多機能構造

多機能材料は複合材料です。構造物の開発に対する従来のアプローチは、荷重支持機能と他の機能要件を別々に扱うことです。しかし、最近では、多機能生物システムの仕組みに関する最近の発見に導かれて、非荷重支持機能を統合した荷重支持材料と構造物の開発への関心が高まっています。^[1]

従来の構造材料では、複数の構造機能を同時に改善することは困難でしたが、複合材料の使用が増加している理由は、そのような改善の可能性が一部にあるためです。複合材料の多機能は、機械的機能から電気的機能、熱的機能まで多岐にわたります。最も広く使用されている複合材料は、一般的に導電性の低いポリマーマトリックス材料を使用しています。たとえば、カーボンナノチューブで複合材料を強化することで、導電性を高めることができます。 ^{[2] [3]}

達成できる機能は数多くありますが、電力伝送、電気/熱伝導性、センシングとアクチュエーション、エネルギー収集/貯蔵、自己修復機能、電磁干渉(EMI)シールド、リサイクル性、生分解性などがあります。また、組成や微細構造が局所的に変化し、局所的な材料特性の一定の変化が達成される複合材料である機能傾斜材料も参照してください。 ^{[4] [5]}ただし、機能傾斜材料は特定の機能や用途に合わせて設計できます。

再構成可能な航空機の翼、流れを制御するための形状変更可能な空力パネル、可変ジオメトリエンジン排気管、タービンブレード、異なる風速での風力タービンの構成、微小電気機械システム（マイクロスイッチ）、機械メモリセル、バルブ、マイクロポンプ、太陽電池の柔軟な方向パネルの位置、革新的な建築（屋根や窓用の適応型形状パネル）、柔軟で折り畳み可能な電子デバイスと光学系（適応型光学システムでのアクティブフォーカス用の形状変更ミラー）など、多くの用途があります。