دانلود تحقیق مواد هوشمند مواد حافظه دار

مواد هوشمند و مواد حافظه دار

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.

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 این مباحث، طبعاً کشور ما نیز نمی‌تواند از آنچه که امروزه انقلاب جهانی تکنولوژی نامیده می‌شود دور بماند.

روند فوق‌العاده سریع تحولات در عرصه فناوریهای نوین به ویژه بیوتکنولوژی، نانوتکنولوژی، فناوری اطلاعات و انقلاب در مواد نو و ساخت و تولید آنها قطعاً آینده‌ ما را نیز تحت تأثیر قرار خواهد داد و بر همه ارکان کشور و نظام واجب است که هر چه سریعتر تدابیر ویژه و فوق‌العاده‌ای برای هماهنگی با این موج عظیم بیندیشند.

پدیده‌هایی نظیر اصلاح ژنتیک، مشابه‌سازی انسان و دستکاری ژنهای آن، مواد هوشمند، ساخت و تولید چالاک و مولکولی، میکروسیستم‌های یکپارچه، کامپیوترهای در مقیاس نانومتر و غیره را اگر امروز درک نکنیم فردا قطعاً دیر خواهد بود.

همچنین کلان روندهای امروز جهان تکنولوژی که علاوه بر روند سریع تحولات آن به موضوعاتی نظیر تشدید ماهیت چند رشته‌ای تکنولوژی و رقابت بر سر راهبری آن و نیز استمرار جهانگرایی و مسائل امنیتی و دفاعی ناشی از آن می‌پردازند بایستی مورد توجه قرار گیرد.

ظهور نتایج این تحولات، مسائلی را نیز به دنبال خواهد داشت.

همچنان که درک توده مردم از تأثیرات بالقوه این روندها بر فرهنگ و زندگی افزایش می‌یابد، بایسته است که تصمیم‌هایی در مورد مسائل گوناگون اخلاقی، اقتصادی، قانونی، محیطی، ایمنی و دیگر دغدغه‌های اجتماعی اتخاذ شود.

احتمالاً مهمترین این مسائل عبارتند از: حریم خصوصی اشخاص، شکاف اقتصادی، تهدیدها و واکنشهای فرهنگی، اخلاقیات بیولوژیک به ویژه مسائلی همچون "به نژادی"، مشابه‌سازی انسان و اصلاح ژنتیک که شدیدترین واکنش‌های اخلاقی و معنوی را به همراه خواهند داشت.

ماهیت این مسایل بسیار پیچیده است، زیرا از یک سو بر مسیر پیشرفت تکنولوژی و از سوی دیگر 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 مناقشاتی را که پیرامون تکنولوژی وجود دارد به درستی بفهمند.

چنین تلاش‌هایی، مانع از اخذ تصمیم‌های ساده‌انگارانه می‌شوند؛ منافع تکنولوژی را با ملاحظه ارزش‌های فردی بیشینه می‌سازند، و نقاط عطفی را در فرآیند تصمیم‌گیری مشخص می‌کنند که در آنها تصمیم‌ها می‌توانند نتایج مطلوبی به بار آورند بدون آنکه مسائل نادیده و تحلیل نشده بتوانند این تصمیم‌ها را خدشه‌دار کنند. 

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 ٤- 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 مثالی از این مواد هوشمند و مدرن پلیمر های رسانا، کریستال های مایع، Colour_Changing و ژل های کنترل حرکت است.

ژل های کنترل حرکت مثل گریس هوشمند حرکت اجزا را کنترل می کند که در لوله های میکروسکوپهای روبشی، مقاومت های متغییر و فنر بازگشتی سی دی درایورها کاربرد دارند.

از انواع مواد هوشمند SMA ها(سیم های هوشمند، فنر های هوشمند)، تکنولوژی کریستال مایع(فیلم ترمودینامیکی)، ژل های کنترل حرکت(گریس هوشمند) است.

پوششهای هوشمند پیشرفت های اخیر در زمینه مهندسی سطح با استفاده از پوشش های هوشمند و تکنولوژی های پوشش دهی کنترل بهتر اصطکاک و سایش را در تماس های سطحی ارائه می دهد.

در برخی از پوشش ها به علت جذب سولفورها و فسفرها باعث کاهش ویسکوزیته شده و خواص روانروی بهتری را در سیال موجب می شوند.

جدید ترین تکنولوژی های در دست انجام منجر به تولید نانوکامپوزیت ها و نانوپوشش های ابرساختار شده است که به افزایش عمر قطعه پوشش داده شده و کاربردهای دیگر تولید خواهد پرداخت.

گاهی این پوشش ها طوری طراحی می شوند که با موادی که به عنوان مثال در لوله های نفت حرکت می کنند واکنش داده و یک لایه مرزی بسیار سخت و متراکم را تشکیل می دهند که هم باعث عدم خوردگی می شود و هم جلوگیری از اصطکاک می کند.

گاهی پوشش هایی که خاصیت روغنکاری در حالت جامد دارند باعث بهبود خواص سطحی می شوند که باعث لغزش آسان روی سطوح پوشش داده می گردند.

در سال های اخیر گونه ای از پوشش های نانوساختار که از فازهای فلزی و سرامیکی تشکیل شده اند، تولید گشته اند.

این پوشش ها معمولاًٌ با روش PVD یا MBE تولید می شوند.

این پوشش ها به علت نانوساختار بودنشان و هموژنیته یکسان آن در طول پوشش به طور قابل توجهی چندکاره می باشند.

این پوشش ها علاوه بر سختی بالا، ضریب اصطکاک پایین را دارا بوده و خواص هدایت الکتریکی یا حرارتی بالایی دارند.

سختی آنها در حد 40 تا 60 گیگاپاسکال و ضریب اصطکاک آنها 4/0 – 3/0 در مقایسه با سطح فولاد می باشد.

برایان بورن و کنث گراهام کوان از شرکت MCDONNELL BOEHNEN HULBERT & BERGHOFF LLP با ترکیب 90% وزنی پودر تنگستن و 10% وزنی پودر بایندر (Binder) که بصورت هرمی شکل داده شده است ، موفق به تولید گلوله هایی((Jet perforator شده اند که برای مشبک سازی لوله های جداری مناسب هستند .

این مواد ساختار کریستالی دارند که اندازه دانه هایشان بین 25 نانو متر تا 1 میکرون است.

ساخت «غبار هوشمند» برای شناسایی عوامل شیمیایی و بیولوژیکی خطرناک  محققان آمریکایی می گویند تولید کریستالهای بسیار ریز «سیلیکون», اولین گام برای خلق «غبار هوشمند» است که عوامل بیولوژیکی یا شیمیایی و یا میکروبهای بیماریزا را شناسایی می کند.به گزارش خبرگزاری رویترز از واشنگتن , یک گروه از محققان دانشگاه کالیفرنیا, سن دیه گو, «دانه های شن هوشمند» خلق کرده اند که می تواند خود را منظم و صف آرایی کند.« میشل سیلر» استاد بخش شیمی و بیوشیمی دانشگاه کالیفرنیا که سرپرستی این گروه تحقیقاتی را برعهده داشته است , می گوید : این یک پیشرفت اساسی است که امکان ساخت روباتهایی به اندازه دانه شن را امکان پذیر می سازد.وی در بیانیه ای اعلام کرد : ایده ما ساخت دستگاههای بسیار ریز مینیاتوری است که بتواند براحتی در یک محیط کوچک همچون یک رگ یا یک شریان به سمت اهداف مشخص