تحقیق در مورد مواد هوشمند علوم هفتم ، تحقیق در مورد مواد هوشمند علوم هشتم،تحقیق درباره مواد هوشمند علوم هفتم
تحقیق کامل مواد هوشمند قابل ویرایش و آماده چاپ pdf و word
تعریف مواد هوشمند:
موادی هستند که درشرایط مختلف مانند تغییر دما ،فشار و نور تغییرشکل می دهند و پس ازبازگشت به شرایط اولیه دوباره شکل اولیه خود را به دست می اورند مانند عینک فتوکروم نیک.
در تعریفی دیگر:
مواد هوشمند عبارتند از موادی که محرکی را دریافت، انتقال یا پردازش کرده و با ایجاد یک تأثیر مفید به آن واکنش نشان میدهند.
واکنش مزبور ممکن است شامل علامتی باشد که نشان از فعالیت مواد روی آن است.
به عنوان مثال، عینک های فتوکرومیک، عینک هایی هستند که برای محافظت از چشم های ما، در برابر اشعه ماورای بنفش یا فرابنفش تغییر رنگ می دهند.
یا مواد هوشمند دیگری نیز در روز نور را منعکس می کنند و در شب نور را عبور می دهند. مانند شیشه های رفلکس ساختمان.
تحقیق دانش آموزی در مورد فناوری نانو
محرکهای عمده عبارتند از:
تغییر محیط شیمیایی، میدان مغناطیسی و الکتریکی، فشار، حرارت، نور و اشعه ماورا بنفش. تغییرات حاصل، بازده وسیعی را پوشش می‌دهد. تحقیق در مورد مواد هوشمند
برخی از این تغییرات عبارتند از:
- تغییر شکل، ابعاد، سطح و بافت به صورت همگن یا موضعی.
- تغییر در جریان الکتریکی و تولید جریان الکتریسیته که به عنوان مثال در مکان های پر
- رفت‌وآمد برای تولید جریان برق استفاده می‌شود.
- تغییر رنگ و شفافیت که در شیشه ساختمان و بستن فضا کاربرد دارد.
- تغییر نوفه و کنترل نوفه مزاحم
- تولید بوی خوش بر اثر تحریکات خارجی
- قابلیت اصلاح، ترمیم، تقویت و خود تمیزکنندگی که امروزه کاربرد وسیعی در آسمان خراش‌ها یافته‌اند.
- قابلیت جذب یا انتشار نوعی مولکول، اتم یا ماده‌ای خاص که در سه حالت ماده که به ویژه برای کاهش آلودگی محیط و تولید مواد مطلوب و ضروری مانند تصفیه هوا یا آب کاربرد دارد.
- امکان تبادل انرژی مانند
متغیرهای تأثیرگذار شیمیایی و فیزیکی به عنوان محرک
تقسیم بندی مواد هوشمند نمونه پژوهش دانش آموزی رایگان
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، یا مواد پیزوالکتریک موجود در میکروفون که فشار صوتی را به جریان الکتریسیته تبدیل میکنتد.
مواد کرومیک:
یکی از جالبترین دسته های مواد هوشمند هستند که بسیار مورد توجه قرار می گیرند.
واکنش این گروه از مواد نسبت به محرکها تغییر رنگ است.
در واقع این مواد در پاسخ به محرکهای خارجی دچار تغییر ساختار شده و در نتیجه خصلتهای نوریشان مانند ضریب جذب، قابلیت بازتاب و … تغییر می کند و نتیجه این تغییرات تغییر رنگ این مواد می باشد.
مواد کرومیک خود انواع و گونه های مختلفی دارند که در زیر به آنها اشاره میکنیم.
مواد فتوکرومیک :
این گروه از مواد در مقابل تغییر نور، تغییر رنگ میدهند. مواد مورد استفاده در حالت غیر فعال بی رنگ هستند ولی وقتی در معرض انرژی تابشی قرار می گیرند مولکولهای آن به حالت برانگیخته درآمده و در نتیجه دچار تغییر ساختاری میشوند که بر میزان جذبشان اثر میگذارد و در نتیجه ماده کدرتر دیده می شود.
البته این تغییر ساختار برگشت پذیر بوده و با از بین رفتن منبع نور مولکولها و ماده به حالت اولیه برمیگردند و در نتیجه ماده دوباره شفاف دیده می شود.
ساده ترین و آشناترین مثال از کاربرد این مواد عینکهای فتوکرومیک و یا شیشه فتوکرومیک بعضی از ساختمانهاست.
مواد ترموکرومیک :
عامل تغییر رنگ در این دسته از مواد گرما و حرارت است.
این موا با جذب گرما تغییر شیمیایی یا تغییر فاز پیدا میکنند که این تغییرات نیز برگشت پذیر است.
ساده ترین نمونه مواد ترموکرومیک، ترمومترها یا دماسنجهای نواری هستند که با قرار گرفتن بر روی پیشانی و جذب گرمای بدن تغییر رنگ داده و عدد دمای بدن را نشان میدهند و با برداشتن آن به حالت اولیه برمیگردند.
مثال دیگری از این گروه مواد صندلیهای گرمایی هستند که با دمای بدن تغییر رنگ میدهند و پس از بین رفتن منبع دما (بدن) به حالت اولیه برمیگردند.
یا اتومبیل های تغییر رنگ دهنده با تغییر دما. تحقیق در مورد مواد هوشمند علوم هفتم
مواد مکانوکرومیک :
این مواد با تغییرات فشار یا تغییر شکل (بر اثر نیروی مکانیکی) خصوصیات بازتابی متفاوتی از خود نشان میدهند.
مواد کموکرومیک :
موادی هستند که با تغییر شرایط شیمیایی تغییر رنگ میدهند.
ساده ترین مثال از این گروه مواد کاغذهای pH و یا کاغذ تورنسل و یا دیگر کاغذهای اندیکاتور است که در محیطهای اسیدی و بازی رنگهای مختلفی از خود نشان میدهند.
مواد الکتروکرومیک :
الکتروکرومیک به طور گسترده به موادی گفته می شود که در اثر قرار گرفتن در یک جریان یا اختلاف پتانسیل رنگ آنها به طور برگشت پذیری تغییر می کند.
به عنوان مثال پنجره های الکتروکرومیک که به وسیله الکتریسیته روشن و تار میشوند که نقش بسیار مهمی در صرفه جوئی انرژی ایفا میکنند.
این پنجره ها معمولاً به صورت چند لایه هستند که مابین آنها از مواد الکتروکرومیک و مواد هادی پر شده است.
هنگامیکه جریان برقرار می شود یونهای این مواد در یک ردیف و به صورت مرتب قرار می گیرند و این باعث عبور جریان و شفاف شدن شیشه می شود.
اگر جریان قطع شود این یونها به صورت متراکم و بی نظم پخش شده و مانع عبور جریان میشوند در نتیجه شیشه تیره می شود.
آلیاژهای دارای حافظه
آلیاژهای حافظه دار دو ویژگی دارند؛
یکی این که تا حدودی الاستیک هستند و دیگر آن که حافظه دار هستند یعنی قابلیت ذخیره سازی انرژی مکانیک و نیز آزاد سازی آن را دارا هستند.
درست مانند آب که در دماهای مختلف از حالتی به حالت دیگر تبدیل می شود.
یکی از معروف ترین آلیاژهای دارای حافظه شکلی، ماده ای به نام «نیتینول» است که از آن به صورت سیم استفاده می شود.
در نگاه نخست، این سیم ها مشابه سیم های معمولی به نظر می آیند و به راحتی تغییر شکل می دهند و خاصیت رسانایی الکتریسیته دارند،
اما در مقایسه با سیم های معمولی فولادی و مسی بسیار گران تر هستند.
دو مشخصه در این سیم ها وجود دارد که آن ها را از سایر سیم ها متفاوت می کند.
این سیم ها حافظه دارند؛ مثلاً می توان آن ها را به هر شکلی درآورد و سپس با گرم کردن آن ها تا دمای بالای ۹۰ درجه سانتی گراد، به حالت اولیه بازگرداند.
دومین ویژگی این که می توان این سیم ها را برنامه ریزی کرد تا شکل خاصی را به خاطر بسپارند.
سیم‌های هوشمند به کمک یک برد الکترونیکی می‌توانند باز و بسته شدن یک دست را نشان دهند.
مواد پیزوالکتریکی
مواد فیزوالکتریکی نمونه‌های بسیار معمول چنین موادی هستند.
آنها هنگام اعمال بار، ولتاژ را تولید میکنند.
می‌توان آنها را در وسایل ردیابی بصری، هد‌های مغناطیسی، چاپگرهای ماتریس نقطه‌ای، کیبورد کامپیوترها،
اسپیکر‌های استریو‌های پربسامد، شتاب‌سنج‌ها، میکروفون‌ها، حسگرهای فشار، مبدل‌ها و آتش زنه‌های شعله‌های گازی مورد استفاده قرار داد.
مواد ترموریسپانسیو
مواد ترموریسپانسیو، چه آلیاژهای حافظه‌دار یا پلیمرهای حافظه‌دار، می‌توانند در دماهای مختلف اشکال متفاوتی داشته باشند.
آنها به واسطه گرما می‌توانند شکل اصلی خود را از دست داده و سپس بازیابند.
این گونه مواد را می‌توان در ترموستات‌های قهوه‌جوش، قاب‌های فوق العاده عینکهای آفتابی و استنت‌های رگ به کار گرفت.
معمولاً این مواد در بخیه‌های جراحی تجزیه پذیر، که به صورت خودکار کشش صحیح را محکم میکنند، کاربرد دارند. تحقیق در مورد مواد هوشمند علوم هفتم
این مواد همچنین در بدنه ماشین‌های خودتعمیر، که پس از تورفتگی‌های ناشی از ضربه شکل اصلی خود را تحت فشار گرمای خفیف بازمی‌یابند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
استند رگ با قابلیت بازشوندگی در اثر فشار یا گرما
مواد حساس به درجه اسیدی
مواد حساس به درجه اسیدی آن دسته از موادی هستند که در نتیجه تغییر اسیدی، رنگ خود را تغییر میدهند.
این مواد را می‌توان در نقاشی‌هایی که رنگ خود را برای اشاره به زنگ زدگی فلز زیرین خود تغییر میدهند، مورد استفاده قرار داد.
مواد فتوولتائیک (قدرت زای نوری):
این مواد که آنها را قدرت زای نوری نیز می نامند در پاسخ به محرک نورمرئی جریان الکتریکی ایجاد می کنند.مثل پنل های خورشیدی
مواد ترموالکتریک(دمابرقی):
به این گروه از مواد هوشمند نوع دوم مواد دما برقی نیز گفته می شود. این مواد در مقابل تغییرات دما توانایی تولید برق دارند.
مواد نورتاب:
لومینسانس به تابش نوری گفته می شود که عامل ایجاد آن همانند لامپهای رشته ای، التهاب ماده نیست و عاملی مانند واکنش شیمیایی موجب آن می شود.
به عبارت دیگر لومینسانس تابش نور در نتیجه دریافت انرژی است. در واقع این مواد انرژی دریافت شده را در طول موج های مرئی بازتابش می کنند.
ماده در اثر منبع تحریک بیرونی مانند الکتریسیته، واکنش شیمیایی و یا حتی اصطکاک،
تحریک شده و واکنش نشان می دهد و در زمانی که عامل تحریک از بین رفت و اتمها به حالت اولیه بازگشتند تابش نور اتفاق می افتد.
در حقیقت مواد نورتاب برعکس مواد فتوولتائیک عمل می کنند.
مواد محدودکننده مغناطیسی
مواد محدودکننده مغناطیسی مانند فیزوالکتریک‌ها هستند، با این تفاوت که فقط به میدان‌های مغناطیسی واکنش نشان میدهند نه میدان‌های الکتریکی.
از این رو، معمولاً آنها را در مبدلهای سونار فرکانس پایین قدرت بالا، موتور‌ها و محرکهای هیدرولیکی مورد استفاده قرار میدهند.
کاربردهای مواد هوشمند:
- چاپگرهای جوهرافشان
- وسایل ذخیره سازی اطلاعات مانند CD
- وسایل ضد لختگی خون
- سیستمهای هوشمند اندازه گیری قند خون در بیماران دیابتی
- بالهای هوشمند هواپیما که با توجه به فشار هوا و سرعت شکل بالها را تنظیم می کند
- آنالیز کننده مایعات بدن برای کنترل سلامتی
- سیستمهای هوشمند از بین برنده لرزش در سیستمها و خودروها
- سیستمهای از بین برنده صدا و نویز
- اسباب بازیهای هوشمند
- خانه هایی با حسگرهای هوشمند کنترل حرارت و نور
- لوازم و تجهیزات ورزشی هوشمند
- ماهیچه های مصنوعی که از پلیمرهای الکترواکتیو ساخته شده اند و هم در پروتزها و هم در روباتها قابل استفاده هستند.
- از مواد هوشمند در ساخت قاب انعطاف پذیر عینک ، بستهای فلزی ارتودنسی در دندانپزشکی استفاده می شود.
❖ در بست ارتودنسی با گرم شدن آلیاژ ، فشار وارد شده به دندان‌ها افزایش می یابد ،در نتیجه دندان ها مرتب می شود . - پروتزهای دندانپزشکی هوشمند
- سیستمهای هوشمند در کشتیها و زیردریاییها برای حذف تلاطم جهت جلوگیری از دیده شدن در رادار
- سیستمهای هوشمند تصفیه آب
- سیستمهای هوشمند برای انجام جراحیهای میکروسکوپی
- مبدلهای التراسونیک
- فرستنده و گیرنده های تقویت کننده
- ماهیچه های مصنوعی تحقیق در مورد مواد هوشمند علوم هفتم
نتيجه گيري
مواد هوشمند، موادي هستند …
منابع
دیدگاه کاربران ...
خیلی ممنون کاربردی و عالی بود
تشکر زنده باشین
جهت رفع سوالات و مشکلات خود از سیستم پشتیبانی سایت استفاده نمایید .
دیدگاه ارسال شده توسط شما ، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
دیدگاهی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با مطلب باشد منتشر نخواهد شد.