بخشی از مقاله
چکیده
مصالح هوشمند مصالحی هستند که با عملکردی هوشمندانه در مقابل تغییرات محیط میتوانند مانند موجودات زنده خود را با شرایط محیطی منطبق سازند. برخی از این مواد، هر نوع خدشه و خرابی در ساختار خود را پیش بینی کرده و نقایص خود را برطرف میسازند. این مصالح با دستکاری در ساختار مواد در سطح نانو و ادغام آنها با مواد درشتتر، بهدست میآیند. آن چیزی که در بحث مصالح هوشمند اهمیت بسیاری دارد بحث هزینه هاست.
هیچگاه مصالح هوشمند از منظر ابتکار و نوآوری به صورت صرف پیشرفت نکرده است. بلکه کمکی به زیبایی شناسی، عملکرد گرایی، اقتصاد و دوام آن توجه میشود. مهمترین تاثیری که این مصالح دارند پایداری زیست محیطی است. استفاده از مصالح هوشمند یکی از مهمترین پاسخها برای ارتباط بین معماری و محیط زیست است. با به کارگیری این مواد در ساختمان علاوه بر مسایل اقتصادی از آلودگی محیط زیست نیز جلوگیری میشود. هدف اصلی این مقاله شناخت این دسته از مواد و کاربرد آنها در ساختمانهای امروزی و بررسی انواع مصالح و اثر مثبت آن در محیط زیست میباشد.
کلمات کلیدی: مصالح هوشمند، نانو، محیط زیست، پایداری، انرژی
مقدمه
اقتصاد جهانی به گونه ای جدایی ناپذیر با محیط زیست در ارتباط است زیرا باید منابع طبیعی را استخراج، فرآوری و سپس بهره برداری کند. از آنجا که بین اقتصاد و محیط زیست ارتباط تنگاتنگ برقرار است سیاستهایی که هدف آنها نیل به یک مقصود اجتماعی یا اقتصادی است لاجرم محیط زیست را تحت تأثیر قرار می دهند، حتی اگر این امر منظر نظر سیاست گزار نباشد، اگر علل تخریب محیط زیست ریشه در کارکردهای اقتصادی داشته باشد، راه حل نیز در همان جاست. در حال حاضر طیف وسیعی از فرآورده ها و مصالح، در دسترس قرار گرفتهاند و یا اینکه در حال عرضه به بازار هستند. برخی از آنها به طور خاص برای استفاده در زمینه معماری تولید شده و برخی نیز برای کاربردهای دیگری مثل صنعت منسوجات، اتومبیل سازی و... در نظر گرفته شدهاند.
فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیده ای عظیم می باشد که در تمامی گرایشات علمی راه یافته است تا جایی که در یک دهه آینده برتری فراینده ها، وابسته به این تحول خواهد بود ماهیت فناوری نانو توانایی کارکردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از آن در نانومتر، با هدف ساخت و دخل 100 تا 1ابعاد بین و تصرف در چگونگی آرایش اتم ها یا مولکول ها با استفاده از مواد، وسایل و سیستم هایی با تواناییهای جدید و با تغییر این ساختارها و رسیدن به بازدهی بیشتر مواد می باشد.
در واقع اگر همه مواد و سیستم ها ساختار زیربنایی خود را در مقیاس نانو ترتیب دهند، آنگاه تمام واکنش ها سریع تر و بهینهتر صورت میگیرد و توسعه پایدار پیش گرفته میشود. بدون شک، استفاده از فن آوری های جدید در صنعت ساخت و ساز متناسب با محیط اطراف ساختمان منجر به دوام بیشتر، پایدار، و عملکرد موثر ساختمان میشود. ساختمان های آینده قادر به تغییر رنگ، اندازه، شکل و در تبادل با محیط اطراف می شود. مصالح جدید به سه دسته تقسیم میشود.
نانو مواد هوشمند
طبق تعریف ناسا مواد هوشمند موادی می باشند که موقعیتها را به خاطر میسپارند و با محرکهای مشخص میتوانند به آن موقعیت باز گردند. مواد هوشمند به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند. دسته ی اول موادی هستند که با تغییر محرک ها، خصوصیات آن ها تغییر می کند. مثلا شیشه های فتوکرومیک که با تابیدن نور خورشید به آن ها رنگشان تغییر می کند. دسته ی دیگر موادی هستند که با تغییر عوامل تأثیر گذار بر روی آن ها، قابلیت این را دارند که یک نوع از انرژی را به نوع دیگری تبدیل کنند، مثل سلول های خورشیدی که می توانند انرژی خورشیدی را به الکتریسیته بدل نمایند. کاربردهای متنوعی از مواد هوشمند در زندگی امروزه ی انسان به وجود آمده و می توان پیش بینی کرد که این دسته از مواد، زندگی آیندهرا کاملاً تحت سلطه ی خود دراورند.
معمولا عبارت "مواد هوشمند" را بدون تعریف دقیقی از آنچه مورد نظرمان است استفاده میکنیم. از طرفی هم ارائه یک تعریف دقیق به طرز عجیبی دشوار است. استفاده گستردهای از این کلمه میشود اما موافقتی کلی بر روی معنای آن وجود ندارد. اما تعریف ناسا از مواد هوشمند »مواد هوشمند موادی هستند که موقعیتها را به خاطر میسپارند و با محرکهای مشخص میتوانند به آن موقعیت باز گردند« است.
تعریف دایرهالمعارف فناوریهای شیمیایی کمی جامعتر به نظر میآید
مواد و سازههای هوشمند، اشیائی هستند که شرایط محیطی را حس کرده و با پردازش این اطلاعات حسی نسبت به محیط عمل میکنند هرچند به نظر میآید این دو تعریف به یک رفتار اشاره میکنند، اما میتوان آنها را از دو قطب مختلف دانست. تعریف اول به مواد طوری نگاه کرده است که در ذهن ما عناصر، آلیاژها و ترکیبها را تداعی میکند. چیزهایی که توسط ساختار مولکولی خود قابل شناسایی و اندازهگیری هستند. اما در تعریف دوم به مواد به صورت مجموعهای از فعالیتها اشاره شده است.
در واقع در تعریف دوم با مجموعهای از مواد یا سیستمها سر و کار داریم و آن حالت قابل شناسایی و اندازهگیری بودن به آن وضوح نیست. اما اگر بخواهیم مواد و فناوریهای هوشمند - شامل عناصر، مواد مرکب، سیستمها و ... - را با توجه به خصوصیاتشان بشناسیم، این خصوصیات را میتوان برای آنها نام برد.فوریت: به این معنا که پاسخ آنها به صورت بلادرنگ - همزمان با تاثیر محرک - است. سازگاری: به این معنا که توانایی پاسخ به بیش از یک شرایط محیطی را دارا هستند. خود انگیزی: به این معنا که این هوشمندی در درون این مواد است نه در بیرون آنها. گزینشپذیری: به این معنا که پاسخ آنها مجزا و قابل پیشبینی است. مستقیمی: به این معنا که پاسخ داده شده با تحریک وارده در یک مکان قرار دارند.
