المركز القومى للبحوث

شبكة المعامل المركزية

بعض المواد الذكية

بقلم: أ.د. جمال تركى

مقدمة:

توجد في  الطبيعة أمثلة وفيرة من الأنظمة الحية و المواد المتجاوبة   للمتحسسات أو المواد  الذكيةSmart materials) ) مثل ورد عباد الشمس التي تظهر استجابة حركية لضوء الشمس وبعض النباتات التي تقتنص الحشرات الملامسة لها  ,والحرباء تغير لونها وفقا للون البيئة المحيطة بها , وكثير من المواد الذكية لها خصائص تستجيب لتغيرات في بيئتها المتجاوبة للمحفزات, هذا يعني أن واحدا من خصائصها يمكن تغييره بتأثير مؤثر خارجى مثل درجة الحرارة ،الضوء ،الضغط أو الكهرباء,وصفة الذكية للمواد تعني المواد القادرة على استشعار التغيرات في بيئاتها ومن ثم الاستجابة لهذه التغيرات. هذا التغيير يمكن أن يتكرر عدة مرات.

ماهى المواد الذكية؟؟؟

هي مواد معالجة هندسيا تشعر وتتأثر بالظروف المناخية المحيطة .
• لها خواص يمكن ان تتغير وتتعدل بشكل مسيطر عليها بـمؤثرات خارجية.
• هذه المؤثرات تتضمن الضوء, الحرارة, الرطوبة, قوة ميكانيكية وأيضًا المجالات الكهربية والمغناطيسية.
• كل التغيرات والتعديلات التى تحدث لهذه المواد قابلة للعكس - حيث ينتهي التغير وتعود المادة الي حالتها الطبيعية بمجرد ان ينتهي المؤثر الخارجي.
• أنواع هذه المواد:
- مواد تتأثر بالطاقة الحرارية ( Thermo-responsive materials) .
- مواد تتأثر بالطاقة الضوئية (Light-responsive materials)       .
- مواد تتأثر بالطاقة الميكانيكية (Stimulus (force) - responsive materials  

المواد التي تتأثر بالحرارة (Thermo-responsive materials) :
• هي مواد تتغير نتيجة تغير في الحرارة و تنقسم الي

o Thermo-chromic.
o Thermo-tropic.
o Shape memory.

Thermo-chromic materials:

• هي مواد تتغير الوانها نتيجة لتغير درجة الحرارة.
• عندما تمتص المادة الطاقة الحرارية يتغير التكوين الجزئي للمادة ويترتب على ذلك تغير الانعكاس الضوئي للمادة وبالتالي يتغير لون المادة بشكل مؤقت .
• هناك عديد من مركبات الـ Thermo-chromic ولكن اكثرهم شيوعا هم:

• Thermo-chromic liquid crystals.
• Leucodyes.
  
  

المواد التي تتأثر بالضوء

 (Light-responsive materials) :           

• هي مواد تتغير خصائصها بشكل مؤقت نتيجة للاختلاف فالطاقة الضوئية.
 تنقسم اللى:

• Photo-chromic
• Photo-voltaic
• Photo-luminescent
  
  

 Photo-chromic materials:

• هي مواد تغير قدرتها على انعكاس الألوان عندما تتعرض للضوء. بناءا على نسبة امتصاصها للاشعة فوق البنفسجية.

• عندما تتعرض المادة لنسبة من الاشعه فوق البنفسجية يتغير التكوين الجزيئي للمادة (كما في الشكل) مما ينتج عنه تغير القدرة على الانعكاس, وعندما ينتهي التعرض للضوء تستعيد المادة طبيعتها الشفافة.

• تستطيع هذة المادة أيضًا تغير الوانها عندما تختلط بلون أساسي.

• تستخدم غالبا في النوافذ والدهانات في المبني لكن ليست شائعة فى الاستخدام حيث هذه المادة تفقد استقرارها وتضعف قدرتها بسرعة.

Photo-voltaic:

• هي مواد لديها القدرة على توليد طاقة كهربائية من الطاقة الضوئية التي تتعرض اليها المادة .
• تمتص Photo-voltaic materials الأشعة الكهرومغناطيسية. حيث تقوم الفوتنات بفصل الالكترونات عن الذرة و تحريكها داخل المدى وبالتالي تتولد الطاقة الكهربية.
• هناك نوعا من تكنولوجيا Photo-voltaic:

• Crystalline materials
• Thin film materials