Mūsdienu materiāli

Viedie materiāli un to struktūras ir objekti, kas reaģē uz apkārtējās vides signāliem, mainot kādu no savām īpašībām. Šādi materiāli tiek veidoti tā, lai tie selektīvi reaģējot uz noteiktu signāla veidu mainītu savu struktūru, vai pārveidotu enerģiju no viena veida otrā. Viedo materiālu pārvērtības notiek atgriezeniski un tās var veikt atkārtoti. Materiālu spēja reaģēt uz apkārtējās vides signālu nosaka to iedalījumu. Izdala divas viedo materiālu grupas:

1. veida materiāli tieši pakļaujas apkārtējās vides signāla ietekmei mainot vienu vai vairākas no savām īpašībām (ķīmiskās, elektriskās, magnētiskās, mehāniskās vai termiskās).

2. veida materiāli pārveido tiem pievadīto enerģiju no viena veida citā. Pievadītā enerģija maina materiāla iekšējo enerģijas līmeni, tomēr nemaina tā struktūru.

1. veida materiāli:

• termohromie (thermochromic) materiāli – pievadot termisko enerģiju, mainās materiāla krāsa,
• fototropie (phototropic) materiālie – apstarojot ar gaismu, mainās materiāla struktūra un krāsa,
• termotropie (thermotropic) materiāli – pievadot siltumu, mainās materiāla mikrostruktūra (agregātstāvoklis, elektrovadītspēja, tilpums, blīvums),
• magnetoreoloģiskie (magnetorheological) vai elektroreoloģiskie (electrorheological) – pievadot magnētisko vai elektrostatisko lauku, mainās vielas viskozitāte,
• formas atmiņas (shape memory) materiāli – pievadot termisko enerģiju, mainās vielas mikrostruktūra kristāliskajā fāzē sakārtojot vielas atomus noteiktā kārtībā,
• mehanohromie (mechanochromic) materiāli – spiediena vai deformācijas rezultātā, mainās krāsa vai tie kļūst caurspīdīgi;
• elektrohromie (electrochromic) meteriāli – pievadot noteiktu spriegumu, mainās krāsa,
• fāzi-mainošie (phase-changing) materiāli – veidojoties ķīmiskām saitēm, uzkrājas un izdalās siltums,
• athēziju-mainošie (adhesion-changing) materiāli – pievadot elektrisko lauku vai gaismu, mainās dažādu atomu vai molekulu adsorbcijas un absorbcijas spēja.
  

2. veida materiāli:

• gaismu izstarojošie (light-emitting) materiāli – pievadot enerģiju izstaro redzamā spektra gaismu.

• elektroluminiscenti (electroluminiscent) materiāli – gaismu izstaro, pievadot elektrisko strāvu.
• ķīmiskiluminiscenti (chemoluminiscent) materiāli – gaismu izstaro, notiekot ķīmiskai reakcijai.
• fotoluminiscenti (photoluminiscent) materiāli – gaismu izstaro UV gaismā.

• elektrostrikcija (electrostrictives) – sprieguma ietekmeē rodas enerģija, kura deformē materiālu.
• formas atmiņas (Shape Memory Alloys) metaliskie materiāli – noteiktā temperatūrā metāls pieņem noteiktu formu.
• fotovoltaiskie (photovoltaics) materiāli – elektriskas enerģijas iegīšamas paņēmiens, lai pārveidotu saules enerģiju par elektrisko enerģiju.
• magnetostrikcija (magnetostrictives) – magnētiskā lauka iedarbībā materiāls deformējas.
• pjezoelektriskie (piezoelectrics) materiāli - spiediena iedarbībā materiālā rodas elektriskais spriegums.
• termoelektriskie (thermoelectrics) materiāli - pievadot elektrisko strāvu, materiāla pretējās pusēs novērojama temperatūras maiņa [1].