مواد هوشمند افق تازه ای از علم را در برابر بشر گشوده اند و توجه به آن ها رویاهای دیرینه ای از بشر را تحقق خواهد بخشید.

معرفی:
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) و مواد منعطف مغناطیسی (که در میدان مغناطیسی کرنش می کنند)، قابلیت های حس گری 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 حس گری و تحریک پذیری را برای پاسخگویی به شرایط محیطی با یکدیگر ترکیب کرد. هم اکنون از مواد یاد شده در چاپ گرهای 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 حس گرها 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.

بخش مهم دیگری از این مواد، پلیمرهای هوشمند هستند (مثلاً ژل های جدیدی که در واکنش به میدان الکتریکی تغییر شکل می دهند). از پلیمرهای الکترواکتیو در ساخت "ماهیچه های مصنوعی" نیز استفاده شده است. پلیمرهای موجود کنونی قدرت مکانیکی محدودی دارند، اما حوزه پلیمرها حوزه تحقیقاتی بسیار پویایی است و کاربردهای بالقوه ای در روبات های کاوش گر فضایی، ماموریت های بسیار خطرناک و تجسس را نوید می دهد. 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 در بدن ترشح کنند (مثلاً ترشح انسولین بر پایه تمرکز گلوکز). روند دیگر در رهاسازی کنترل شده دارو در بدن، مواد با هسته های هیدروفوبیک و پوسته هیدروفیلیک است.

چشم انداز آینده:
جهانی که از تحریک کننده ها و حس گرهای شبکه شده (مثلاً روی دیوارها، لباس ها، لوازم منزل، وسایل نقلیه و محیط پیرامونی) اشباع باشد، نوید دهنده بهبود، بهینه سازی و مشتری گرایی سیستم های حس گر از طریق دسترسی بیشتر به اطلاعات و تحریک پذیری هر چه مستقیم تر است. ارتباطات قابل دسترس مستمر، فهرست بندی و مکان یابی اقلام شخصی برچسب دار (برچسب های الکترونیکی، شیمیایی و غیره) و هماهنگی کارکردهای پشتیبان، دستاوردهایی هستند که تا سال 2015 به تدریج تحقق خواهند یافت.

توسعه مداوم حس گر های بیومتریک پنهان و ریز، همراه با تحقیق پیرامون شناسایی صدا و دست خط و اثر انگشت، به اثربخشی سیستم های ایمنی فردی می انجامد. از این سیستم ها می توان برای مقاصد پلیسی، نظامی، سازمانی، شخصی و تفریحی استفاده کرد. با ترکیب این سیستم ها و تکنولوژی های اطلاعات امروزی، بسیاری از دغدغه ها پیرامون مسائل امنیتی و حریم خصوصی افراد مرتفع خواهد شد. همچنین کاربردهایی برای ایمن سازی بهتر اسلحه کمری (با نصب قفل های تشخیص هویت مالک واقعی) و دزدگیر وسایل نقلیه ایجاد خواهد شد.

سایر کاربردهای مواد هوشمند که احتمالاً تا سال 2015 تحقق خواهند یافت عبارتند از:
- لباس هایی که به شرایط مختلف آب و هوایی حساس اند، با سیستم های اطلاعات تعامل دارند، علائم حیاتی را کنترل می کنند، قادر به ترشح مواد دارویی هستند و جراحات را به طور خودکار محافظت می کنند.
- ایرفویل هایی که خود را با شرایط آب و هوایی سازگار می کنند.
- ساختمان هایی که خود را با شرایط آب و هوایی سازگار می کنند.
- پل ها و جاده هایی که ترک را احساس و آن را مرمت می کنند.
- آشپزخانه هایی که با دستورات بی سیم آشپزی می کنند.
- تلفن ها و مراکز تفریحی که از تکنیک های "واقعیت مجازی" استفاده می کنند.
- تشخیص پزشکی شخصی (احتمالاً در تعامل مستقیم با مراکز درمانی)

البته سطح پیشرفت و عجین شدن این تکنولوژی ها با زندگی روزمره بیشتر به میزان استقبال مشتریان بستگی دارد تا به توسعه ها و پیشرفت های فنی.

علاوه بر عملکردهای تجسس و شناسایی که ذیل مواد هوشمند تشریح شد، توسعه روبات ها منجر به حس گرهای نو و قوی تری برای کشف و تخریب مواد منفجره و قاچاق و عملیات در محیط های بسیار خطرناک خواهد شد. افزایش عملکرد مواد، چه در منابع انرژی (مثل باتری ها) و چه قابلیت های حس گری و تحریک پذیری و همچنین یک پارچه سازی این عملکردها با قدرت محاسبات کامپیوتری، راه ظهور کاربردهای یاد شده را هموارتر خواهد ساخت.

این روندهای بالقوه، دغدغه ها و تنش هایی نیز به همراه خواهد داشت. اطلاعات حس گری و دسترسی به پایگاه های داده ای، نگرانی هایی را پیرامون حریم خصوصی افراد ایجاد می کنند.

سرانجام اینکه، آهنگ توسعه مواد هوشمند احتمالاً به سطوح سرمایه گذاری و پیشران های بازار بستگی خواهد داشت. در بسیاری موارد منافع و صرفه جویی های آنی ناشی از کاربرد مواد هوشمند، پیشران توسعه خواهند بود، اما نباید تردید داشت که تحقیقات نامتعارف مواد، نیازمند حمایت افکار عمومی و ایمان به سرمایه گذاری های بلند مدت تر است.

تحلیل:
چنان که ملاحظه می شود تکنولوژی مواد هوشمند، تکنولوژی کم اهمیت و با کاربردهای محدودی نیست. این تکنولوژی، برحسب آنکه چه زمانی به مراحل رشد سریع خود در بازار برسد، تحولات وسیعی را در کاربردهای مختلف خود به همراه خواهد داشت. به عنوان نمونه در بعد نظامی می تواند بسیاری از روش ها و تاکتیک های عملیاتی را دست خو ش تحول کند.

سؤال مهم در این رابطه آن است که: "در کشور ما تا چه میزان به این تکنولوژی توجه شده و حتی شناخت لازم از آن وجود دارد؟"

اگر با همکاری کلیه کارشناسان و تحلیل گران کشور، به تدریج گزارش های بیشتری راجع به این تکنولوژی و وضعیت آن در کشور ارائه شود، می توان پاسخ دقیق تری به این سوال داد.

برای مطالعه مقاله دیگری در  ابره مواد هوشمند به آدرس زیر مراجعه نمایید:
http://www.newdesign.ir/search.asp?id=395&rnd=6585

منبع: http://material.itan.ir/?ID=390