Matériel intelligent - Smart material
Les matériaux intelligents , également appelés matériaux intelligents ou réactifs, sont des matériaux conçus qui ont une ou plusieurs propriétés qui peuvent être modifiées de manière significative de manière contrôlée par des stimuli externes, tels que le stress , l'humidité, les champs électriques ou magnétiques , la lumière, la température , le pH ou composants chimiques. Les matériaux intelligents sont à la base de nombreuses applications, y compris des capteurs et des actionneurs , ou des muscles artificiels , en particulier en tant que polymères électroactifs (PAE).
Les termes utilisés pour décrire les matériaux intelligents incluent le matériau à mémoire de forme (SMM) et la technologie à mémoire de forme (SMT).
Les types
Il existe un certain nombre de types de matériaux intelligents, qui sont déjà courants. Quelques exemples sont les suivants:
- Les matériaux piézoélectriques sont des matériaux qui produisent une tension lorsqu'une contrainte est appliquée. Puisque cet effet s'applique également de manière inverse, une tension à travers l'échantillon produira une contrainte dans l'échantillon. Des structures convenablement conçues faites à partir de ces matériaux peuvent, par conséquent, être fabriquées et se plier, se dilater ou se contracter lorsqu'une tension est appliquée.
- Les alliages à mémoire de forme et les polymères à mémoire de forme sont des matériaux dans lesquels une grande déformation peut être induite et récupérée par des changements de température ou de contraintes ( pseudo-élasticité ). L'effet de mémoire de forme résulte respectivement du changement de phase martensitique et de l'élasticité induite à des températures plus élevées.
- Les matériaux photovoltaïques ou optoélectroniques convertissent la lumière en courant électrique.
- Les polymères électroactifs (EAP) changent de volume en fonction de la tension ou des champs électriques.
- Les matériaux magnétostrictifs présentent un changement de forme sous l'influence du champ magnétique et présentent également un changement de leur aimantation sous l'influence de contraintes mécaniques.
- Les alliages à mémoire de forme magnétique sont des matériaux qui changent de forme en réponse à un changement significatif du champ magnétique.
- Polymères inorganiques intelligents présentant des propriétés réglables et réactives.
- Les polymères sensibles au pH sont des matériaux qui changent de volume lorsque le pH du milieu environnant change.
- Les polymères sensibles à la température sont des matériaux qui subissent des changements en fonction de la température.
- Les matériaux halochromiques sont des matériaux couramment utilisés qui changent de couleur en raison du changement d'acidité. Une application suggérée concerne les peintures qui peuvent changer de couleur pour indiquer la corrosion du métal en dessous.
- Les systèmes chromogènes changent de couleur en réponse à des changements électriques, optiques ou thermiques. Ceux-ci incluent les matériaux électrochromiques , qui changent de couleur ou d'opacité sous l'application d'une tension (par exemple, les écrans à cristaux liquides ), les matériaux thermochromiques changent de couleur en fonction de leur température et les matériaux photochromiques , qui changent de couleur en réponse à la lumière - par exemple, lunettes de soleil sensibles à la lumière qui s'assombrissent lorsqu'elles sont exposées à la lumière du soleil.
- Les ferrofluides sont des fluides magnétiques (affectés par les aimants et les champs magnétiques).
- Les matériaux photomécaniques changent de forme lorsqu'ils sont exposés à la lumière.
- La polycaprolactone (polymorphe) peut être moulée par immersion dans l'eau chaude.
- Les matériaux auto-cicatrisants ont la capacité intrinsèque de réparer les dommages dus à une utilisation normale, augmentant ainsi la durée de vie du matériau.
- Les élastomères diélectriques (DE) sont des systèmes de matériaux intelligents qui produisent de grandes déformations (jusqu'à 500%) sous l'influence d'un champ électrique externe.
- Les matériaux magnétocaloriques sont des composés qui subissent un changement réversible de température lors d'une exposition à un champ magnétique changeant.
- Les revêtements intelligents auto-cicatrisants guérissent sans intervention humaine.
- Les matériaux thermoélectriques sont utilisés pour construire des dispositifs qui convertissent les différences de température en électricité et vice versa .
- Les matériaux chimioréactifs changent de taille ou de volume sous l'influence d'un composé chimique ou biologique externe.
Les matériaux intelligents ont des propriétés qui réagissent aux changements de leur environnement. Cela signifie qu'une de leurs propriétés peut être modifiée par une condition externe, telle que la température, la lumière, la pression, l'électricité, la tension, le pH ou des composés chimiques. Ce changement est réversible et peut être répété plusieurs fois. Il existe une large gamme de différents matériaux intelligents. Chacun offre des propriétés différentes qui peuvent être modifiées. Certains matériaux sont de très bonne qualité et couvrent une vaste gamme d'échelles.
Voir également
Références
Liens externes
- Série de livres sur les matériaux intelligents , Royal Society of Chemistry