مواد هوشمند

مواد هوشمند یا مصالح هوشمند (به انگلیسی: Smart Materials) یا ساختارهای هوشمند، مجموعه ای (یا جزئی از مجموعه) دارای کارکرد مهندسی هستند که در آن ها ساختار دارای توانایی درک و فعال شدن را به منظور انجام کار دارد. آلیاژهای حافظه دار نوعی از مواد هوشمند به شمار می آیند."مواد هوشمند مصالحی هستند که با عملکردی هوشمندانه در مقابل تغییرات محیط می توانند مانند موجودات زنده خود را با شرایط محیطی منطبق سازند. برخی از این مواد، هر نوع خدشه و خرابی در ساختار خود را پیش بینی کرده و نقایص خود را برطرف می سازند. یک یا چند ویژگی این مصالح مانند شکل، میزان سختی، فرکانس و رنگ آن ها در یک حالت کنترل شده یا تحت اثر محرک نیروی الکتریسیته یا میدان های مغناطیسی به صورت قابل توجهی تغییر می کند. روند PH خارجی مانند فشار، دما، رطوبت که بر مصالح بیولوژیکی نیز Hyper- Functional پیشرفت این مواد از مصالح سازه ای و عملکردی آغاز شده به سمت ساخت مصالح برتری دارند پیش می رود.
مصالح بازیافتی:این مصالح اساساً از مواددست دوم و زباله های تمیز، تهیه می شوند. برای تهیه مصالح بازیافتی، قسمت های ارزشمند مصالح دست دوم مورد استفاده قرار می گیرد ولی به هر حال فراورده حاصله معمولاً کیفیت پایین تری نسبت به مصالح اصلی دارد. امروزه استفاده از مصالح بازیافتی با توجه به اصول معماری پایدار بسیار مورد توجه ق رار گرفته است.
مصالح تجزیه پذیر زیستی:ترکیبات تشکیل دهنده این مصالح به گونه ای است که پس از پا یان عمر و مدفون شدن در زیر خاک به طور کلی توسط جانوران میکروسکوپی موجود در خاک تجزیه می شوند؛ بنابراین تهدیدی برای آلودگی محیط زیست محسوب نمی شوند.
زیست مواد:شامل پلاستیک ها و مصالح دیگری است که از منابع تجدیدپذیر ساخته می شوند. تحقیقی که در حال حاضر بر روی این مواد بسیار مورد توجه است، استفاده از باکتری خاصی است که گازco2مصرف می کند و قادر به متلاشی نمودن این پلاستیک هاست.
مصالح تغییرناپذیر:مصالحی هستند که تأثیرات فیزیکی و شیمیایی بر آن ها اثر ندارد. مثالی از این نوع مصالح، آلیاژ فولاد می باشد.
مصالح هوشمند:این مصالح مواد و فراورده هایی هستند که خاصیت تغییرپذیری دارند و قادرند مشخصه های ظاهری یا درونی خود را در پاسخ به تأثیرات فیزیکی و شیمیایی به صورت برگشت پذیر تغییر دهند.
مصالح هیبرید یا پیوند ی:این مصالح با تلفیق حداقل دو ترکیب متفاوت ساخته می شوند. مثل تلفیق ترکیبات طبیعی و مصنوعی.
مصالح با ساختار فسیل واره:این ها نوعی مصالح مرکب با لایه های ملحق شده تدریجی می باشند. این مصالح نتیجه یک تغییر پیوسته در ویژگی های مصالح است. مثالی از این نوع مصالح نفت خام می باشد که از قرار گرفتن لایه های متعدد در طول سالیان متمادی ایجاد می شود.
نانو متریال (مصالح نانو):مصالحی هستند که نقاط اشتراک زیادی با مصالح هوشمند دارند. مواد با ساختار نانو به عنوان پوشش نهایی در ساخت فراورده ها به کار می روند. به عنوان مثال در پوشش های هوشمند ضد خوردگی، تصفیه کننده هوا، تمیزکننده سطوح و پوشش های زیست فعال کاربرد دارند.
هوشمند(intelligent)، باهوش(Smart)، حساس(Adaptive) همه برای تعریف ساختارها و مصالحی به کارمی روند که شامل حسگرها و محرک ها (Actuators) بوده و توانایی سازگاری با تحریکات خارجی مانند بارها و تحریکات محیط رادارند.مصالح هوشمند یک اصطلاح جدید برای مصالح و فر آورده هایی است که توانایی درک و پردازش رویدادهای محیطی را داشته و نسبت به آن واکنش مناسب نشان می دهند. به بیان دیگر این مصالح قابلیت تغییرپذیری داشته و قادرند شکل، فرم، رنگ و انرژی درونی خود را به طرز برگشت پذیر در پاسخ به تأثیرات فیزیکی یا شیمیایی محیط اطراف تغییر دهند. اگر مصالح را به سه گروه مصالح غیر هوشمند، نیمه هوشمند و هوشمند طبقه بندی کنیم، گروه اول یعنی مصالح غیر هوشمند ویژگی خاص بالا را ندارند، نیمه هوشمندها تنها قادرند در پاسخ به تأثیرات محیطی شکل و فرم خود را برای یک بار یا مدت زمان اندکی تغییر دهند اما در مصالح هوشمند این تغییرات تکرارپذیر و قابل برگشت خواهد بود.معماری هوشمند پویا است؛ بدین معنا که پارامترهای عملکردی اصلی، خود را با توجه به نیاز، تقاضا و شرایط متغیر و پویا تغییر می دهند. یک معماری هوشمند همچنین مانند سامانه زنده ای قادر به تجربه اندوزی و استفاده از تجارب در شرایط جدید است و با این خصیصه پویایی و خود سازماندهی سامانه تضمین می گردد.مصالح و فراورده های نویندر حال حاضر طیف وسیعی از فراورده ها و مصالح، در دسترس قرار گرفته اند یا اینکه د ر حال عرضه به بازار هستند. برخی از آن ها به طور خاصبرای استفاده در زمینه معماری تولید شده اند. مصالحی را که در ذیل به توضیح آن ها می پردازیم، مصالح و مواد خامی هستند که دارای پتانسیل هایخاص و کاربردی در زمینه معماری و ساخت و ساز می باشند. این فهرست با توجه به ویژگی ها، ساختار و خصوصیات درونی این مواد تهیه شده است.
ویژگی های اصلی معماری هوشمند عبارتند از:
استفاده از سیستم های ساختمانی هوشمند درساختمان های امروز و پاسخ به موقع نسبت به تغییرات در شرایط محیطی مانع از هدررفتن انرژی و نیز موجب دوام و افزایش عمر بیشتر در ساختمان ها می شودامروزه ساختمان ها خود گونه ای از تکنولوژی هستند. ما در حال حاضر در آستانه نسل بعدی ساختمان ها هستیم؛ ساختمان هایی با درجات متعددی از تکنولوژی جدید (High-Tech) که کاملاً رفتار اکولوژیکی دارند و قادرند با بهره گیری هوشمندانه از مصالح سازگار و عملکرد مناسب، در برابر تغییرات مستقیم و غیر مستقیم پیرامون خود واکنش نشان دهند و خود را با شرایط مناسب تطبیق دهند. آن ها خود را با تکنولوژی وفق می دهند و از آن بهره می گیرند. ساختمان ها به عنوان یک سازه به محض اینکه توانایی کامپیوتر را در اختیار بگیرند، هوشمند خواهند شد. نخستین بنای هوشمند از تکنولوژی در جهت مهیا ساختن محیطی امن و راحت و انرژی زا بهره می برد. ایده یک ساختمان هوشمند، ارتباط و پیوستگی میان دسترسی، نوردهی، امنیت، نظارت، مدیریت و ارتباط راه دور را پیش رو قرار می دهد. یک بنای هوشمند، بنایی است که کارایی و راندمان ساکنانش را افزایش داده و امکان مدیریت مؤثر را بر اساس مقتضیات خاص و با یک»: کمترین هزینه فراهم آورد.