مواد هوشمند | هوافضای جوان

مواد هوشمند

هوافضا یک صنعت هایتک یا تکنولوژی بالا است. ممکنه کلمه هایتک رو شنیده باشید یا بعدها که مهندس شدید بیشتر به گوشتون بخوره. این کلمه مخفف عبارت لاتین High technology است و معمولا برای صنایعی به‌ کار میره که در تولید محصولاتشون از دانش و علوم بسیار پیشرفته استفاده می‌کنند مثل الکترونیک، مواد، نانو و … . جالبه بدونید دستاوردهای این صنایع به طور مستقیم در ساخت هواپیما و کلیه وسایل پروازی به کار میره و برای همین هر کشوری قادر به ساخت هواپیما نیست و ابتدا باید تمام صنایعش به پیشرفت قابل ملاحظه‌ای رسیده باشه تا بتونه یک هواپیمای قابل رقابت تولید کنه. در این ایروپدیا هم قصد داریم شما رو با مواد هوشمند بیشتر آشنا کنیم، موادی که آینده رو از آن خودشون می‌دونند.

علم مواد یکی از علم‌هایی که هر روز داره پیشرفت می‌کنه؛ اگر به گذشته برگردیم می‌بیینیم موادی که در ساخت اجزاء مختلفی هواپیما به کار می‌رفته نسبت به زمان حال تفاوت‌های زیادی داشته، مثلا حدود ۵۰ سال پیش که مهندس‌های شرکت بوئینگ طراحی هواپیمای غول پیکر ۷۴۷ رو شروع کردند؛ مواد پیشرفته‌ای مثل مواد مرکب و کامپوزیت‌ها هنوز به مرحله صنعتی نرسیده بودند و برای همین از این گونه مواد در ساخت نمونه‌های اولیه این هواپیما استفاده نشده. ولی اگر به سازه هواپیماهای جدید مثل بوئینگ ۷۸۷ نگاه کنید می‌بینید که حدود ۵۰% سازه این هواپیمای مدرن از مواد مرکب ساخته شده که مطمئنا در سال‌های آینده این درصد بیشتر خواهد شد.

از بحث دور نشیم، همونطور که گفتیم علوم مواد و نانو همیشه در حال توسعه و پیشرفت هستند و یکی دیگه از نتایج این پیشرفت‌ها، معرفی مواد هوشمند بوده؛ موادی که می‌تونند در صنایع هوافضا کاربردهای خیلی زیادی داشته باشند. یکی از کتاب‌ها، مواد هوشمند رو اینطور تعریف می‌کنه:

مواد هوشمند، موادی هستند که ساختارشون دارای توانایی درکه و می‌تونه برای انجام یک کار خاص و تعریف شده فعال بشه؛ یعنی اینکه این مواد موقعیت‌ها رو به خاطر می‌سپارند و با محرک‌های مشخصی دوباره می‌تونند به موقعیت اولیه برگردند.

سیال هوشمندی که در آزمایشگاه های دانشگاه MIT توسعه داده شده

سیال هوشمندی که در آزمایشگاه‌های دانشگاه MIT توسعه داده شده

 

 شاید این سوال به ذهنتون برسه که موادی با این ویژگی چه کاربردی در صنعت هواپیماسازی دارند؟ همونطور که می‌دونید بال هواپیما یک جزء بسیار مهم در پرواز هواپیماست و شکل و ابعادش تاثیر بسیار زیادی در پرواز بهینه هواپیما داره، بهینه یعنی قرار گرفتن مجموعه پارامترهای یک سیستم مثلا هواپیما در مناسب‌ترین یا بهترین حالتش. به طور دقیق‌تر اینکه اگر بال هواپیما در یک وضعیت پروازی مثل کروز یا پرواز مستقیم الخط شکل بهینه‌ای داشته باشه، تا حد زیادی نیروی پسا کاهش پیدا می‌کنه و کاهش نیروی پسا یعنی افزایش برد هواپیما. حالا ممکنه برای حالت‌های پروازی دیگه هواپیما مثل برخاستن و نشستن، شکل بهینه بال جور دیگه‌ای باشه، اینجاست که نقش مواد هوشمند معلوم می‌شه. این مواد با توانایی که دارند این موضوع رو درک می‌کنند و شکلشون رو متناسب با وضعیت پروزای تغییر می‌دهند. شکل زیر می‌تونه مثال خوبی باشه که هواپیما برای کاهش نیروی پسای ناشی از نوک بال‌هاش (برای آشنایی بیشتر به درس‌های آیرودینامیک مراجعه کنید)، با استفاده از مواد هوشمند شکل بال رو تغییر داده و به حالت بهینه رسونده.

طرح مفهومی ناسا و کاربرد مواد هوشمند در آن

طرح مفهومی ناسا و کاربرد مواد هوشمند در آن

 

البته کاربرد مواد هوشمند که گاهی هم با نام مصالح هوشمند شناخته می‌شوند، خیلی فراتر از این حرف‌هاست و فقط به تغییر شکلشون ختم نمی‌شه. کاربردهایی مثل وفق دادن خودشون با شرایط محیطی، مثلا بعضی از شیشه‌های هوشمند می‌تونند بدون عبور گرما، نور رو به‌راحتی از خودشون رد کنند یا در شرایط خاصی رنگشون رو به‌صورت هوشمند تغییر بدهند این مثال‌ها بخش کوچکی از ویژگی‌های عجیب ولی واقعییه مواد هوشمنده.

بنابراین طبق گفته دانشمندا، مواد هوشمند با دارا بودن ویژگی‌های زیر مواد پیشرفته نسل آینده خواهند بود:

  • فوریت: به این معنی که پاسخشون بدون مکثه (هم‌زمان با تاثیر محرک)
  • سازگاری: به این معنی که توانایی پاسخ به بیش از یک شرایط محیطی رو دارند.
  • خودانگیزی: به این معنی که این هوشمندی در درون این مواده نه در بیرونشون.
  • گزینش‌پذیری: به این معنی که پاسخشون مجزا و قابل پیش‌بینیه.
  • مستقیمی: به این معنی که پاسخ داده شده با تحریک وارده در یک مکان قرار دارند.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا معادله امنیتی را وارد کنید. * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.