تولید مواد هوشمند منجر به این شده تا تکنولوژی های جدید با سرعت بیشتری ایجاد شوند و همچنین باعث تغییر و تحول در تولید جهانی شده است. مواد هوشمند این قابلیت را دارند تا با شرایط محیطی خارجی سازگاری داشته باشند و همچنین این توانایی را دارند تا ویژگی های خود را با استفاده از محرک های فیزیکی خارجی تغییر دهند تا به صورت بهینه با آنها سازگاری داشته باشند. این فرآیندها همراه با مراحل تبدیل انرژی می باشند. به عنوان مثال، مواد هوشمند قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و بالعکس را دارند. این خصوصیات منجر به این شده اند تا مواد هوشمند به عنوان حسگر و محرک عمل کنند.
مواد هوشمند می توانند عملکرد بالایی در ساختارهایی که ساده شده اند در سطح مواد را ارائه دهند. این کار باعث می شود تا محصولات با کیفیت بهتر و جدیدتری طراحی شوند. مواد هوشمند با تغییر هندسه، مقاومت الکتریکی یا ظرفیت خودشان واکنش نشان می دهند. این مواد دارای طیف وسیعی می باشند و از تنوع زیادی برخوردار هستند. مواد هوشمند شامل کامپوزیت های پیشرفته، مواد درجه بندی شده کاربردی، مواد چند فازی، مواد زیستی و… می باشند. مواد زیستی در کاربردهایی شامل هادی ها، فعال کننده ها، سنسورها، رباتیک نرم، الکترونیک قابل پوشش، تحویل دارو، مهندسی بافت، تشخیص مواد شیمیایی، تولید و ذخیره انرژی و سیستم های هوافضا مورد استفاده قرار می گیرند.
در تولید مواد هوشمند، اخیرا چاپ سه بعدی به عنوان یک تکنولوژی ساخت برای این مواد و ساختارهای هوشمند، ظاهر شده است که باعث شده تا چاپ چهار بعدی نیز به عنوان نسل بعدی تکنیک تولید افزودنی، ظهور کند. این ساخت سفارشی ساختارهای هوشمند، کاربردی، تطبیقی و تغییر شکل را ممکن می سازد که این توانایی را دارند تا فعالانه به محرک های خارجی شامل درجه حرارت، نور، رطوبت، زمینه های الکتریکی یا مغناطیسی پاسخ دهند. با وجود اینکه اخیرا در تولید مواد هوشمند، با پیشرفت ها و توسعه های زیادی در دنیای تکنولوژی مواجه شده ایم، اما چاپ چهار بعدی هنوز در مراحل اولیه است و برای سوق دادن به رشد و گسترش آن به سمت کاربردهای عملی و صنعتی، نیاز به تلاش های تحقیقاتی می باشد.
تولید مواد هوشمند منجر به این شده تا تکنولوژی های جدید با سرعت بیشتری ایجاد شوند.
تولید مواد هوشمند از چه ویژگی هایی برخوردار می باشد؟
مواد هوشمند معمولا به موادی مربوط می شوند که در محصولات تولیدی و همچنین به عنوان عناصر خود سیستم های تولید مورد استفاده قرار می گیرند. مواد هوشمند از محبوبیت خاصی برخوردار می باشند و در دنیای مدرن امروزی، کاربردهای زیادی دارند. به عنوان مثال، فلزات و کامپوزیت هایی که هوشمند می باشند، بسیار در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. کامپوزیت های حافظه دار به دو گروه طبقه بندی می شوند که شامل گروه فلزی یا آلیاژی و گروه پلیمری می باشند.
یکی از شناخته شده ترین آلیاژهایی که از حافظه شکلی برخوردار است، نیتینول می باشد که از ترکیب نیکل و تیتانیوم حاصل شده است و به صورت سیم نیز مورد استفاده قرار می گیرد. این سیم ها شبیه به سیم های معمولی هستند و می توانند به راحتی شکل خود را تغییر دهند و از ویژگی رسانایی الکتریسیته برخوردار می باشند، اما نسبت به سیم های معمولی که فولادی و مسی هستند، بسیار گران تر می باشند. به عنوان مثال، امروزه در ساخت فریم عینک ها از نیتینول استفاده می شود زیرا این قابلیت را دارد که بعد از خم شدن، دوباره به حالت اولیه باز می گردد.
در تولید مواد هوشمند، گسترش مفاهیم و فرضیه ها برای اقدام و تحقیق در موقعیت آزمایشگاهی و بر روی اشیاء واقعی سیستم های نوآورانه که از مواد هوشمند استفاده می کنند، از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. مواد هوشمند این توانایی را دارند که به تغییرات محیطی پاسخ دهند و عملکرد مشخص شده ای را به صورت هوشمند ارائه می دهند. این مواد می توانند موقعیت های محیطی را حس کنند و اطلاعات حسی را پردازش می کنند و سپس مطابق با محیط اقدام می نمایند.
مواد هوشمند به دو گروه طبقه بندی می شوند که گروه اول مربوط به موادی می باشند که زمانی که محرک ها تغییر می کنند، ویژگی های این مواد نیز تغییر می نمایند. به عنوان مثال، شیشه های فتوکرومیک جزء این دسته می باشند زیرا زمانی که نور خورشید به آنها می تابد، رنگشان تغییر می کند. گروه دیگر به موادی مربوط می شوند که هنگامی که عوامل تاثیر گذار بر روی آنها تغییر می کنند، توانایی تبدیل یک نوع از انرژی به نوع دیگر را دارند. به عنوان مثال، سلول های خورشیدی جزء این گروه می باشند زیرا توانایی تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته را دارند.
در تولید مواد هوشمند، گسترش مفاهیم و فرضیه ها برای اقدام و تحقیق در موقعیت آزمایشگاهی و بر روی اشیاء واقعی سیستم های نوآورانه که از مواد هوشمند استفاده می کنند، از اهمیت زیادی برخوردار می باشد.
