Materiali intelligenti per la scienza e l'ingegneria

Titolo originale:

Smart Materials for Science and Engineering

Contenuto del libro:

Materiali intelligenti per la scienza e l'ingegneria I materiali intelligenti, noti anche come materiali avanzati o creativi, sono descritti come materiali avanzati che reagiscono in modo intuitivo ai cambiamenti ambientali o come materiali che possono tornare alla loro forma originale in risposta a determinati stimoli. I materiali intelligenti sono classificati come attivi o passivi in base alle loro caratteristiche. Esistono due tipi di materiali attivi. Il primo tipo non può cambiare le sue caratteristiche se sottoposto a stimoli esterni, ad esempio gli occhiali fotocromatici che cambiano colore solo se esposti alla luce del sole. L'altro, che comprende i materiali piezoelettrici, può cambiare un tipo di energia (termica, elettrica, chimica, meccanica o ottica) in un'altra. Se sottoposti a pressione esterna, possono generare una carica elettrica. Le fibre ottiche, ad esempio, possono trasmettere onde elettromagnetiche. Al contrario, i materiali intelligenti passivi possono trasmettere un tipo specifico di energia.

Hanno alcune qualità sorprendenti che li distinguono da altri materiali, come la transitorietà, cioè la capacità di reagire immediatamente a diversi tipi di stimoli esterni, l'auto-attuazione o la capacità di cambiare aspetto e forma, la selettività, quando la risposta è divisa e attesa, Direttività, quando la risposta è limitata all'evento che la attiva, Mutamento di forma, quando il materiale può cambiare forma in base a stimoli esterni, Capacità di determinare la propria salute, nota anche come autodiagnosi, e Capacità di autoguarigione. Negli ultimi 20 anni, la capacità di sintetizzare nuovi materiali è notevolmente migliorata grazie alla scienza e alla tecnologia. Essi rientrano principalmente nelle quattro categorie seguenti: Polimeri, Ceramica, Metalli e Materiali intelligenti. Tra questi, i materiali intelligenti stanno guadagnando popolarità in quanto hanno più usi rispetto ai materiali convenzionali. I materiali intelligenti sono sostanze insolite che hanno la capacità di alterare le loro proprietà, come quelle che possono cambiare immediatamente la loro fase se poste vicino a un magnete o la loro forma semplicemente applicando calore. La nuova era dei materiali intelligenti avrà un impatto significativo sull'umanità. Ad esempio, alcuni di essi possono adattare le loro proprietà all'ambiente, altri hanno capacità sensoriali, altri ancora possono ripararsi automaticamente e altri possono degradarsi da soli. Queste straordinarie proprietà dei materiali intelligenti avranno un effetto su tutti gli aspetti della civiltà.

Esistono molti tipi diversi di materiali intelligenti, tra cui i materiali magnetoreologici, i materiali elettro-reostatici, le leghe a memoria di forma, i materiali piezoelettrici e altri ancora. Questo libro descrive molte forme di materiali intelligenti e i loro possibili impieghi in vari campi. Un'indagine della letteratura discute i diversi tipi di materiali intelligenti, come le ceramiche a base, i polimeri e i composti organici, e le loro esigenze, i vantaggi, gli svantaggi e le applicazioni saranno discussi in modo esauriente. Una discussione sui materiali intelligenti ben consolidati, tra cui i materiali piezoelettrici, magnetostrittivi, le leghe a memoria di forma, i materiali fluidi elettro-reologici e i materiali fluidi magnetoreologici, sarà discussa con le loro attuali prospettive.