Inteligencja nie tylko wśród ludzi

Uogólnienie techniki może otworzyć nowe perspektywy dla jednofunkcyjnych inteligentnych materiałów, gdyż ich połączenie może dać przeróżne kombinacje. Teoria przewiduje możliwość łączenia w całość aż trzech komponentów. W tej metodzie można wybrać z menu opcje, tworząc wielofunkcyjne materiały dostosowane do konkretnych potrzeb. Odkrycie zostanie wykorzystane w robotyce, która coraz więcej inspiracji czerpie z przyrody.

Magnetoreologiczne elastomery należą do jednej z klas materiałów inteligentnych, które mogą w wyniku działania pola magnetycznego zmieniać właściwości reologiczne w sposób ciągły, gwałtowny i odwracalny. Ogólnie materiały magnetoreologiczne (MR) bazują na zawiesinie magnetycznie polaryzowalnych cząstek (np. związków żelaza) w niemagnetycznym medium. Do materiałów magnetoreologicznych zaliczamy m.in. ciecze magnetoreologiczne (Magneto Rheological Fluids - MRF), które zawierają cząstki o wysokiej gęstości (np. żelazo, ferryt) rozproszone w cieczy - oleju mineralnym lub syntetycznym o niskiej gęstości. A w przypadku elastomerów magnetoreologicznych mamy do czynienia z żelem - czyli ośrodkiem polimerowym, który zastąpił olej. Odpowiedzią cieczy magnetoreologicznej na pole magnetyczne jest przesunięcie granicy płynięcia, zaś w przypadku elastomeru magnetoreologicznego - wzrost modułu elastyczności. Właściwości mechaniczne, w tym moduł i zdolność tłumienia, mogą być modulowane przez pole magnetyczne. Zmiana sztywności materiału w różnych warunkach pracy jest podstawą zastosowań MR jako samoadaptujących się opraw silników czy amortyzatorów. Dzięki wyjątkowym właściwościom materiały te mogą znaleźć szerokie zastosowanie w przemyśle kosmicznym, elektrotechnice, jako urządzenia do tłumienia drgań, w przemyśle motoryzacyjnym do produkcji zawieszeń o zmiennej sztywności lub jako sensory i czujniki ugięcia.

Grupa chemików i inżynierów z University of California Los Angeles (UCLA) wynalazła tworzywo sztuczne, które potrafi ''naprawić'' pęknięcie na elemencie wykonanym z tego tworzywa. Automend - bo taka jest nazwa nowego materiału - jest twardy, przezroczysty i ma postać ciała stałego (w temperaturze pokojowej), a jego właściwości mechaniczne są podobne do posiadanych przez epoksyrezynę. Pęknięcie na jego powierzchni może być wielokrotnie naprawione, po uprzednim podgrzaniu do temperatury ok. 120°C. Po ogrzaniu naprawione pęknięcie jest niewidoczne, a jego wytrzymałość stanowi 60% oryginalnej wytrzymałości (przed uszkodzeniem). Automend może mieć potencjalne zastosowanie w aplikacjach wojskowych i naukowych, a także w przemyśle. Przepuszcza on fale elektromagnetyczne, co poszerza spektrum jego ewentualnego wykorzystania.

Firma IBM używa technologii wynalezionej na Uniwersytecie Massachusetts, która pozwala budować polimery zdolne do samogrupowania się, przyjmując strukturę o kształcie plastra miodu i wymiarze 20 nanometrów. Takie cząsteczki są później wykorzystywane przy budowie procesorów, jako struktury kompatybilne z dwutlenkiem krzemu. I to nie wszystko - interesujące są także cząsteczki zbudowane na bazie węgla, grupujące się w nanorurki, które mogą być użyte przy produkcji tranzystorów. Kolejnym potencjalnym zastosowaniem materiałów samoorganizujących się są wyświetlacze ciekłokrystaliczne, zbudowane na bazie specjalnej odmiany ciekłych kryształów reagujących m.in. na jakiekolwiek zmiany substancji, w której są zanurzone. 

Badania naukowe w obszarze polimerów od blisko 100 lat są siłą napędową postępu cywilizacji, a rozwój przemysłu tworzyw stał się jednym z fenomenów naszych czasów. Badania nad syntezą nowych materiałów polimerowych określane są obecnie mianem ''bramy do przyszłości'', gdyż dostarczają coraz bardziej wyrafinowanych materiałów na potrzeby właściwie wszystkich dziedzin technologii i gospodarki.

Do wyzwań współczesnej inżynierii materiałowej należy projektowanie oraz produkcja multifunkcyjnych tworzyw, które posiadają ''inteligencję'' na poziomie materiałowym. Jak wspomniałam wyżej i warto powtórzyć na koniec - odniesienie do inteligencji materiałowej obrazuje 3 podstawowe funkcje: odczuwanie zmian, przetwarzanie pozyskanych informacji oraz odpowiedź na te zmiany. Prace naukowo-badawcze koncentrują się wokół szeroko pojętych zagadnień związanych z podstawami chemii i technologii polimerów, przetwórstwa i recyklingu polimerów, a także badaniami ich właściwości użytkowych decydujących o zastosowaniach w wielu dziedzinach przemysłu.

Marta Lenartowicz-Klik