شنبه , ۱۳ آذر ۱۳۹۵
دانلود رایگان نرم افزار آنالیز تصویر + فیلم آموزشی
bendable_glasses1

آلیاژ های حافظه دار

آلیاژ های حافظه دار

ارسالی از : حسن شمشیری

مواد هوشمند
تاریخچه مواد هوشمند:
سابقه تاریخی مواد هوشمند به ۳۰۰ سال قبل از میلاد و دوران کیمیاگری بازمی گردد. اگرچه در آن زمان توانایی تولید طلا وجود نداشت، اما فعالیت هایی برای تغییر رنگ و خصوصیات فلزهای مختلف انجام می شد که می توان بعضی از مواد مورد استفاده آنها برای ایجاد چنین تغییراتی را از مواد هوشمند به شمار آورد.
در سال ۱۹۳۲مشاهدات ثبت شده درباره پدیده حافظه داری شکلی توسط Change و Read انجام شد. آنها وارون پذیری حافظه شکلی را در Au-Cd از طریق مطالعات فلز شناسی و تغییرات مقاومت آلیاژ ، بررسی کردند.
در سال ۱۹۵۶ مشاهدات و نتایج تحقیقات مربوط به تز دکترای Horbojen در موضوع اثر حافظه دار در آلیاژCu-Zn منتشر شد. . در سال ۱۹۶۲ Buhler و همکارانش ،به بررسی پدیده حافظه داری شکلی در آلیاژ تیتانیم و نیکل که دارای اتمهای برابر می باشند پرداختند. در این هنگام تحقیق درباره متالورژی و کاربردهای عملی اولیه آن به طور جدی آغاز شد.
در سال ۱۹۶۷در کنفرانس Nol ،Buhler و همکارانش تحقیقات گسترده خود را بر روی Nitionol و کاربردهای تجاری فراوان در صنایع ارائه دادند . از جمله کاربردهای مطرح شده ساخت کوپلینگ توسط شرکتRaychem برای اتصال لوله های هیدرولیکی می باشد. که در صنایع هوایی و نیروی دریایی ایالات متحده و همچنین در حوزه های نفتی دریای شمال مورد استفاده قرار گرفت.
در سال ۱۹۸۰میلادی Michealو Hawt با انتشار مقاله ای از نتایج تحقیقات خودشان بر روی برنج آنرا به عنوان ماده جدید حافظه دار معرفی کردند.
هواپیماهای هوشمند، خانه های هوشمند، بافتهای حافظه دار، میکروماشین ها، سازه های خودآرا و نانوساختارهای متغیر کلماتی هستند که از سال ۱۹۹۲ و با تجاری شدن اولین مواد هوشمند وارد فرهنگ لغات شده اند و پیش بینی می شود این مواد بتوانند بسیاری از نیازهای فناوری در قرن ۲۱ را برآورده کنند.
ناسا بر روی رهبری اولین تغییرات در زمینه پرواز ماوراء صوت توسط مواد هوشمند حساب ویژه‌ای باز کرده است. وزارت دفاع آمریکا مواد هوشمند را در سناریویی به نام “سربازهای آینده”تاثیر به سزایی داده است و از ابزارهای هوشمند تا لباسهایی شبیه به مارمولک یاد کرده است. در سوی دیگر طیف کاربردهای این مواد نیز می‌توان به اسباب‌بازیها، ابزارهای روزمره و … نام برد.
انواع مواد هوشمند:
با توجه به تعاریف ارائه شده برای مواد هوشمند می توان آنها را به ۲ گروه تقسیم کرد:
• مواد هوشمند نوع اول: که بر اثر تحریک خارجی یکی از خصوصیات فیزیکیشان تغییر میکند.
• مواد هوشمند نوع دوم: که قادرند انرژی دریافتی به شکل مفیدتری تبدیل کنند.
مواد هوشمند نوع اول:
این مواد در واکنش به محرک های محیطی ، برخی خصوصیات خود را تغییر می دهند . این کار به طور ذاتی توسط خود ماده انجام می پذیرد ؛ و بدون کنترل خارجی است. از جالب ترین مواد قرار گیرنده در این دسته موادی با قابلیت تغییر رنگ هستند. این دسته از مواد در پاسخ به محرک های محیط خارجی در ویژگی ها و خصوصیات شیمیایی، الکتریکی، مغناطیسی، مکانیکی و یا حرارتی دچار تغییر رنگ می شوند، این تغییر رنگ ناشی از تغییر خصوصیات نوری این مواد مانند ضریب جذب، قابلیت بازتاب و یا شکست نور است که در نتیجه تغییر در ساختار این مواد ایجاد می شوند.
انواع مواد هوشمند نوع اول عبارتند از:
• مواد فتو کرومیک
• مواد ترموکرومیک
• مواد مکانوکرومیک
• مواد کموکرومیک
• مواد الکتروکرومیک
• مواد با حافظه شکلی
• مواد فتو کرومیک
ساختار شیمیایی این مواد در برابر جذب انرژی تابشی تغییر می کند . مولکول های مواد فتوکرومیک در حالت غیرفعال بی درنگ هستند . ولی وقتی در معرض فوتون هایی با طول موج خاص قرار می گیرند ، برانگیخته شده و شرایط بازتاب آنها متفاوت می شود . به محض ازبین رفتن منبع نور با طول موج مذکور ، ماده به حالت اولیه باز می گردد.
کاربرد اصلی مواد فتوکرومیک در عینکها و همچنین پنجره برخی از ساختمانهاست
• مواد ترموکرومیک
مواد ترموکرومیک گرما را جذب کرده و تغییر شیمیایی یا تغییر فاز می دهند . البته این تغییرات بازگشت پذیرند . یکی از کاربردهای این مواد در دماسنج های ( تب سنج ) نواری یا ترمومترهاست.
ترمومتر در اثر تماس با بدن تغییر رنگ داده و دمای بدن را نشان می دهد و به محض برداشتن آن از بدن ، به حالت اولیه بر می گردد .

• مواد مکانوکرومیک
این دسته از مواد به تغییرات فشار و تغییرات شکل عکس العمل نشان می دهند و محصولاتی که از آنها تولید شده است ، تحت فشار یا کشش خاصی ویژگی های متفاوتی نسبت به حالت اولیه ازخود نشان می دهند .
در برخی از محصولاتی که از این مواد ساخته شده اند با تغییر فشار، نوشته های مخفی شده در سطح به نمایش در خواهند آمد.
• مواد کمو کرومیک
مواد کموکرومیک به تغییرات شیمیایی محیط حساسیت نشان می دهند ؛ بعنوان مثال ، شناساگرهای اسید وباز مثل تورنسل و متیل اورانژ در محیط های اسیدی و بازی رنگ های متفاوتی از خود نشان می دهند.
• مواد الکتروکرومیک
این گروه از مواد هوشمند، موادی هستند که در نتیجه قرار گرفتن در یک جریان یا اختلاف پتانسیل الکتریکی رنگ آنها به صورت بازگشت پذیر تغییر می کند.
پنجره هایی که به وسیله عبور جریان الکتریسیته تیره و روشن می شوند از کاربردهای این نوع مواد هستند به طور کلی مواد هوشمند ترکیبی از مواد مختلف هستند که در تعامل با یکدیگر عمل می کنند و از ویژگی های منحصر به فردی برخوردار خواهند بود. LCD و کریستالهای مایع نیز در این دسته قرار می گیرند.
این مواد از یک جزء تشکیل نشده‌اند و معمولا به صورت چند لایه از مواد هستند که با یکدیگر کار می‌کنند.
• مواد با حافظه شکلی
آلیاژهایی هستند که میتواند یک شکل را به خاطر بسپارندو اگر آنها را تغییر شکل داده و مجددا تا بالای دمای ویژه ای گرم کنیم شکل اولیه خود را باز میابند و همچنین میتوان آنها را برنامه ریزی کرد که یک شکل خاص را به خاطر بسپارند و اگر در شرایط ویژه ای قرار گیرند همان شکل را به خود بگیرند و همچنین این آلیاژها میتوانند انرزی الکتریکی را به مکانیکی تبدیل کنند و اگر گرم و سرد شدن آلیاز با جریان الکترکی کنترل شود میتوان حرکات سیکلی منظم و تکرار پذیری به دست آورد.
یکی از معروفترون آلیاژهای با حافظه شکلی ماده‌ای به نام نیتینول است که از آن به صورت سیمی استفاده می‌شود. در نگاه اول این سیمها همانند سیمهای معمولی به نظر می‌آیند که به راحتی تغییر شکل می‌دهند و رسانای الکتریسیته نیز هستند؛ اما در مقایسه با سیمهای معمولی فولادی و مسی بسیار گرانتر هستند. دو مشخصه در این سیمها وجود دارد که آنها را از سایر سیمها متفاوت می‌کند.
۱- این سیمها حافظه دارند.به عنوان مثال می‌توان آنها را به هر شکلی در آورد و سپس با گرم کردن آنها تا دمای بالای ۹۰ درجه سانتیگراد به حالت اولیه‌شان برگرداند.
۲- این نکته که شاید جالب‌تر هم باشد این است که می‌توان این سیمها را برنامه‌ریزی کرد تا شکل خاصی را به خاطر بسپارند! این کار به این صورت انجام می‌شود که شکل دلخواهمان را به سیم می‌دهیم و سپس سیم را به مدت تقریبی۵ دقیقه با دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد گرما می‌دهیم یا جریان الکتریسیته را از آن عبور می‌دهیم. حالا می‌توانیم سیم را به هر شکل دیگری درآوریم و برای برگشت آن به شکل اولیه کافی است آن را در آب داغ بیندازیم.
دسته دیگری از مواد با حافظه شکلی سیمهای ماهیچه‌ای هستند که از آلیاژهای نیکل و تیتانیوم ساخته شده‌اند و در دمای اتاق به راحتی می‌توان آنها را تغییر شکل داد. نکته‌ای که این مواد را جذاب می‌کند این است که با عبور جریان الکتریسیته با نیروی خوبی (که می‌توان از آن استفاده کرد) به شکل اولیه خود برمی‌گردند. اگر بخواهید دقیقتر بدانید باید بگوییم که این سیمها اگر تا ۸ درصد اندازه اولیه‌شان کشیده شوند بازهم می‌توانند به حالت اولیه باز گردند اما استفاده‌هایی که از آنها می‌شود تغییر طولهای در حدود ۳ تا ۵درصد طول اولیه است.
با توجه به اینکه این دسته از فلزات زیست سازگار(سیستم ایمنی به آنها عکس العمل نشان نمی دهد) هستند و از ویژگیهای مکانیکی قابل قبولی (مقاوم در برابر خوردگی) برخوردار هستند در ساخت ایمپلنت ها و پلیت های(کاشتنی‌ها) ارتوپدی در موارد شکستگی ها قابل استفاده هستند. شاید بدانید که در شکستگی های استخوان های صورت از پلیت های ویژه ای استفاده می شود تا استخوانهای صورت را طی دوره شکستگی در کنار هم نگه دارد. در گذشته از پلیت هایی از جنس استیل برای این کار استفاده می شده است . در ابتدا ممکن است که استخوان درست لب به لب هم و در کنار هم قرار گیرند اما به مرور این وضعیت از دست می رود که در نهایت سبب به تاخیر افتادن جوش خوردن شکستگی می شود. با ظهور آلیاژ های حافظه دار و کاربرد آنها در ساخت پلیت ها این مشکل رفع شده است. امروزه جراحان از فلزهای حافظه‌دار به جای استیل استفاده می کنند به این طریق که ابتدا فلز را کمی سرد می کنند و سپس در محل نصب می کنند. در اثر دمای بدن مقداری فلز گرم می شود و به این طریق پلیت فشار لازم جهت در کنار هم نگهداشتن قطعات شکستگی را حفظ می کند و سبب می شود تا استخوان در حداقل زمان ترمیم شود.
مشکلی که در طراحی این نوع پلیت ها وجود داشت مربوط به تنظیم فشار مناسب و مطلوب است. برای مثال اینکه چه مقدار فلز باید تغییر شکل داده شود تا کشش لازم را ایجاد کند خود جای بررسی دارد. در اینجاست که فناوری نانو وارد عرصه شده تا به تغییر نحوه قرار گیری اتم ها در ترکیبات کمک کند. هم اکنون گروه های تحقیقاتی در حال انجام مطالعه بر روی این تنظیم این مکانیزم با کمک فناوری نانو می باشند.
پلیمرهای هوشمند شاخه مهم دیگری از مواد هوشمند هستند. مثلاً ژل های جدیدی که در واکنش به میدان الکتریکی تغییر شکل می دهند، از این نوع پلیمرها هستند. از پلیمرهای الکترواکتیو در ساخت”ماهیچه¬های مصنوعی” نیز استفاده می شود. همچنین می توان هیدروژل هایی ساخت که در واکنش به تغییرات PH و دما منبسط و منقبض شوند.این هیدروژل ها (به شکل کپسول) قادر خواهند بود در واکنش به تغییرات شیمیایی، داروهایی را در بدن ترشح کنند (مثلاً ترشح انسولین بر پایه تمرکز کلوگز).

تقسیم‌بندی پلیمرهای هوشمند:
• پلیمرهای فعال الکتریکی (EAP)
مکانیزم هوشمندی در این مواد، عکس‌العمل‌ در برابر تحریکات الکتریکی خارجی است این عکس‌العمل، تغییر در ابعاد و هندسه ماده را شامل می شود. کاربردهای این پلیمرها در صنایع مختلفی است که می‌توان از جمله آنها مواد الکترواستاتیک در لباسهای ضد الکتریسیته، چسب‌های رسانا، حفاظ‌های الکتریکی و مغناطیسی، تخته‌های مدار چاپی الکترونیکی، رشته‌های اعصاب مصنوعی، سازه‌های هواپیما و پیزوسرامیک ها را نام برد.
پلیمرهای فعال الکتریکی به عنوان دی الکتریک نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
قابل ذکر است که الاستومرهای بلور مایع، الاستومرهای الکتروویسکوالاستیک، پلیمرهای فروالکتریک، نانولوله‌های کربن و پلیمرهای رسانا که بعنوان شناساگرهای گازهای سمی(حسگرهای یونی) در پالایشگاهها و صنایع نظامی کاربرد دارند، نیز در این گروه قرار می‌گیرند.
• سیالات مغناطیسی و رئولوژیکی (MRF)
در این نوع از پلیمرهای هوشمند، با تغییر میدان مغناطیسی، ویسکوزیته آنها تغییر می‌کند و عملکرد آنها مشابه سیالات الکتریکی رئولوژیکی می‌باشد.
• سیالات الکتریکی رئولوژیکی (ERF)
این سیالات اساس پلیمری دارند و در برابر میدان الکتریکی از خود تغییر ویسکوزیته نشان می‌دهند که می توان با این تغییر ابعاد را تحت تاثیر قرار داد به طور مثال این مواد در کمک فنرهای خودرو در خودروهای جدید کاربرد دارند و با تغییر جریان می‌توان ارتفاع خودرو را تنظیم نمود.
این نوع پلیمرها در راه‌سازی، پل‌سازی و صنعت ساختمان نیز استفاده می‌شود و امروزه در تکیه‌گاه خیلی از پل‌ها خصوصاً پل‌های معلق از این مواد استفاه می‌شود دارای سه نوع مثبت، منفی و مواد نوری الکتریکی هستند.
• ژل‌های پلیمری هوشمند
با تغییر در زنجیره پلیمرها می‌توان ژل ها را ساخت که این کار با تعویض بعضی ازمونومرهای زنجیره با مواد شیمیایی صورت می‌گیرد.تفاوت اصلی ژل ها با پلیمرها سازگاری شیمیایی و ترمودینامیکی آنها با حلال‌ها می‌باشد و نیز خاصیت رطوبت‌گیری که در آنها وجود دارد
ژل ها براساس ویژگی‌هایی نظیر طبیعت گروه‌های تشکیل دهنده، خواص مکانیکی، ویژگی‌های ساختاری و شکل شبکه تقسیم‌بندی می‌شوند و در برا بر محرک‌های مختلف پی اچ فیزیکی و شیمیایی نظیر دما، میدان الکتریکی و مغناطیسی، نور، فشار و از خود عکس‌العمل‌ نشان می‌دهند و در صنایع دفاعی، زیستی، داروسازی و غیره… مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• پلیمرهای با حافظه شکلی
مشابه آلیاژهای حافظه‌دار هستند به این ترتیب که در اثر تغییرات دمایی از خود تغییرات ابعادی نشان می‌دهند که علت آن تغییر در مورفولوژی زنجیره‌ها است. این پلیمرها در مواردی مثل جیگ و فیکسچرهای ماشینکاری کاربرد دارند.
مواد هوشمند نوع دوم:
اتم ها از نظر سطح انرژی ، می توانند در دو حالت مختلف قرار گیرند . در حالت نرمال و بدون تاثیر محرک های محیطی ، اتم ها در حالت پایه و یا تعادل هستند . ولی به محض دریافت مقداری انرژی در حالت برانگیخته قرار می گیرند . از آنجایی که اتم ها تمایل دارند در حالت پایدارتری قرار گیرند ، بعد از دریافت انرژی ، آن را پس می دهند.
در اکثر موارد انرژی دریافتی ، به صورت افزایش انرژی درونی و انرژی پس داده شده به شکل گرما است . ولی مواد هوشمند قابلیت این را دارند که این انرژی را به حالت های مفیدتری تبدیل کنند.
بسیاری از مواد مبدل انرژی به صورت دوطرفه عمل می کنند و جای انرژی ورودی و خروجی می تواند تغییر یابد . استثنائات اصلی در این زمینه موادی هستند که انرژی تابشی را نبدیل می کنند و از آنجایی که این تبدیلات بسیار کم بازده اند ، این فرایند به صورت برگشت ناپذیر اجر می شود.
نکته ای که در مواد هوشمند نوع دوم باید مورد توجه قرار گیرد اینست که بر خلاف اکثر مواد نوع اول ، این مواد مرکب هستند که البته استثنائاتی هم در این زمینه وجود دارند . در ادامه با برخی از مواد این دسته آشنا می شویم.
• مواد فتوولتائیک
این مواد که آنها را قدرت زای نوری نیز می نامند در پاسخ به محرک نورمرئی جریان الکتریکی ایجاد می کنند.
وقتی تابشهای خورشیدی به یک ماده فوتوولتائیک برخورد می‌کنند انرژی فوتونها توسط ماده-یا به طور دقیقتر، اتمهای ماده- جذب می‌شود و این انرژی باعث می‌شود که اتمها به سطح بالاتری از انرژی حرکت کنند. اتمها قادر نیستند که این شرایط جدید را حفظ کنند و باید انرژی خود را آزاد کنند که در مواد فوتوولتائیک این آزادسازی انرژی به صورت تولید الکتریسیته و به کمک مواد نیمه رسانا انجام می‌شود.
از جمله کاربرد های این مواد دیود مولد نور می باشد..
این مواد به باتری های خورشیدی موسومند
• مواد نورتاب( مواد نور باز تاب)
لومینانس به تابش نوری گویند که عامل ایجاد آن التهاب ماده (همانند لامپهای رشته‌ای) نیست و عواملی مانند واکنش شیمیایی موجب آن می‌شود. به طور دقیقتر می‌توان گفت که لومینانس تابش نور بر اثر دریافت انرژی است. در واقع این مواد انرژی دریافت شده را در طول موجهای قابل رویت بازتاب می‌دهند. ماده بر اثر منبع محرک (مانند الکتریسیته، واکنش شیمیایی و یا حتی اصطکاک) تحریک شده و در بازگشت اتمها به حالت اولیه‌شان این تابش نور رخ می‌دهد. در واقع این مواد معکوس مواد فوتوولتائیک (که نور را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند) عمل می‌کنند.
این مواد عمل تبدیل به انرژی نوری ( لومینانس ) را انجام می دهند . دیودهای نوری ، در اثر اختلاف پتانسیل و عبور جریان ، چنین عملی را انجام می دهند ( تبدیل انرژی الکتریکی به نوری ) .همچنین دسته ای از این مواد با اعمال فشار ( انرژی مکانیکی ) این کار را انجام می دهند.
• پیزو الکتریک
در این قسمت با پیزوالکتریکها آشنا می‌شویم که در محصولات بسیاری نظیر میکروفونها، بلندگوها، فندکها و چاقوهای جراحی کاربرد دارند.در مواد پیزوالکتریک یک نیروی مکانیکی موجب تغییر شکل ماده شده و این تغییر شکل موجب تولید الکتریسیته می‌شود و همچنین اگر به این مواد انرژی الکتریکی وارد شود ماده از خود تغییر شکل نشان می‌دهد که این تغییر شکل نیز قابل تبدیل به یک نیروی مکانیکی است. شاید این نکته نیز برایتان جالب باشد که بدانید پیزو در زبان یونانی به معنای فشار است. همچنین برای آشنایی بیشتر باید بدانید که میزان الکتریسیته تولیدی به ازای یک میکرومتر تغییر شکل در مقیاس یک هزارم تا حدود یک دهم ولت و میزان تغییر شکل آن به ازای یک ولت در مقیاس پیکو متر تا حدود نانو می‌باشد. البته این اطلاعات تخمینی است و برای انواع و اقسام مواد پیزو متفاوت است.
• مواد ترمو الکتریک)دما برقی(:
این مواد نیز در مقابل تغییرات دما توانایی تولید برق را دارند.
سایر کاربرد های مواد هوشمند
• کاربردهای آلیاژهای حافظه‌دار
۱) فیلترهای خونی از جنس سیم‌هایNi-Ti
۲) اتصالات لوله‌ها از جنس Cu-Al-Zn
۳) فعال¬کننده‌های نیرو در مدارهای الکتریکی از جنس Ni-Ti
۴) شیرهای ایمن آتش¬نشانی از جنس Cu-Zn-Al
۵) شیرهای کنترل سیال
۶) کاربردهای سوپرپلاستیک نظیر قاب عینک‌های طبی از جنس Ni-Ti
۷) کاربردهای دندانپزشکی و ارتودنسی از جنس Ni-Ti
۸) ایمپلنت¬های پزشکی از جنسNi-Ti
۹)-موارد استفاده پزشکی از آلیاژ Ni-Ti:
الف)کاربردهای مربوط به قلب و عروق
فیلتر سیمون نسل جدیدی از وسایل استفاده شده برای جلوگیری از انسداد جریان خون می باشد افرادی که قادر به استفاده از داروهای ضد انعقاد خون نمی باشند، استفاده کننده های اصلی این فیلتر می باشند. هدف استفاده از این وسیله تصفیه خون داخل رگ می باشد و فیلتر سیمون کمک می کند لخته های بوجود آمده در خون حل شود.
اما نصب فیلتر در داخل بدن اشخاص با به کار گیری از تأثیرات آلیاژهای حافظه دار امکان پذیر است برای این منظور فیلتر رابا تغییر شکل برروی سوند قرار می دهند.جریان محلول نمکی در داخل سوند موجب تثبیت دمای فیلتر با درجه حرارت معمولی می شود و زمانی که فیلتر در محل تعیین شده قرار گرفت با توقف جریان محلول نمکی در داخل سوند درجه حرارت بالا می رود و فیلتر تغییر شکل داده شده به شکل اصلی (اولیه) خود بر می گردد در این زمان فیلتر از نوک سوند نیز جدا شده است.
باید توجه داشت وجود این سوراخ غیر عادی است و امید ادامه زندگی را برای افراد کاهش می دهد در روش جراحی معمول ، رفع این عیب مستلزم شکافتن سینه بیماروسپس عمل بخیه کردن سوراخ صورت می گیرد ، که به طور طبیعی خطرات ناشی از عمل جراحی و همچنین امکان بروز حوادث غیر منتظره در حین جراحی اجتناب ناپذیر بوده و راه حل آن استفاده از اثر آلیاژهای حافظه دار می باشد. این وسیله از سیم هایی با خاصیت حافظه داری و فیلم ضد آب که روی آن نصب شده است، تشکیل می شود. برای نصب این وسیله در داخل قلب ابتدا نیمه اول آن وارد بطن چپ شده وبه شکل اولیه خود بر می گردد و در ادامه نیمه دوم که در بطن راست قرار می گیرد تغییر شکل یافته ، به شکل اولیه خود بر می گردد. در انتها هر دو نیمه به دیواره بطنی متصل شده اند . به طوری که از ورود جریان خون از دو بطن به یکدیگر جلوگیری می شود.
استنت های باز شونده خودکار نیز از جمله وسایل مهمی است که در حفظ قطر داخلی رگ های تنگ شده و کاهش قطر و بسته شدن آنها کاربرد دارد . استنت ها به شکل استوانه های توری ساخته می شوند و متناسب بانوع و محل کاربرد دارای اقطار متفاوتی می باشند.
از جمله محل های مورد استفاده از استنت ها سرخرگ ، سیاهرگ، رگ های خونی ،مجاری ، صفراوی و مری می باشد.برای نصب در داخل عروق ابتدا فاز مارتنزیتی از شکل اصلی به حالت متراکم شده تبدیل و پس از قرار دادن در محل مورد نظر به شکل خود بر می گردد.
از دیگر کاربردهای ارتوپدی اثرات آلیاژ های حافظه دار در فیزیوتراپی عضلات ضعیف می باشد . برای مثال دستکشی که سیم هایی باخاصیت حافظه داری بر روی ناحیه انگشتان آن واقع شده است. که موجب تقویت حرکت عضلات و برقراری دامنه مناسب حرکات مفصلی با استفاده از خاصیت حافظه داری سیم های دستکش استفاده می شود به طوریکه با گرم کردن سیم طول سیم ها کوتاه شده و انگشتان به داخل خم می شوند و با سردکردن طول سیم ها زیاد شده و انگشتان کاملا‌ً کشیده می شوند . این پدیده برای به کار انداختن مفاصل نیمه ثابت استفاده می شود.

انعطاف پذیری، سختی و حتی ویژگی های صوتی این آلیاژ همگی تحت تاثیر دما هستند. این ویژگی های خارق العاده ناشی از تبدیل دو ساختار بلوری تحت تاثیر تغییرات دما یا فشار است. از آنجایی که این آلیاژ قابلیت ذخیره شکل خود را دارد، این ماده هوشمند می تواند تغییرات محیط اطراف خود را حس کند. از جمله موارد استفاده این ماده استثنایی، ، استنت های جراحی، ترموستات های ظروف جوش و مجسمه سازی است. یکی دیگر از قابلیت های این ماده تطبیق با محیط زیست است که باعث شده کاربرد آن در صنایع پزشکی نیز زیاد شود.
شیشه الکترو کرومیک دستاورد جالبی است که از طریق افزودن خواص متحرک به یک مادهء ثابت به دست آمده است شیشه الکترو کرومیک با استفاده از جریان الکتریکی به مدت چند ثانیه میتواند به یک سطح کدر تغییر یابد.
اخیراً مواد کامپوزیتی تحت عنوان کلی مواد هوشمند عرضه شده‌اند؛ یکی از این مواد Ariston PHC (Vivadent; Liechten Stein) می‌باشد.
ادعا شده که این ماده قادر است تـحت شرایطی خاص (کاهش pH محیط) یون‌های فعال خود را (F-,OH-,Ca+)به داخل فضای موجود در حد فاصل ترمیم و دندان رها سازد؛ این یون‌ها قادرند با خنثی‌سازی محیط اسیدی موجود در این محدوده تسریع رمینرالیزاسیون و کاهش دمینرالیزاسیون عوارض ناشی از میکرولیکیج را کنترل نمایند. خصوصیات مطلوب کلینیکی نظیر عدم حساسیت یا عود پوسیدگی در کاربرد این ماده گزارش شده است.
از پلیمرها هوشمند می‌توان در ساخت مواد بسته‌بندی جدید برای محصولات غذایی استفاده کرد، این مواد می‌توانند به مصرف‌کننده هشدار بدهند که غذا یا محصولات کشاورزی فاسد شده است. لوازم آرایشی جز صنایع چندمیلیون دلاری است که از این سری مواد هوشمند سود خواهند برد.
انواع مختلفی از مواد همچون فروالکتریک ها (که در میدان الکتریکی کرنش می کنند)، آلیاژهای حافظه دار (که در واکنش به تغییرات دما، دچار تغییر شکل ناشی از تبدیل فاز می شوند) ومواد منعطف مغناطیسی (که در میدان مغناطیسی کرنش می کنند)، قابلیت های حسگری و تحریک پذیری از خود نشان می دهند. این پدیده ها برعکس یکدیگر عمل می کنند و بنابراین می توان این مواد را، جداگانه یا با هم، به کار برد و قابلیت حسگری و تحریک پذیری را برای پاسخگویی به شرایط محیطی با یکدیگر ترکیب کرد. هم اکنون از مواد یاد شده در چاپگرهای جوهرافشان، درایوهای دیسک مغناطیسی و وسایل ضد لختگی خون استفاده بسیار گسترده می شود.
کامپوزیت ها با پایه سرب-تیتان- روی (PZT) و سایر مواد فروالکتریک که دارای حساسیت زیاد، واکنش چندگانه فرکانسی و فرکانس متغیر هستند، بخش مهمی از مواد هوشمند به شمار می روند. مثلاً کامپوزیت PZT فرستنده گیرنده ای است که در محفظه ای به شکل هلال جاسازی می شود و پاسخ را به گونه ای پایدار تقویت می کند.نمونه دیگر، کامپوزیت های باریم- استرونتیم- تیتان و مواد غیر فروالکتریک هستند که واکنش های پرس فرکانسی و پرس میدانی نشان می دهند. مصرف این کامپوزیت ها در حسگرها و تحریک کننده هایی است که می توانند برای هماهنگی با سیگنال یا رمزگشایی آن، فرکانس خود را تغییر دهند. هم اکنون از فروالکتریک ها در اجزای حافظه ای غیر متغیر، کارت های هوشمند و اجزای فعال اسکی های هوشمند که در واکنش به تنش تغییر شکل می دهند استفاده می شود.
قابلیت کنترل بر هم کنش پلیمر با یونهای ساده، مولکول ها و حتی ماکرومولکول ها یا پروتئین ها و مشاهده سیگنال های الکتریکی تولید شده هنگام بر هم کنش با گونه های دیگر سبب توسعه و کاربرد آنها در سیستم های محیطی، صنعتی و مشاهدات پزشکی شده است. مثلاً با استفاده از دی تیوکاربامات درون پلی پیرول یک حسگر زیستی ساخته می شود که از قابیت پاسخ انتخابی به سرم آلبومین انسانی برخوردار است. ارتباط با سیستم های زنده مانند سلولهای *****داران به سادگی امکان پذیر نخواهد بود، اما پلیمرهای رسانا می توانند به عنوان بستری مناسب برای رشد سلول ها مورد استفاده قرار گیرند و سپس به عنوان مسیر ارتباطی برای ارسال محرک الکتریکی و شیمیایی عمل کنند. از این فناوری ها می توان در فرایندهای بیوتکنولوژی کوتاه مدت و بلندمدت برای بازسازی رشته های عصبی آسیب دیده در بدن استفاده کرد. این مواد ارتباطی جدید پایه ای برای سیستم های هوشمند هستند که از قابلیت مشاهده و عکسل العمل نسبت به محیط برخوردار هستند.
موادی که فشار را به انرژی الکتریکی و انرژی الکتریکی را به انرژی حرکتی تبدیل می کنند در موارد مختلفی از جمله در مبدل های پیزوالکتریک استفاده می شوند. حسگرهای (Sensor) کوچک، کم خرج، حساس و کارآمد با رشد قابل توجهی امروزه در صنعت خودرو اهمیت یافته اند. مدل های جدید خودرو بین ۱۸ تا ۳۰ سنسور دارند که شامل سنسورهای فشار برای کنترل میزان فشار وارده به صندلی ها، سنسورهای دما برای کنترل میزان گرما و شرایط جوی، سنسورهای جریان برای ورودی هوای خودرو و سنسورهای شتاب برای سیستم ضد قفل ترمزی(ABS)می باشند. در صنایع پیشرفته نیز به طور وسیعی از این سنسورها استفاده می شود؛ مثلاً صنایع نفت، غذایی و آشامیدنی و دارویی همگی از این سنسورها برای کنترل سطح جریان سیال (flow and level monitoring) استفاده می کنند. سنسور های جریان سیال و سطح و مبد ل های دوپلر، تخلیه اتوماتیک مخازن نفت و خطوط لوله را کنترل می کنند.
صنایع دیگر از سنسورها برای تست های غیر مخرب استفاده می کنند؛ مانند تست های غیر مخرب تیر های فولادی، خطوط راه آهن و بدنه هواپیما. در بخش مراقبت های پزشکی نیز از پیزوسرامیک ها در مبدل تصویرگرهای تشخیصی و مونیتور های fetal heart استفاده می شود که هزینه پایین و ایمنی بالا نشان کارایی این فراورده است. کاربرد های دیگر، شامل تفنگ های لیزری برای درمان آب مروارید چشم، چاقوهای کوچک جراحی و کالبدشکافی، مته ها و پاک کننده‌های دندانی، پمپ های IV و پمپ های قلب می شود. مبدل های کوچک که در مجاری خون جهت ثبت تغییرات متناوب ضربان قلب بیمار قرار داده می شوند نیز از سنسور های پیزوالکتریک ساخته می شوند.
تولیدکنندگان فراورده های مصرفی نیز از استفاده کنندگان سنسورها هستند. در ماشین های لباسشویی از سه سنسور برای کنترل میزان بار و میزان سطح آب و کنترل چرخش استفاده می شود. سنسور های پیروالکتریکی (تولید بار الکتریکی در سطح یک بلور در اثر گرما را پیروالکتریسیته گویند که تمامی مواد پیروالکتریک، پیزوالکتریک نیز هستند) در فرهای مایکروویو شرایط غذا را کنترل می کنند و در یخچال ها از سنسورهای برفک استفاده می شود. به علاوه از آنها در ترانسفورماتورهای اولتراسونیک در مرطوب کننده ها، اتمایزرها، فندک های اجاق گاز، زنگ خطر آژیرهای خطر، دستگاه ناقل صدا در گیتارهای اکوستیک و ضبط صوت های دارای دیسک فشرده نیز استفاده می شود.
یک استفاده مهم سرامیک پیزوالکتریک در ایجاد و دریافت کردن امواج صوتی است. گستره کاربرد این مواد از ابزارها و تجهیزات اولتراسونیکی برای عمق یابی در دریا و پیدا کردن محل تجمع ماهی ها تا تجهیزات ردیاب زیردریاییها میباشد. مثلاً دردماغه زیردریایی(Trident) از ۵ تن مواد پیزوسرامیک که همگی به صورت دیسک هایی با قطر ۴اینچ و ضخامت ۰٫۲۵ اینچ هستند استفاده شده است که این تکنولوژی، زیردریایی را به حرکت سریع، آرام و بی صدا در میان آب قادر می سازد. کاربردهای دیگر اثر پیزوالکترسیته در برشکاری و جوشکاری و عیب یابی در داخل قطعات فلزی صنعتی است.جدیدترین کاربردهای این مواد در پرینترهای ink-jet است. از مواد فعال کننده نویز تا ایستگاه های فضایی (مثلRaytheon)، پیزوسرامیک ها اجزا کلیدی مورد نیاز برای ساخت قطعات پیشرفته و سیستم های کارآمد را تشکیل خواهند داد.
مواد هوشمند و فناوری نانو.
همگرایی در مقیاس نانو رخ می دهد؛ جایی بنیادین که در آنجا بلوک های ساختمانی پایه، اعم از فیزیکی، بیلوژیکی و مواد هوشمند در کنار هم قرار می گیرند. نانوساختارها (یعنی اندازه ای بین۱ تا ۱۰۰ نانومتر) چیده می شوند و قوانین میکروسکوپی چیدمان، ساختار قرارگیری زیر لایه ها را کنترل می کنند. در نهایت علوم محاسباتی و فناوری نانو با هم دانشی عالی را برای دستکاری و اصلاح ساختاری مواد در سطوح اتمی و هسته ای، بوجود آورده و چگونگی امکان کنترل کامل روی شکل گیری، عملکرد و خواص آنها را به عنوان مواد جدید هوشمند در اختیار ما می گذارند.(۱۱)
اینتل تکس(INTELTEX) ـ منسوجات چند واکنشی دارای نانوپرکننده‌هایی از جنس الیاف سی پی سی ـ پروژه ای چهارساله است که در قالب برنامه چارچوبی ششم اتحادیه اروپا تعریف شده‌است و هدف آن توسعه مواد چندکاره هوشمند برای استفاده در لباس‌های محافظ، کاربردهای پزشکی و ساختمان‌هاست.
در این پروژه که از سال ۲۰۰۶ آغاز شده‌است، ۱۲ بنگاه کاریابی کوچک و متوسط (SMEها) و شش مرکز تحقیقاتی مشارکت دارند و مدیریت آن را شرکت بلغاری نانوسیل(تولیدکننده نانولوله‌های کربنی در مقیاس صنعتی) عهده‌دار است.
در ساختمان‌سازی از این مواد می‌توان برای آشکارسازی ترک‌ها و تغییرات دمایی دیواره‌ها و تشخیص نشتی‌های کف طبقات استفاده نمود. در حوزه پزشکی از این پارچه‌هایی که دارای این نخ‌های هوشمندند، می‌توان به‌عنوان ماده‌ای برای پایش دمای بدن استفاده نمود. ساخت لباس محافظ ویژه آتش‌نشان‌ها با قابلیت پایش دما در نزدیکی پوست بدن و نشان دادن دمای خارجی و تنش‌های مکانیکی و هشدار دادن نسبت به وجود مواد سمی هم از دیگر اهداف این پروژه است.
به این منظور دانشمندان فعال در این پروژه، سعی دارند تا با ا ضافه کردن نانولوله‌ها به مخلوط اولیه سازنده نخ‌های این پارچه، به آن خاصیت رسانش الکتریکی را ببخشند؛ به‌طوری که تغییر عواملی مانند دما یا فشار، موجب تغییر رسانش آنها شده و این لباس‌های هوشمند با ثبت آن، به‌عنوان مثال سیگنالی را به فرمانده گروه آتش‌نشانها مخابره نمایند. نکته جالب توجه آن است که تنها با ایجاد این اثر در فقط ۱ درصد از مخلوط اولیه کارایی لازم به دست می‌آید.
مشکل عمده‌ای که بر سر راه توسعه این مواد وجود دارد
قیمت بالای این مواد است که به دانش محور بودن آنها برمی گردد. هر چند مواد اولیه لازم برای تولید مواد هوشمند گران است ولی نقش مهمی در قیمت تمام شده آنها ندارد و قیمت آنها بیشتر به دانش فنی مورد استفاده برای تولید این مواد مربوط است.
تیراژ پایین عامل دیگری است که باعث افزایش قیمت این مواد شده است. ضمناً ماشین آلات گران مورد استفاده برای تولید این مواد مانعی برای توسعه سرمایه‌گذاری در این زمینه است.
منابع:
۱٫ http://www.itanetwork.org/displaypage.php?id=36242
۲٫ http://www.itanetwork.org/displaypage.php?id=36242
۳٫ http://material.itan.ir/?ID=390
۴٫ http://www.iran-eng.com/showthread.php?p=93185
۵٫ http://www.tebyan.net/science_technology/2007/12/9/54270.html
۶٫ http://chemtown.blogfa.com/post-194.aspx
۷٫ http://material.itan.ir/?ID=331
۸٫ http://daneshjo.ir
۹٫ http://www.cafedexign.com/showthread.php?p=10328
۱۰٫ http://jodent.tums.ac.ir/ArticleFullTextf.aspx?id=58
۱۱٫ http://www.tebyan.ir/Science_Technology/Nanotechnology/2007/11/21/54018.html
۱۲٫ http://www.nano.ir/newstext.php?Code=3999

درخواست انجام پروژه آنالیز تصویر

همچنین ببینید

152647

تشکیل فریت فوق ظریف (UFF) درفولاد فریتی – پرلیتی با کارسرد و آنیل

با توجه به استفاده گسترده فولادهای فریتی – پرلیتی درکاربردهای صنعتی بهینه سازی خواص آنها …

پاسخ دهید

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

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.