغییری در ترکیب شیمیایی فاز زمینه صورت گرفته است . این تغییر آرایش منجر به ایجاد ساختار کریستالی جدید و پایدار می شود . پیشرفت تغییر حالت بدون نیاز به حرکت و جابجایی اتم ها به صورت مجزا است و آن را می توان مستقل از زمان دانست و به همین دلیل میتوان وابستگی دما را به عنوان تنها عامل پیشرفت این تغییر نشان داد .

واژه های کلیدی:   مواد هوشمند، نانو تکنولوژی، حافظه داری ،حالت مارتنزیتی ، رفتار ترمومکانیکی

فهرست مطالب

چکیده   ۱
مقدمه   ۲
پارچه های مدرن یا هوشمند   ۷
مواد هوشمند در سیستم های کنترل   ۷
پوششهای هوشمند   ۷
ساخت «غبار هوشمند» برای شناسایی عوامل شیمیایی و بیولوژیکی خطرناک   ۸
طراحی لباسهای جدید دارای بافته های هوشمند با به کار گیری نانو تکنولوژی   ۱۰
‏ چه عاملی یک ماده مرکب از ذرات نانو (نانو کامپوزیت) را هوشمند می سازد؟   ۱۱
تایر های هوشمند   ۱۲
تایرهای هوشمند چگونه کار می کنند؟   ۱۳
تاریخچه :   ۱۳
تغییر حالت مارتنزیتی و پدیده حافظه دار شدن :   ۱۶
رفتار ترمومکانیکی:   ۱۷
خاصیت ارتجاعی کاذب :   ۱۸
اثر حافظه داری یک طرفه :   ۱۹
اثر حافظه داری دو طرفه :   ۲۰
ساخت آلیاژ های حافظه دار :   ۲۱
مراجع:   ۲۳

مراجع:

D.E. Hodgson, Using Shape Memory Alloys, Shape Memory Applic20. M Foos, C. Frantz, and M. Gantois, Shape Memory Effects in Alloys, J. Perkins, Ed., Plenum  Press, 1975, p 407ations, 1988

J.D. Harrison and D.E. Hodgson, Shape Memory Effects in Alloys, J. Perkins, Ed.,  Plenum Press, 1975, p 517

D.E. Hodgson, Proceedings of Engineering Aspects of Shape Memory Alloys (Lansing, MI) 1988

مقدمه

عصر دانش؛ پیش به سوی انقلاب صنعتی دوم

نوتردیدی نیست که اصلی‌ترین عامل تعیین کننده پیشرفت وتوسعه جامعه در شرایط متحول کنونی جهان، مسأله چگونگی برخورداری از دانش، آموزش و پژوهش و وضعیت نیروی انسانی کارآمد است. در تحولات شتابان امروز جهان، نقش مزیت بخشی همه عوامل طبیعی، اقتصادی و استراتژیک جای خود را به سرعت به میزان بهره‌مندی از علوم و فنون می‌دهد و در حال حاضر، برتری رقابتی یک کشور، بیش از آنکه به منابع طبیعی به ارث رسیده یا ظرفیت موجود صنعتی متکی باشد به ” مزیت رقابتی تکنولوژیک ” کشور وابسته است که تجلی آن را می‌توان در عرضه محصولاتی‌نو، با کیفیت، دوام و با قیمتی ارزان مشاهده نمود.

این تأثیر البته حالت تعاملی و متقابل دارد بدین صورت که با توسعه بیشتر جامعه یعنی با افزایش میزان آگاهی، خردمندی و توسعه انسانی و بیشتر شدن اعتماد متقابل، بسط عدالت اقتصادی، اجتماعی و تسهیل تطابق انسان با محیط و به طور اخص رفع نیازهای زندگی، رفع موانع اداری و مالی، رفع محدودیت بودجه وگرفتاریهای آموزشی، رفع تنگناهای فیزیکی، بسط آزادی ومشارکت همگانی، زمینه برای گسترش مؤسسات آموزشی و پژوهشی، افزایش تعداد محققان و بهبود کمی‌ و کیفی تولیدات علمی ‌نیز بیشتر فراهم می‌شود. این امر در بعد نظری انسانها را آگاهتر و در بعد عملی آنها را در تعیین سرنوشت خویش تواناتر می‌سازد و این خود به توسعه اجتماعی- انسانی بیشتر کمک می‌کند. اصولاً نظامهای معاصر تولید به فرآیند نوآوری تکنولوژیک، که به علت رقابت و تقسیم شدن بازارهای جهانی تسریع شده، وابسته است. از اینرو خصیصه اصلی سرمایه گذاریهای ‌نوین، دیگرتقسیم تکنیکی نیروی کار یا تولید انبوه نیست بلکه فرآیند مداوم ” نوآوری تکنولوژیک ” است که از روشهای” تولید انعطاف پذیر” بدست می‌آید و تقاضا برای آن پیشرفت علم را باعث می‌شود. لذا توسعه آتی به پیشرفت علم وابسته است و می‌توان به صراحت گفت که علم و تکنولوژی گرچه نمی‌توانند همه مشکلات را حل کنند اما نقش مؤثری در توسعه آینده کشورها ایفا می‌کنند که می‌تواند مورد توجه کشورهای درحال توسعه قرار گیرد. برای بهره‌برداری از علم و تکنولوژی و هدایت تحولات تولیدی، اتخاذ استراتژیهای چندبعدی بلندمدت ضرورت دارد که بایستی بر تمامی جنبه¬های موجود در روند اختراعات، از آموزش عمومی پایه ای گرفته تا تجربه‌های‌ علمی ‌دانشمندان، مهندسان، ومدیران متمرکز گردد.

البته باید به این مطلب توجه داشت که هر چند نقش اساسی علم و تکنولوژی در توسعه اقتصادی است و به کمک آن می‌توان خطرات ناشی از مصرف شدید منابع، رشد جمعیت، کمبود انرژی و تخریب محیط زیست را بر طرف نمود، تا جائیکه گفته اند «محیط فعالیت بشر محدود است اما این محدودیت تابعی از تکنولوژی است»، لیکن سهم علم و تکنولوژی در توسعه و بهبود زندگی افراد به همین بخش محدود نمی‌گردد و در هر یک از ابعاد ذیل که نیازهای فردی یک جامعه توسعه یافته هستند می‌تواند دخیل باشد یعنی:

– سلامت و صحت فردی و محیطی

– رفاه اجتماعی بر مبنای همامنگی اجتماعی و عدالت

– حقوق سیاسی نظیر آزادی، احترام و موقعیت فردی

– حرمت داشتن ارزشها و باورهای فرهنگی

با در نظر گرفتن ایـن مباحـث، طبعــاً کشور ما نیــز نمی‌تواند از آنچـه کـه امـروزه انقلاب جهانــی تکنولوژی نامیده می‌شـود دور بمانــد. رونـد فوق‌العاده سریــع تحولات در عـرصه فناوریـهای نویـن به ویــژه بیوتکنولوژی، نانوتکنولوژی، فناوری اطلاعات و انقلاب در مواد نــو و ساخت و تولید آنها قطعاً آینـده‌ ما را نیز تحت تأثیــر قرار خواهد داد و بر همه ارکان کشور و نظام واجب است که هر چه سریعتــر تدابیــر ویـژه و فوق‌العـاده‌ای بـرای هماهنگــی با این مـوج عظیم بیندیشند.

پدیده‌هایی نظیــر اصلاح ژنتیک، مشابـه‌سازی انسان و دستکاری ژنــهای آن، مواد هوشمند، ساخت و تولید چالاک و مولکولی، میکروسیستم‌های یکپارچه، کامپیوترهای در مقیاس نانـومتر و غیره را اگر امـروز درک نکنیم فردا قطعـاً دیـر خواهد بود.

همچنین کلان رونـدهای امروز جهان تکنولوژی که علاوه بر رونـد سریع تحولات آن به موضوعاتی نظیـر تشدید ماهیت چند رشته‌ای تکنولوژی و رقابت بر سر راهبــری آن و نیز استمــرار جهانگرایـی و مسائل امنیتـی و دفاعــی ناشـی از آن می‌پردازند بایستـی مورد توجــه قرار گیرد.

ظهور نتایـج این تحولات، مسائلــی را نیز به دنبال خواهد داشت. همچنان که درک توده مردم از تأثیـرات بالقوه این رونـدها بر فرهنگ و زندگی افزایش می‌یابد، بایسته است که تصمیم‌هایی در مورد مسائل گوناگون اخلاقی، اقتصادی، قانونـی، محیطی، ایمنــی و دیگر دغدغه‌های اجتماعی اتخاذ شود. احتمالاً مهمترین این مسائـل عبارتنـد از: حریــم خصوصـی اشخاص، شکاف اقتصـادی، تهدیـدها و واکنشـهای فرهنگـی، اخلاقیات بیولوژیک به ویــژه مسائلــی همچون “به نــژادی”، مشابـه‌سازی انسان و اصلاح ژنتیک که شدیدتریـن واکنش‌های اخلاقـی و معنـوی را به همراه خواهند داشت.

ماهیت این مسایل بسیار پیچیـده است، زیرا از یک سو بر مسیـر پیشرفت تکنولوژی و از سوی دیگر ـ مستقیم و غیرمستقیم، بر یکدیگر تأثیر می‌گذارند. شهروندان و سیاستگذاران نیازمند آنند که درباره تکنولوژی، اطلاعات کاملی کسب کنند تا با تشخیص و تحلیل این تعامل‌های پیچیده بتوانند منـاقشـاتـی را که پیرامون تکنولوژی وجود دارد به درستـی بفهمند. چنین تلاش‌هایی، مانع از اخذ تصمیم‌هـای ساده‌انگارانــه می‌شوند؛ منافــع تکنولوژی را با ملاحظه ارزش‌های فــردی بیشینه می‌سازند، و نقاط عطفــی را در فرآیند تصمیم‌گیری مشخص می‌کنند که در آنها تصمیم‌ها می‌توانند نتایج مطلوبــی به بار آورند بدون آنکه مسائل نادیده و تحلیل نشده بتوانند این تصمیم‌ها را خدشـه‌دار کنند.

بشارت‌های امیدبخش تکنولوژی در همین جا است و در آینده بیشتر نیز خواهد بود و سراسر جهان را با تأثیرات گستـرده خود در خواهد نوردید. با این همه، تأثیرات انقلاب تکنولوژی در گوشه و کنار جهان یکسان نخواهد بود و بسته به آمادگی و پذیرش ملت‌ها و میزان سرمایه‌گذاریها و تصمیم‌هایی که اتخاذ می‌شود شکل‌های متفاوتی پیدا خواهد کرد. خوب یا بد، راه بازگشتی وجود ندارد، زیرا پاره‌ای از جوامع در مسیر این انقلاب قرار گرفته‌اند و برای بهره‌برداری حداکثر از نتایج و منافع آن آماده شده‌اند. روند جهانگرایـی نیز محیط زندگی همه جوامع را تغییر خواهد داد. نقش‌آفرینــی این پیشرفت‌ها در صحنــه جهانـی، سیمای جهان را به کلی متحول خواهد کرد و بایستی ایران ما نیز در متن این تحول قرار گیرد. که یکی از جدیدترین علوم موادهوشمند می باشد.

مواد هوشمند، مو ادی هستند که با توجه به محرک های محیط پاسخ می دهند به همین دلیل به این مواد “مواد واکنشی” نیز می گویند. در این مواد تغییرات خواص،ساختار و موقعیت اتم ها رخ می دهد. مواد هوشمند توانایی فکر کردن دارند و IQ این مواد توسط روش هایی قابل تعیین است. این مواد به صورت زیر دسته بندی می شود:

١- موادی که در شرایط خاص تغییر رنگ می دهند، مانند:

مواد فتو کرومیک

مواد ترموکرومیک

٢- موادی که در شرایط خاص از خود نور متصاعد می کنند، مانند:

مواد الکترو لامینسنت

مواد فلوروسنت

مواد فسفوروسنت

٣- موادی که در شرایط خاص از خود حرکت نشان می دهند، مانند:

پلیمر های رسانا

دی الکتریک های الاستومر

مواد پیزو الکتریک

ژل های پلیمری

آلیاژهای حافظه دار

۴- موادی که در شرایط خاص تغییر دما می دهند، مانند:

مواد ترموالکتریک

مواد هوشمند کاربردهای زیادی دارند که در زیر به بخشی از آن ها اشاره می شود:

موادغذایی مدرن یا هوشمند

مواد غذایی طبیعی زیادی هوشمندند و در گرما و نور دارای تغییرات رورسیبلی هستند چنین مشخصات کاری تقریبا همیشه در غذاها به کار گرفته می شود مثل موادی که وقتی گرم می شوند ضخامت آن ها افزایش می یابد، اما وقتی سرد می شوند به شکل اول بر می گردند (پیترا و دسر) از انواع موادغذایی مدرن آنتی اکسید، آنزیم تعدیل کننده، Tvp، Quorn، Tofu است.

پارچه های مدرن یا هوشمند

این پارچه ها در لباس های ورزشی و امنیتی کاربرد زیادی دارد. لباس هایی که به صورت میکرو کپسول در  می آید از این نوعند.  پارچه های هوشمند همچنین کاربرد زیادی در پزشکی دارند الیاف کنترل آلرژی برای افرادی که آلرژی دارند و الیاف ضد باکتری و ضد میکروب در جوراب ها و حوله ها  از این نوعند.

مواد هوشمند در سیستم های کنترل

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .