دانلود مقاله مواد هوشمند و مواد حافظه دار

بخشی از مقاله

مواد هوشمند و مواد حافظه دار

چکیده
براي رفاه اقتصادي كشور از آنجايي كه هزينه ايجاد زيرساختهاي شهري بخش اصلي ثروت ملي را تشكيل مي دهد ، توسعه مواد ساختماني و سيستمهاي با راندمان بالا ، كم هزينه و با دوام مهم است . تحقيق و پژوهش درباره مواد هوشمند مي تواند قسمتي از مسائل و مشكلات زيرساختهاي شهري را حل نمايد . فناوريهاي نوين هوا فضا ، پزشكي و مهندسي عمران و شهرسازي در آينده بطور قطع تاثير زيادي از مواد هوشمند خواهند گرفت . آلياژهاي حافظه دار يكي از اين مواد هستند كه با قابليتهاي بي نظير خود، فصل جديدي را در صنايع مختلف از جمله در مواد ساختماني و تاسيسات شهري گشوده اند.

مقدمه
عصر دانش؛ پيش به سوي انقلاب صنعتي دوم
نوترديدي نيست كه اصلي‌ترين عامل تعيين كنندة پيشرفت وتوسعة جامعه در شرايط متحول كنوني جهان، مسأله چگونگي برخورداري از دانش، آموزش و پژوهش و وضعيت نيروي انساني كارآمد است. در تحولات شتابان امروز جهان، نقش مزيت بخشي همة عوامل طبيعي، اقتصادي و استراتژيك جاي خود را به سرعت به ميزان بهره‌مندي از علوم و فنون مي‌دهد و در حال حاضر، برتري رقابتي يك كشور، بيش از آنكه به منابع طبيعي به ارث رسيده يا ظرفيت موجود صنعتي متكي باشد به " مزيت رقابتي تكنولوژيك " كشور وابسته است كه تجلي آن را مي‌توان در عرضة محصولاتي‌نو، با كيفيت، دوام و با قيمتي ارزان مشاهده نمود.

اين تأثير البته حالت تعاملي و متقابل دارد بدين صورت كه با توسعه بيشتر جامعه يعني با افزايش ميزان آگاهي، خردمندي و توسعه انساني و بيشتر شدن اعتماد متقابل، بسط عدالت اقتصادي، اجتماعي و تسهيل تطابق انسان با محيط و به طور اخص رفع نيازهاي زندگي، رفع موانع اداري و مالي، رفع محدوديت بودجه وگرفتاريهاي آموزشي، رفع تنگناهاي فيزيكي، بسط آزادي ومشاركت همگاني، زمينه براي گسترش مؤسسات آموزشي و پژوهشي، افزايش تعداد محققان و بهبود كمي‌ و كيفي توليدات علمي ‌نيز بيشتر فراهم مي‌شود. اين امر در بعد نظري انسانها را آگاهتر و در بعد عملي آنها را در تعيين سرنوشت خويش تواناتر مي‌سازد و اين خود به توسعه اجتماعي- انساني بيشتر كمك مي‌كند. اصولاً نظامهاي معاصر توليد به

فرآيند نوآوري تكنولوژيك، كه به علت رقابت و تقسيم شدن بازارهاي جهاني تسريع شده، وابسته است. از اينرو خصيصة اصلي سرمايه گذاريهاي ‌نوين، ديگرتقسيم تكنيكي نيروي كار يا توليد انبوه نيست بلكه فرآيند مداوم " نوآوري تكنولوژيك " است كه از روشهاي" توليد انعطاف پذير" بدست مي‌آيد و تقاضا براي آن پيشرفت علم را باعث مي‌شود. لذا توسعه آتي به پيشرفت علم وابسته است و مي‌توان به صراحت گفت كه علم و تكنولوژي گرچه نمي‌توانند همة مشكلات را حل كنند اما نقش مؤثري در توسعه آينده كشورها ايفا مي‌كنند كه مي‌تواند مورد توجه كشورهاي درحال توسعه قرار گيرد. براي بهره‌برداري از علم و تكنولوژي و هدايت تحولات توليدي، اتخاذ استراتژيهاي چندبعدي بلندمدت ضرورت دارد كه بايستي بر تمامي جنبه¬هاي موجود در روند اختراعات، از آموزش عمومي پايه اي گرفته تا تجربه‌هاي‌ علمي ‌دانشمندان، مهندسان، ومديران متمركز گردد.

البته بايد به اين مطلب توجه داشت كه هر چند نقش اساسي علم و تكنولوژي در توسعه اقتصادي است و به كمك آن مي‌توان خطرات ناشي از مصرف شديد منابع، رشد جمعيت، كمبود انرژي و تخريب محيط زيست را بر طرف نمود، تا جائيكه گفته اند «محيط فعاليت بشر محدود است اما اين محدوديت تابعي از تكنولوژي است»، ليكن سهم علم و تكنولوژي در توسعه و بهبود زندگي افراد به همين بخش محدود نمي‌گردد و در هر يك از ابعاد ذيل كه نيازهاي فردي يك جامعه توسعه يافته هستند مي‌تواند دخيل باشد يعني:
- سلامت و صحت فردی و محیطی

- رفاه اجتماعی بر مبنای همامنگی اجتماعی و عدالت
- حقوق سیاسی نظیر آزادی، احترام و موقعیت فردی
- حرمت داشتن ارزشها و باورهاي فرهنگي

با در نظر گرفتن ايـن مباحـث، طبعــاً كشور ما نيــز نمي‌تواند از آنچـه كـه امـروزه انقلاب جهانــي تكنولوژي ناميده مي‌شـود دور بمانــد. رونـد فوق‌العاده سريــع تحولات در عـرصه فناوريـهاي نويـن به ويــژه بيوتكنولوژي، نانوتكنولوژي، فناوري اطلاعات و انقلاب در مواد نــو و ساخت و توليد آنها قطعاً آينـده‌ ما را نيز تحت تأثيــر قرار خواهد داد و بر همه اركان كشور و نظام واجب است كه هر چه سريعتــر تدابيــر ويـژه و فوق‌العـاده‌اي بـراي هماهنگــي با اين مـوج عظيم بينديشند.
پديده‌هايي نظيــر اصلاح ژنتيك، مشابـه‌سازي انسان و دستكاري ژنــهاي آن، مواد هوشمند، ساخت و توليد چالاك و مولكولي، ميكروسيستم‌هاي يكپارچه، كامپيوترهاي در مقياس نانـومتر و غيره را اگر امـروز درك نكنيم فردا قطعـاً ديـر خواهد بود.

همچنين كلان رونـدهاي امروز جهان تكنولوژي كه علاوه بر رونـد سريع تحولات آن به موضوعاتي نظيـر تشديد ماهيت چند رشته‌اي تكنولوژي و رقابت بر سر راهبــري آن و نيز استمــرار جهانگرايـي و مسائل امنيتـي و دفاعــي ناشـي از آن مي‌پردازند بايستـي مورد توجــه قرار گيرد.

ظهور نتايـج اين تحولات، مسائلــي را نيز به دنبال خواهد داشت. همچنان كه درك توده مردم از تأثيـرات بالقوه اين رونـدها بر فرهنگ و زندگي افزايش مي‌يابد، بايسته است كه تصميم‌هايي در مورد مسائل گوناگون اخلاقي، اقتصادي، قانونـي، محيطي، ايمنــي و ديگر دغدغه‌هاي اجتماعي اتخاذ شود. احتمالاً مهمترين اين مسائـل عبارتنـد از: حريــم خصوصـي اشخاص، شكاف اقتصـادي، تهديـدها و واكنشـهاي فرهنگـي، اخلاقيات بيولوژيك به ويــژه مسائلــي همچون "به نــژادي"، مشابـه‌سازي انسان و اصلاح ژنتيك كه شديدتريـن واكنش‌هاي اخلاقـي و معنـوي را به همراه خواهند داشت.

ماهيت اين مسايل بسيار پيچيـده است، زيرا از يك سو بر مسيـر پيشرفت تكنولوژي و از سوي ديگر ـ مستقيم و غيرمستقيم، بر يكديگر تأثير مي‌گذارند. شهروندان و سياستگذاران نيازمند آنند كه درباره تكنولوژي، اطلاعات كاملي كسب كنند تا با تشخيص و تحليل اين تعامل‌هاي پيچيده بتوانند منـاقشـاتـي را كه پيرامون تكنولوژي وجود دارد به درستـي بفهمند. چنين تلاش‌هايي، مانع از اخذ تصميم‌هـاي ساده‌انگارانــه مي‌شوند؛ منافــع تكنولوژي را با ملاحظه ارزش‌هاي فــردي بيشينه مي‌سازند، و نقاط عطفــي را در فرآيند تصميم‌گيري مشخص مي‌كنند كه در آنها تصميم‌ها مي‌توانند نتايج مطلوبــي به بار آورند بدون آنكه مسائل ناديده و تحليل نشده بتوانند اين تصميم‌ها را خدشـه‌دار كنند.

بشارت‌هاي اميدبخش تكنولوژي در همين جا است و در آينده بيشتر نيز خواهد بود و سراسر جهان را با تأثيرات گستـرده خود در خواهد نورديد. با اين همه، تأثيرات انقلاب تكنولوژي در گوشه و كنار جهان يكسان نخواهد بود و بسته به آمادگي و پذيرش ملت‌ها و ميزان سرمايه‌گذاريها و تصميم‌هايي كه اتخاذ مي‌شود شكل‌هاي متفاوتي پيدا خواهد كرد. خوب يا بد، راه بازگشتي وجود ندارد، زيرا پاره‌اي از جوامع در مسير اين انقلاب قرار گرفته‌اند و براي بهره‌برداري حداكثر از نتايج و منافع آن آماده شده‌اند. روند جهانگرايـي نيز محيط زندگي همه جوامع را تغيير خواهد داد. نقش‌آفرينــي اين پيشرفت‌ها در صحنــه جهانـي، سيماي جهان را به كلي متحول خواهد كرد و بايستي ايران ما نيز در متن اين تحول قرار گيرد. که یکی از جدیدترین علوم موادهوشمند می باشد.

مواد هوشمند، مو ادی هستند که با توجه به محرک های محیط پاسخ می دهند به همین دلیل به این مواد "مواد واکنشی" نیز می گویند. در این مواد تغییرات خواص،ساختار و موقعیت اتم ها رخ می دهد. مواد هوشمند توانایی فکر کردن دارند و IQ این مواد توسط روش هایی قابل تعیین است. این مواد به صورت زیر دسته بندی می شود:
١- موادی که در شرایط خاص تغییر رنگ می دهند، مانند:

مواد فتو کرومیک
مواد ترموکرومیک
٢- موادی که در شرایط خاص از خود نور متصاعد می کنند، مانند:
مواد الکترو لامینسنت
مواد فلوروسنت

مواد فسفوروسنت
٣- موادی که در شرایط خاص از خود حرکت نشان می دهند، مانند:
پلیمر های رسانا
دی الکتریک های الاستومر
مواد پیزو الکتریک

ژل های پلیمری
آلیاژهای حافظه دار
٤- موادی که در شرایط خاص تغییر دما می دهند، مانند:
مواد ترموالکتریک
مواد هوشمند کاربردهای زیادی دارند که در زیر به بخشی از آن ها اشاره می شود:
• موادغذایی مدرن یا هوشمند

مواد غذایی طبیعی زیادی هوشمندند و در گرما و نور دارای تغییرات رورسیبلی هستند چنین مشخصات کاری تقریبا همیشه در غذاها به کار گرفته می شود مثل موادی که وقتی گرم می شوند ضخامت آن ها افزایش می یابد، اما وقتی سرد می شوند به شکل اول بر می گردند (پیترا و دسر) از انواع موادغذایی مدرن آنتی اکسید، آنزیم تعدیل کننده، Tvp، Quorn، Tofu است.

• پارچه های مدرن یا هوشمند
این پارچه ها در لباس های ورزشی و امنیتی کاربرد زیادی دارد. لباس هایی که به صورت میکرو کپسول در می آید از این نوعند. پارچه های هوشمند همچنین کاربرد زیادی در پزشکی دارند الیاف کنترل آلرژی برای افرادی که آلرژی دارند و الیاف ضد باکتری و ضد میکروب در جوراب ها و حوله ها از این نوعند.
• مواد هوشمند در سیستم های کنترل

مثالی از این مواد هوشمند و مدرن پلیمر های رسانا، کریستال های مایع، Colour_Changing و ژل های کنترل حرکت است. ژل های کنترل حرکت مثل گریس هوشمند حرکت اجزا را کنترل می کند که در لوله های میکروسکوپهای روبشی، مقاومت های متغییر و فنر بازگشتی سی دی درایورها کاربرد دارند. از انواع مواد هوشمند SMA ها(سیم های هوشمند، فنر های هوشمند)، تکنولوژی کریستال مایع(فیلم ترمودینامیکی)، ژل های کنترل حرکت(گریس هوشمند) است.
• پوششهای هوشمند

پيشرفت هاي اخير در زمينه مهندسي سطح با استفاده از پوشش هاي هوشمند و تكنولوژي هاي پوشش دهي كنترل بهتر اصطكاك و سايش را در تماس هاي سطحي ارائه مي دهد. در برخي از پوشش ها به علت جذب سولفورها و فسفرها باعث كاهش ويسكوزيته شده و خواص روانروي بهتري را در سيال موجب مي شوند. جديد ترين تكنولوژي هاي در دست انجام منجر به توليد نانوكامپوزيت ها و نانوپوشش هاي ابرساختار شده است كه به افزايش عمر قطعه پوشش داده شده و كاربردهاي ديگر توليد خواهد پرداخت. گاهي اين پوشش ها طوري

طراحي مي شوند كه با موادي كه به عنوان مثال در لوله هاي نفت حركت مي كنند واكنش داده و يك لايه مرزي بسيار سخت و متراكم را تشكيل مي دهند كه هم باعث عدم خوردگي مي شود و هم جلوگيري از اصطكاك مي كند. گاهي پوشش هايي كه خاصيت روغنکاري در حالت جامد دارند باعث بهبود خواص سطحي مي شوند كه باعث لغزش آسان روي سطوح پوشش داده مي گردند. در سال هاي اخير گونه اي از پوشش هاي نانوساختار كه از فازهاي فلزي و سراميكي تشكيل شده اند، توليد گشته اند. اين پوشش ها معمولاًٌ با روش PVD يا MBE توليد مي شوند. اين پوشش ها به علت نانوساختار بودنشان و هموژنيته يكسان آن در طول پوشش به طور قابل توجهي چندكاره مي باشند. اين پوشش ها علاوه بر سختي بالا،

ضريب اصطكاك پايين را دارا بوده و خواص هدايت الكتريكي يا حرارتي بالايي دارند. سختي آنها در حد 40 تا 60 گيگاپاسكال و ضريب اصطكاك آنها 4/0 – 3/0 در مقايسه با سطح فولاد مي باشد. برايان بورن و کنث گراهام کوان از شرکت MCDONNELL BOEHNEN HULBERT & BERGHOFF LLP با ترکيب 90% وزني پودر تنگستن و 10% وزني پودر بايندر (Binder) که بصورت هرمي شکل داده شده است ، موفق به توليد گلوله هايي((Jet perforator شده اند که براي مشبک سازي لوله هاي جداري مناسب هستند . اين مواد ساختار کريستالي دارند که اندازه دانه هايشان بين 25 نانو متر تا 1 ميکرون است.

• ساخت «غبار هوشمند» براي شناسايي عوامل شيميايي و بيولوژيكي خطرناك 
محققان آمريكايي مي گويند توليد كريستالهاي بسيار ريز «سيليكون», اولين گام براي خلق «غبار هوشمند» است كه عوامل بيولوژيكي يا شيميايي و يا ميكروبهاي بيماريزا را شناسايي مي كند.به گزارش خبرگزاري رويترز از واشنگتن , يك گروه از محققان دانشگاه كاليفرنيا, سن ديه گو, «دانه هاي شن هوشمند» خلق كرده اند كه مي تواند خود را منظم و صف آرايي كند.« ميشل سيلر» استاد بخش شيمي و بيوشيمي دانشگاه كاليفرنيا كه سرپرستي اين گروه تحقيقاتي را برعهده داشته است , مي گويد : اين يك پيشرفت اساسي است كه

امكان ساخت روباتهايي به اندازه دانه شن را امكان پذير مي سازد.وي در بيانيه اي اعلام كرد : ايده ما ساخت دستگاههاي بسيار ريز مينياتوري است كه بتواند براحتي در يك محيط كوچك همچون يك رگ يا يك شريان به سمت اهداف مشخص حركت كند , و سپس مواد شيميايي يا تركيبات شيميايي را شناسايي كرده و اين اطلاعات را به دنياي خارج گزارش كند.
به گفته سيلر , چنين دستگاههايي براي كنترل خالص بودن آب آشاميدني يا آب دريا , به منظور شناسايي مواد شيميايي يا عوامل بيولوژيكي خطرناك در جو يا حتي شناسايي و از بين

بردن سلولهاي توموردربدن مورد استفاده قرار مي گيرد. سيلر و همكارانش در نشريه «آكادمي ملي علوم» اعلام كردند دانه هاي بسيار ريز غبار هوشمند از دو آئينه رنگي , يك طرف به رنگ سبز وديگري قرمز تشكيل شده است . يك طرف براي يافتن و چسبيدن به آب و ديگري روغن طراحي شده است . هنگامي كه اين دانه ها به صورت منظم در يك رديف قرار گيرند , آئينه ها هم به رنگ قرمز و هم سبز مي درخشند.اين محققان ابتدا از مواد شيميايي براي گرآور كردن يك طرف تراشه سيليكوني استفاد كردند و آن را آئينه مانند و به رنگ سبز درآوردند. محققان با متصل كردن يك ماده شيميايي دفع كننده آب آن را دافع آب ساختند.

سپس طرف ديگر تراشه را براي خلق يك آينه قرمز رنگ گراور كردند , بعد آن را در معرض هوا قرار دادند تا نسبت به آب جاذب گردد. ين دانشمندان بااستفاده از ارتعاشات اين تراشه را به قطعات بسيار ريز تقسيم كردند , هر قطعه به اندازه قطر يك تار موي انسان بود.به اين ترتيب هر قطعه در واقع به يك سنسور بسيار ريز با يك سطح قرمز رنگ جاذب آب و سطح سبزرنگ جاذب روغن تبديل شد.
مشاهده هريك از قطعات به علت ريز بودن ممكن نيست , اما هنگامي كه گردآوري مي شوند , براحتي قابل مشاهده است .سيلر گفت : با متصل ساختن ذرات بسيار ريز تراشه به « عناصر تشخيصي مناسب » مي توان به يك ابزار جديد براي تشخيص زيستي يا كاربردهاي پزشكي دست يافت .

• طراحي لباسهاي جديد داراي بافته هاي هوشمند با به کار گيري نانو تکنولوژي
آيا تا به حال در مورد پيراهني شنيده ايد که پارامترهاي بدن شما رااندازه گيري کرده و آنها را از طريق يک سيستم ارتباطي بي سيم به يک کامپيوتر مي فرستد؟ آيا ورزشکاران مطرحي را ديده ايد که به دليل بافته هاي (پارچه هاي)هوشمندي که مي پوشند ،عملکرد بهتري از خود نشان مي دهند؟ اين شگفتي نانو تکنولوژي است! فناوري عصرجديد که عملکرد ها را بهينه کرده و راه حل هاي هوشمندانه اي براي آينده فراهم مي کند .نانو تکنولوژي ،همان گونه که در مورد پارچه هاي هوشمند مي بينيم، به مفهوم تغيير اندازه و مشخصات مو لکول ها براي ايجاد کارايي بهتر است .زماني که يک ليوان آبميوه برروي شلوار شما مي ريزد ،پارچه شلوار ،که با فناوري نانو ساخته شده است،قطرات آبميوه را از خود دفع مي کند . پارچه

ساخته شده توسط شرکتی از مولکول هاي با مهندسي نانو تکنولوژي پوشيده شده است. اين مولکول ها به هم و به پارچه متصل شده و يک مانع نانويي در مقابل لکه هاي آبميوه ايجاد مي نمايد. شرکت فوق که در امرويل کاليفرنيا واقع شده است ،يکي ديگر از پيشگامان اين زمينه است که به دليل نجات صنايع از طريق تبديل بافت هاي آن به بافت هاي با تکنولوژي بالاشناخته شده است .محصولات شرکت در سوپر مارکت ها و فروشگاه هاي زنجيره اي موجود است وممکن است به زودي در لباس هاي سر بازان و افسران پليس نيز به کار گرفته شود. تا به حال بيست تا از بزرگترين شرکت هاي پارچه در دنيا اجازه استفاده از فناوري فوق را به دست آورده اند.اين فناوري جديد به تدريج در زندگي روزمره وارد مي شود و

شما ممکن است به زودي يکي از محصولات آن را بپوشيد ،هر چند که اين قضيه هنوز براي چشم هاي معمولي غير قابل ديدن است. این شرکت با کار کردن بر روي لباس هاي افراد نظامي ،پزشکان و کارکنان در مواقع اضطراري ،لباسي به نام "پيراهن هوشمند"طراحي کرده است که داراي سيم هاي بسيار ريز ميکروسکوپي درون بافت پارچه مي باشد. مسائل حياتي همانند ضربان قلب ،تنفس،دماي بدن ،سوخت و ساز ،چربي بدن و ميزان تابش خارجي را مي توان از طريق خود اين پيراهن به پزشکان منتقل کرد. فناوري فوق الذکر را مي توان بدون اثر گذاشتن بر ظاهر و احساس يکپارچگي پارچه ،در هر پارچه اي(کتان ،پشم ،ابريشم،ليکرا (پارچه کشي ساخته شده از پلي اورتان)و غيره)وارد کرد. "پيراهن هوشمند" تمام

پيشرفت ها را در زمينه مهندسي بافت ،ابزارهاي محاسباتي پوشيدني وسيستم هاي بي سيم انتقال اطلاعات را جمع بندي کرده و امکان جمع آوري ،انتقال و تجزيه سلامتي فردي و داده هاي مر بوط به نحوه زندگي را فراهم مي آورد . رابرت کاليک مدير اجرايي این شرکت مي گويد:" ما هنوز انقلاب نانو را شروع نکرده ايم .عدم استفاده از اتصالات بي سيم ،در به کار بردن بافت هاي هوشمند جهت جمع آوري و انتشارات اطلاعات از طريق ارتباطات بي سيم ،در آينده در سطح جامعه فراگير خواهد شد". دان تايس مدير اجرايي آنجا مي گويد :"ظاهرا ما در حال حل کردن مشکلات معمولي اما واقعا بزرگ نظير مقاومت در برابر مايعات ،چين ،چروک،تعريق و بوي لباس هستيم".
• ‏ چه عاملي يك ماده مركب از ذرات نانو (نانو كامپوزيت) را هوشمند مي سازد؟

لباسي را تصور كنيد كه حضور سلاح هاي شيميايي را تشخيص دهد, منافذش را به طور خودكار ببندد و سپس خود را تميز و ضدعفوني كند. به گزارش سايت مديكال نيوز ، وزارت دفاع امريكا هزينه تحقيقات در زمينه مواد اليافي را فراهم كرده است كه همه اين كارها را انجام مي دهند و محكم تر ، با دوام تر و سبك تر از يونيفرم هاي موجود هستند.در حال حاضر دانشمندان در مي يابند چگونه طبيعت مولكول ها را براي حضور به خواص ويژه گردهم مي آورد.مواد طبيعي خاصي هستند كه از طريق محرك هاي خارجي مانند دما يا قرار گرفتن در محيط اسيدي يا قليايي پاسخ هاي هوشمند ارائه مي دهند. پوست مثال خوبي براي موادي است كه براساس محرك هاي خارجي پاسخ هاي هوشمند مي دهند. منافذ آن بر مبناي دما و رطوبت باز و بسته مي شوند و بنابراين به تنظيم دماي داخلي بدن كمك مي كنند. دانشمندان مي خواهند بدانند چگونه طبيعت اين مولكول ها را براي اين گونه واكنش ها و سپس ايجاد فرآيند به طور سنتتيك ، طراحي كرده است. لذا تحقيق آنها بر مواد پليمري هوشمند / واكنشي ، كلوئيدهاي هوشمند ، لايه هاي پليمري با ضخامت كم و داراي ساختار نانو ، تشكيل ريز ذرات و سيم هاي نانو ، فرآيند چسبندگي ، مرطوب سازي ، قوانين جذب ، وسايل تك مولكولي و روش هاي تركيبي در علم مواد ، متمركز است. يكي از اين پروژه هاي تحقيقاتي مربوط به اليافي است كه به طور خودكار تميز مي شوند. اين مواد از هر اليافي ساخته شوند از يك پوشش ضدآب ، ضد چروك و سازگار با محيط كه از جنس نانو پارتيكل هاي نقره ايجاد شده ، استفاده مي كنند. كاربرد وسيع آنها شامل پوشاك و البسه بيمارستاني و نظامي ، ورزشي و سايبان ها مي شود.
• تایر های هوشمند
در سال‌هاي اخير، دکتر جليلي، استاديار مهندسي مکانيک دانشگاه کلمسون، به همراه تيم تحقيقاتي خود در زمينة تاير‌هاي هوشمند فعاليت کرده است. در اين تايرها، حسگر‌هاي الکترونيک بسيار هوشمندي قرار داده مي‌شود، که ممکن است روزي منجر به تشخيص تغييرات شرايط جاده و ايجاد پاسخ‌هاي متناسب با اين تغييرات شوند. هم اکنون ایشان از سرمايه گذاري 3 ميليون دلاري طي پنج سال آينده در مرکز بين المللي تحقيقات خودرو در دانشگاه کلمسون خبر داده است، تيم تحقيقاتي دکتر جليلي به دنبال فرصت‌هاي موجود در تاير‌هاي هوشمند است. دکتر نادرجليلي ليسانس و فوق ليسانس مهندسي مكانيك را در دانشگاه شريف به پايان رساند. و دوره دكتري را در دانشگاه كانكتيكات سپري كرده است. هدف آن ها از ساخت تایر های هوشمند، ساخت حسگر‌ها و فعال‌كننده‌هاي بهتر با استفاده از نانومواد براي به كارگيري در تاير و بدنة خودروهاست.
تایرهای هوشمند چگونه کار می کنند؟
تاير‌هاي هوشمند داراي حسگر‌ها و فعال‌كننده‌هاي مبتني بر مواد پيزوالكتريك هستند كه مي‌توانند به صورت كلاف درون لاستيك تاير قرار داده‌شوند. حسگرها، هر اتفاقي براي تاير (اعم از نقايص يا كاهش فشار) را حس كرده و اطلاعات لازم را به واحد كنترل موتور اتومبيل ارسال مي‌كنند. سپس فعال كننده‌ها، مواد پيزوالكتريك را فعال كرده و تغييراتي را در تاير به وجود مي‌آورند تا مشكل رفع شود. راننده سيگنالي را مبني بر تنظيم شرايط تاير‌ها دريافت مي‌كند. اين اطلاعات در
مرحلة تحقيقات است ولي ما انتظار داريم كه در آينده، اين سيگنال بتواند نوع مشكل را نيز نشان دهد. راننده سيگنالي را مبني بر تنظيم شرايط تاير‌ها دريافت مي‌كند. اين اطلاعات درمبناي كار، از كشف خواص پيزوالكتريك در نانولوله‌ها (اوايل 2000) بوده و ما نشان داديم كه مي‌توانيم از اين خواص در ساخت حسگر‌ها و فعال كننده‌ها ماكروسكوپي استفاده كنيم. اين حسگر‌ها و فعال‌كننده‌ها قابليت استفاده در روبات‌هاي نانومتري آينده و به طور خاص در پمپ‌ها و موتور‌هاي نانومتري نسل آينده را دارند.كاربرد‌هاي علمي ديگري همچون كنترل لرزش، مصارف زيست پزشكي و توليد نيرو نيز از جمله موارد كاربرد اين فناوري هستند.
تاریخچه :
اولین گزارشات درباره اثر حافظه داری مواد در سال 1930 مطرح شد . در سال 1932 مشاهدات ثبت شده در باره پدیده حافظه داری شکلی توسط دو دانشمند انجام گرفت . آن ها وارون پذیری حافظه شکلی را در آلیاژ طلا _کادمیوم از طریق مطالعات فلز شناسی و تغییرات مقاومت آلیاژ بررسی کردند .
در سال1956 مطلبی درباره اثر حافظه داری آلیاژ مس روی منتشر شد .
در سال 1962 پدیده اثر حافظه داری شکلی در آلیازی از تیتانیوم _نیکل که که دارای اتم های برابر بودند مورد بررسی قرار گرفت و در این هنگام تحقیق در باره متالورژی و کاربرد های عملی اولیه آن به طور جدی آغاز شد . از جمله کاربرد های مطرح شده ساخت کوپلینگ برای اتصال لوله های هیدرو لیکی است که در صنایع هوایی و نیروی دریایی ایالت متحده و همچنین در حوزه های نفتی دریای شمال مورد استفاده قرار گرفت .

آلیاژ های حافظه دار جزء جدیدترین مواد مهندسی به شمار می روند که استفاده از تمام ظرفیت آن ها نیازمند مطالعات بیشتر است .
از جمله آلیاژ های حافظه دار می توان به آلیاژ های مس _ آلومینیوم _نیکل ومس _ روی _ آلومینیوم و آهن _ منگنز _سیلیسیوم و آلیاژ های نیکل _ تیتانیوم اشاره کرد .

جدول 1: انواع آلیاژهای حافظه دار

مقدمه :
یکی از خواص جالبی که در بعضی از آلیاژ ها پدیدار می شود اثر حافظه داری شکلی است . آلیاژ های حافظه دار دارای رفتار ویژه ای هستند بدین صورت که بعد از اینکه تغییر شکل معینی به آن ها داده شد تحت تاثیر فرایند ترمومکانیکی خاصی به شکل اصلی خود باز می گردند. این اثر بر اساس استحاله فازی برگشت پذیر از فاز اولیه (آلفا) به فاز مارتنزیت (بتا) در دماهای مختلف است . بنابراین فقط آلیاژ هایی که از خود استحاله مارتنزیتی نشان می دهند می توانند اثر حافظه داری داشته باشند .
پس مواد حافظه دار به گروهی از مواد که قابلیت برگشت به شکل تعریف شده قبلی و یا سایز اولیه خود را هنگامی که تحت سیکل حرارتی مناسب قرار می گیرند اطلاق می شود
در پدیده حافظه داری نمونه در حالت کاملا مارتنزیتی به مقدار معین تغییر فرم داده می شود سپس با گرم کردن نمونه و برگشت آن به حالت آستنیتی شکل نمونه نیز به حالت اولیه خود بر می گردد.

بررسی بر روی تغییر حالت متالورژیکی نشان می دهد که تغییر آرایش اتم ها بدون هیچ گونه تغییری در ترکیب شیمیایی فاز زمینه صورت گرفته است . این تغییر آرایش منجر به ایجاد ساختار کریستالی جدید و پایدار می شود . پیشرفت تغییر حالت بدون نیاز به حرکت و جابجایی اتم ها به صورت مجزا است و آن را می توان مستقل از زمان دانست و به همین دلیل میتوان وابستگی دما را به عنوان تنها عامل پیشرفت این تغییر نشان داد .

تغییر حالت مارتنزیتی و پدیده حافظه دار شدن :

تغییر حالت متالورژیکی جامدات از دو طریقه زیر امکانپذیر است :
1_حرکت و جابجایی اتم ها وابسته به درجه حرارت و زمان است با ایجاد تغییر در ترکیب شیمیایی فاز جدید نسبت به زمینه قبلی

2_ تغییر آرایش اتمی به صورت هما هنگ وابسته به دما و بدون وابستگی به زمان و بدون هیچ گونه تغییر در ترکیب شیمیایی فاز جدید نسبت به فاز قبلی
تغییر حالت مارتنزیتی به طریقه دوم مربوط است و دارای مشخصات زیر است :
1_ تغییر مکان به صورت شبه برشی است و در آن اتم ها به صورت هماهنگ و گروهی جابجا می شوند .
2_ دیفوزیون اتمی در آن اتفاق نمی افتد.

رفتار حافظه دار بودن فقط به مشخصه اول مرتبط بوده و نظم اتم های آلیاژ نباید به هم بخورد .
کریستالوگرافی مارتنزیتی:
اساسی ترین اثر حافظه داری مواد این است که آلیاژ خواصی را ارائه می دهد که باعث تغییراتی در ساختار کریستالی آن ها می شود .
ساختار آستنیت به صورت مکعبی است و اتم ها با جابجایی جزئی و هماهنگ باعث ایجاد ساختاری جهت دار به صورت متوازی الاضلاع می شود .
در ساختار مارتنزیتی شده نوار های موربی وجود دارند که در حین اعمال تنش با هم هماهنگ می شوند و یکدیگر را حذف می کنند و یک نوار واحد در کل واحد شبکه قرار می گیرد بعد از حرارت دادن کریستال مارتنزیت تبدیل به آستنیت می شود و کرنش هایی که در حجم ایجاد شده بودند دوباره برگشت داده می شوند و نمونه

شکل اولیه خود را باز می یابد .