المواد الذكية

الأستاذ الدكتور- سعيد نايف تركي - قسم الفيزياء

eps.saeedn.turkisntr2006@uoanbar.edu.iq

                           الصفحة الرسمية الالكترونية للكاتب 

تعتبر المواد الذكية نتاج التطور الكبير لعلم المواد , حيث أن لها استخدامات كثيرة في مختلف المجالات , على سبيل المثال في مجال الفضاء , والطب , والهندسة الإنشائية , وقد تزايدت في الفترة الأخيرة الأبحاث في هذا المجال وخصوصا في مجال الهندسة المدنية .
وتوجد المواد الذكية في طورين مختلفين باختلاف درجات الحرارة لذلك يكون الطور الأول هو الأوستنيت ويكون عند درجات الحرارة المرتفعة , والثاني هو المارتنسيت والذى يكون عند درجات الحرارة المنخفضة , وأثناء التحول بين هذين الطورين تكتسب المواد الذكية بعض الخصائص المميزة مثل ذاكرة التشكل والمرونة الفائقة . حيث أن لها القدرة على تذكر الشكل الذي كانت عليه والعودة اليه عند تسخينها عند درجة حرارة فوق المعدل التقليدي ويمكن تسميتها أيضا باسم الأسلاك العضلية, وقد كان الاكتشاف الأول لهذا النوع من السبائك ( سبائك الذهب كادميوم) على يد آرن أولاند عام 1938م حيث لاحظ التشكل والقدرة على العودة إلى الشكل الأصلي مجددا ـ ولهذه السبائك العديد من الاستخدامات في كافة المجالات فمثلا في المجال الطبي تستخدم هذه السبائك كأجزاء تعويضية للعظام المكسورة حيث تساعد هذه الأجزاء على الشفاء واستعادة الشكل الطبيعي , كما أن لها استخدامات في مجال الطائرات حيث أنها تستخدم في صناعة الأجزاء المسئولة عن عمل المناورات في الطائرات حيث أنها تتعرض لإجهادات عنيفة ومتكررة , فتعمل هذه الأجزاء في مساعدتها على الاحتفاظ بالشكل المطلوب , وأيضا في الأنظمة الهيدروليكية في الطائرات ,وأسطح أجنحة الطائرات ، هوائيات الهواتف الخلوية , التلفاز ، المكوك الفضائي . ربما تكون أوضح التطبيقات لذاكرة التشكل في القطعة المعدنية الممسكة بعدستي النظارات مثال جيد على خاصية المرونة الفائقة حيث أنها اذا تم ثنيها فإنها تعود مباشرة إلى وضعها الطبيعي .وبشكل متسارع تخرج العديد من الاختراعات التكنولوجية في مجال المواد الذكية إلى النور , مثل أجهزة الاستشعار والمحركات , وأصبح هناك جيل جديد من المواد الذى يتمتع بخصائص مذهلة مثل التكيف الذاتي , الاستشعار عن بعد, وهذه الخصائص تجعل لهذه المواد عدد لا نهائي من التطبيقات  .وقد وجد أن خاصية التكيف الذاتي للمواد الذكية له فوائد عظيمة فهذه الخاصية يمكنها أن تكشف عن العيوب والشروخ في المواد , وذلك من خلال تغيير ,وايضا  تعتبر من أفضل المواد التي تعمل على تحويل الطاقة الحرارية إلى شغل ميكانيكي . تستخدم المواد الذكية لحل الكثير من مشاكل الهندسة الانشائية والبناء كما أنها تقوم بحل مشكلة التفاوت في درجات الحرارة، وأيضا عند الحاجة يمكن حل مشكلة التصدع في المعادن. لذلك أن الجمع بين الوصلات الذكية والخيوط الذكية يعمل على ضبط القوى الداخلية للجسور ومساعدتها على التكيف مع الظروف المحيطة وكافة الأحمال البيئية الناتجة عن الزمن واختلاف درجات الحرارة والأحمال الزائدة. من الجدير بالذكر أن سبائك ذاكرة التشكل ليست فقط معادن، بل هناك أيضا بوليمرات ذاكرة التشكل، هذا النوع من البوليمرات التي يحدث لها تشكل عندما تتعرض إلى قدر عالي من الحرارة ما تلبث أن تعود إلى وضعها الأصلي بمجرد تبريدها، وتمر بوليمرات ذاكرة التشكل بطورين أساسيين وهما طور الزجاج وطور المطاط.  ان القدرة على علاج الانفعالات المشتركة والوزن الخفيف والتكلفة المنخفضة كانت أهم المزايا التي دفعت العلماء إلى الاهتمام بهذه البوليمرات واستخدامها في العديد من التطبيقات ومثال ذلك استخدام وكالة ناسا الفضائية لهذه البوليمرات في صناعة أجنحة الطائرات. كما أنها تدخل في كثير من الصناعات مثل صناعة جلود مقاعد السيارات وصناعة الأقمار الصناعية , ومركبات الفضاء.