"умные" материалы
Термин
"умные" материалы
Термин на английском
smart materials
Связанные термины
"умные" композиты, актуатор, наночастица, сканирующая зондовая микроскопия, пьезоэффект, магнитная жидкость
Определение
класс различных по химическому составу и агрегатному состоянию материалов, которые объединяет наличие одной или нескольких физических (оптических, магнитных, электрических, механических) или физико-химических (реологических и др.) характеристик, значительно (нелинейно) изменяющихся под влиянием внешних воздействий: давления, температуры, влажности, pH, электрического или магнитного поля и др.).
Описание
"Умными" разнородные материалы этой группы делает наличие у них взаимозависимых, но различных по своей природе свойств (механических, электрических, магнитных и пр.). Это позволяет использовать данные материалы либо как сенсоры, чувствительные к какому-либо внешнему воздействию, либо в качестве "актуаторов", вызывающих искусственно совершаемое действие при подаче контролирующего сигнала. И в том, и в другом случае функция отклика на воздействие, как правило, является нелинейной. Некоторые из "умных" материалов могут самостоятельно реагировать на внешние воздействия, как, например, биметаллические пластины в простейших регуляторах температуры.
Наиболее часто к "умным" материалам относят пьезоэлектрики (альфа-кварц, титанат-цирконат свинца), выступающие в роли "сенсоров" или "актуаторов". В последнее время к ним же причисляют термоэлектрики, мультиферроики, магнитокалорические материалы, материалы с эффектом колоссального магнетосопротивления, магнитореологические, электрореологические жидкости, материалы, обладающие эффектом памяти формы (нитинол и др.), термочувствительные полимеры. К "умным" материалам можно отнести полимерные гели, способные в сотни раз изменять свой объем (коллапс геля) при небольшом изменении внешних условий (температуры, состава растворителя, водородного показателя среды - рН). Различные полимерные покрытия, значительно изменяющиеся свои электропроводящие, оптические и др. свойства при сорбции определенных веществ, применяются в сенсорах приборов для мониторинга окружающей среды, в частности, для определения концентрации токсичных веществ.
Далеко не все "умные" материалы непосредственно относятся к категории наноматериалов, однако они часто находят себе применение в области нанотехнологий. Так, сегнетоэлектрики (пьезоэлектрики) используются для создания высокоточных позиционирующих устройств (в частности, для сканирующей зондовой микроскопии), в магнитореологических жидкостях применяются высокодисперсные магнитные частицы (наночастицы). Ряд наноустройств создан на базе пьезоэлектриков (нановесы, одномерные наноструктуры из титаната бария или оксида цинка, использующиеся для генерации электроэнергии и т. д.).
Авторы
Ссылки
Иллюстрации
Теги
нитинол, пьезоэлектрики, магнитные жидкости
Разделы
Наноэлектроника, компонентная база и устройства
Главная |