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スマート材料は、インテリジェント材料または応答性材料とも呼ばれ、[1] [ページが必要] 、応力、湿気、電界または磁界、光、温度、pH、または化合物などの外部刺激によって制御された方法で大幅に変更できる1つ以上の特性を持つように設計された材料です。 [2] [3]スマート材料は、センサーやアクチュエーター、または特に電気活性ポリマー（EAP）としての人工筋肉を含む多くのアプリケーションの基盤となっています。 [4] [ページが必要] [5] [ページが必要] [6] [ページが必要] [7] [ページが必要] [8] [ページが必要] [9] [ページが必要]
種類
スマートマテリアルには多くの種類があり、すでに一般的になっています。いくつかの例を以下に示します。
- 圧電材料は、応力が加わると電圧を発生する材料です。この効果は逆方向にも適用されるため、サンプルにかかる電圧はサンプル内に応力を生じます。したがって、これらの材料から適切に設計された構造は、電圧が加わると曲がったり、伸びたり、縮んだりするように作ることができます。
- 形状記憶合金と形状記憶ポリマーは、温度変化または応力変化によって大きな変形を誘発し、回復することができる材料です (擬似弾性)。形状記憶効果は、それぞれマルテンサイト相変化と高温での誘発弾性によって生じます。
- 光起電材料またはオプトエレクトロニクスは光を電流に変換します。
- 電気活性ポリマー(EAP) は、電圧または電界によって体積が変化します。
- 磁歪材料は磁場の影響下で形状が変化し、機械的応力の影響下で磁化も変化します。
- 磁性形状記憶合金は、磁場の大きな変化に応じて形状が変化する材料です。
- 調整可能で応答性の高い特性を示すスマート無機ポリマー。
- pH感受性ポリマーは、周囲の媒体のpHが変化すると体積が変化する材料です。[10]
- 温度応答性ポリマーは温度によって変化する材料です。
- ハロクロミック材料は、酸性度の変化によって色が変わる材料としてよく使用されます。提案されている用途の 1 つは、下にある金属の腐食を示すために色を変えることができる塗料です。
- クロモジェニックシステムは、電気的、光学的、または熱的変化に応じて色が変わります。これには、電圧を加えると色や不透明度が変わるエレクトロクロミック材料（液晶ディスプレイなど）、温度に応じて色が変わるサーモクロミック材料、光に応じて色が変わるフォトクロミック材料（明るい日光にさらされると色が濃くなる光感応サングラスなど）が含まれます。
- 強磁性流体は磁性流体（磁石と磁場の影響を受ける）です。
- 写真製版材料は光にさらされると形状が変化します。
- ポリカプロラクトン（多形）は熱湯に浸すことで成形できます。
- 自己修復材料には、通常の使用による損傷を修復する固有の能力があり、材料の寿命を延ばします。
- 誘電エラストマー(DE) は、外部電界の影響下で大きな歪み (最大 500%) を生成するスマート材料システムです。
- 磁気熱量材料は、変化する磁場にさらされると温度が可逆的に変化する化合物です。
- 熱電材料は、温度差を電気に変換したり、その逆を行ったりする装置を構築するために使用されます。
- 化学応答性物質は外部の化学物質や生物学的化合物の影響を受けて大きさや体積が変化する。[11]
参照
参考文献
- ^ Bengisu, Murat ; Ferrara, Marinella (2018).動く材料：スマート材料、インテリジェントデザイン。Springer International Publishing。ISBN 9783319768885。
- ^ Brizzi, Silvia; Cavozzi, Cristian; Storti, Fabrizio (2023-09-29). 「実験テクトニクスのためのスマート材料：磁性流体シリコーンの粘性挙動」. Tectonophysics : 230038. doi :10.1016/j.tecto.2023.230038. ISSN 0040-1951.
- ^ Bahl, Shashi; Nagar, Himanshu; Singh, Inderpreet; Sehgal, Shankar (2020-01-01). 「スマート材料の種類、特性、およびアプリケーション：レビュー」。Materials Today：議事録。材料科学と工学の側面に関する国際会議。28 ：1302–1306。doi ： 10.1016/ j.matpr.2020.04.505。ISSN 2214-7853 。
- ^ シャヒンプール、モーセン;シュナイダー、ハンス・ヨルグ編。 (2007)。インテリジェントな素材。 RSC出版。ISBN 978-0-85404-335-4。
- ^ シュワルツ、メル編 (2002)。スマートマテリアル百科事典。ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。ISBN 9780471177807。
- ^ 中西 隆 (2011).超分子ソフトマター：材料と有機エレクトロニクスへの応用. John Wiley & Sons. ISBN 9780470559741。
- ^ Gaudenzi, Paolo (2009).スマート構造: 物理的動作、数学的モデリングおよびアプリケーション。John Wiley & Sons。ISBN 978-0-470-05982-1。
- ^ Janocha, Hartmut (2007). Adaptronics and smart structures : basics, materials, design, and applications (第2版、改訂版). Springer. ISBN 978-3-540-71967-0。
- ^ シュワルツ、メル（2009）。スマートマテリアル。CRCプレス。ISBN 9781420043723。
- ^ Bordbar-Khiabani A、 Gasik M.「先進的な薬物送達システムのためのスマートハイドロゲル」。International Journal of Molecular Sciences。23 ( 7): 3665。doi : 10.3390/ijms23073665。
- ^ 化学応答性材料 / 化学および生物学的シグナルによる刺激、シュナイダー、H.-J.; 編:、( 2015 )ケンブリッジ王立化学協会https://dx.doi.org/10.1039/97817828822420
外部リンク
- スマートマテリアルブックシリーズ、王立化学協会