Inteligencja nie tylko wśród ludzi

Inteligencja nie tylko wśród…

Przenieśmy się na chwilę do starego laboratorium pełnego książek, kolb i retort. Powietrze przesycone jest zapachem chemikaliów, a przez brudne okna z trudem przedostają się promienie słońca i tańczą na unoszącym się ze starych inkunabułów kurzu. Jeden z obecnych naukowców bierze do ręki rewolwer i kieruje go w stronę niewielkiej, przezroczystej płytki. Strzela. Kula robi w płytce sporą dziurę. Głowy uczonych pochylają się nad zniszczonym materiałem i w tym momencie, jak za dotknięciem czarodziejskiej różdżki, dziura zaczyna się zasklepiać.

Nikt jej nie dotknął, uczeni nadal stoją bez ruchu. W panującej w laboratorium ciszy powierzchnia płytki się wygładza, a pęknięcia znikają. Po kilku minutach po dziurze nie zostaje najmniejszy nawet ślad - materiał samoistnie się naprawił. Jednak dziś ta scenka, niczym żywcem wyjęta z powieści science fiction okresu romantyzmu, nie wzbudza w nas już żadnych emocji. Domyślamy się, że za fakt samonaprawienia się płytki nie odpowiada żadna magia, a właściwości materiału z którego ją wykonano. Cóż to więc za materiał i skąd wie, że należy się naprawić? Czy możemy powiedzieć, że jest ''inteligentny''?

Ale czy określenie ''inteligentny materiał'' może dziwić jeszcze w czasach, w których powszechnie używamy pojęcia ''sztuczna inteligencja''? Pojęcia, które już na dobre zadomowiło się w naszym języku? Tym bardziej, że większość z nas miała już z takimi materiałami do czynienia; co więcej, wielu z nas używa ''inteligentnych materiałów'' na co dzień i nawet o tym nie wie. W ciągu ostatnich dziesięcioleci nastąpił gwałtowny rozwój materiałów wspomagających nasze codzienne życie. Początkowo skupiono się na metalach i materiałach ceramicznych. Wraz z rozwojem wiedzy o tworzywach sztucznych okazało się, że to właśnie ich właściwości pozwolą tym ostatnim zyskać miano naprawdę inteligentnych materiałów. Szczególne zainteresowanie budziły badania nad wydłużeniem czasu eksploatacji i żywotności materiałów polimerowych oraz kompozytowych, które zmieniły standardowe wyobrażenia na temat tworzyw. Zgodnie z nimi, tradycyjne tworzywa sztuczne zwykle kojarzyły się z tanimi, wizualnie efektownymi detalami, lecz o niskiej jakości.

Dostępne wyniki badań wskazują na różny stopień zaawansowania wiedzy o inteligentnych polimerach, od analiz rozpoznawczych do wiedzy bardziej zaawansowanej, połączonej z metodami wytwarzania materiałów dojrzałych do wykorzystania w praktyce. A praktyka czyni mistrza. Jeszcze kilkanaście lat wstecz ideę samoregenerujących się przedmiotów lub powierzchni można było spotkać wyłącznie zagłębiając się w powieściach i filmach science fiction. Wielu z nas widziało film Jamesa Camerona Terminator 2: Dzień sądu. W tym obrazie z 1991 r. Arnold Schwarzenegger stawił czoła wysłanemu również z przyszłości, okrutnemu i precyzyjnemu w działaniu T-1000, którego cechą była zdolność do widowiskowej samoregeneracji. Stąd zapewne nazwa jednego z polimerów, o którym mowa będzie później. 

shutterstock-638136574

Na dzisiaj materiały samonaprawiające się to już nie tylko śpiew przyszłości oraz filmy - to rzeczywistość. Materiały reagujące na pęknięcia, ubytki powierzchniowe czy wygięcia są już testowane w laboratoriach i produkowane na całym świecie. Naukowcy z różnych dziedzin inżynierii materiałowej ciągle dążą do tego, aby mechanizm ''samouzdrawiania'' materiałów był jak najbardziej podobny do analogicznych sytuacji w przyrodzie (np. gojenie się skóry, zrastanie się złamanych kości). Zresztą w większości przypadków inteligentne materiały naśladują organizmy żywe właśnie poprzez zdolność adaptacji. 

W literaturze istnieje mnóstwo przykładów inteligentnych materiałów-polimerów. Jednak znaleźć takie, które mają faktycznie praktyczne zastosowanie już nie jest tak łatwo. Przeglądając źródła wybierałam takie przykłady, aby można było w miarę łatwo zrozumieć sens stwarzania takiego inteligentnego polimeru czy kompozytu, gdyż możliwość praktycznego zastosowania to najważniejsze kryterium w każdej dziedzinie. 

Istnieje wiele różnych określeń na materiały inteligentne, tj. smart materials, intelligent materials, adaptive materials, multifunctional materials. W literaturze naukowej rozróżnia się już pojęcia smart materials i intelligent materials. Drugi rodzaj obiektów jest zdolny do reagowania na bodźce zewnętrzne przez istotną zmianę swych właściwości dla pożądanej i skutecznej odpowiedzi na te bodźce. Idąc schematem i myśleniem informatycznym: materiał inteligentny powinien spełniać funkcję czujnika (sensora), procesora i ''urządzenia'' uruchamiającego - aktuatora (przekazującego uzyskany efekt), a jednocześnie właściwości te powinny wykazywać cechy sprzężenia zwrotnego (feed back and feed forward). I to wszystko musi być spełnione. Natomiast pojęcie ''smart'' ogranicza się do uzyskania efektu zmiany właściwości pod wpływem działania bodźców zewnętrznych w sposób przewidywalny. Ważne jest uzyskiwanie efektu w czasie rzeczywistym lub zbliżonym do rzeczywistego.