مواد هوشمند

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

مواد هوشمند یا مصالح هوشمند (به انگلیسی: Smart Materials) یا ساختارهای هوشمند، مجموعه (یا جزئی از مجموعه) دارای کارکرد مهندسی هستند که در آنها ساختار دارای توانایی درک و فعال‌شدن را به منظور انجام کار دارد. آلیاژهای حافظه‌دار نوعی از مواد هوشمند به شمار می‌آیند.[۱]

مصالح هوشمند مصالحی هستند که با عملکردی هوشمندانه در مقابل تغییرات محیط می‌توانند مانند موجودات زنده خود را با شرایط محیطی منطبق سازند. برخی از این مواد، هر نوع خدشه و خرابی در ساختار خود را پیش بینی کرده و نقایص خود را برطرف می‌سازند. یک یا چند ویژگی این مصالح مانند شکل، میزان سختی، فرکانس و رنگ آنها در یک حالت کنترل شده یا تحت اثر محرک نیروی الکتریسیته یا میدان‌های مغناطیسی به صورت قابل توجهی تغییر می‌کند. روند ،PH، خارجی مانند فشار، دما، رطوبت که بر مصالح بیولوژیکی نیز Hyper- Functional پیشرفت این مواد از مصالح سازه‌ای و عملکردی آغاز شده به سمت ساخت مصالح برتری دارند پیش می‌رود.[۲]

تعریف هوشمندی[ویرایش]

هوشمند(intelligent)، باهوش(Smart)، حساس(Adaptive) همه برای تعریف ساختارها ومصالحی به کارمی روند که شامل حسگرها ومحرک‌ها (Actuators) بوده وتوانایی سازگاری باتحریکات خارجی مانند بارها وتحریکات محیط رادارند.[۳] مصالح هوشمند يك اصطلاح جديد براي مصالح و فر آورده هايي است كه توانايي درك و پردازش رويدادهاي محيطي را داشته و نسبت به آن واكنش مناسب نشان مي دهند . به بيان ديگر اين مصالح قابليت تغييرپذيري داشته و قادرند شكل، فرم،رنگ و انرژي دروني خود را به طرز برگشت پذير در پاسخ به تاثيرات فيزيكي و يا شيميايي محيط اطراف تغيير دهند . اگر مصالح را به سه گروه مصالح غير هوشمند، نيمه هوشمند و هوشمند طبقه بندي كنيم،گروه اول يعني مصالح غير هوشمند ويژگي خاص بالا را ندارند، نيمه هوشمندها تنها قادرند در پاسخ به تاثيرات محيطي شكل و فرم خود را براي يك بار يا مدت زمان اندكي تغيير دهند اما در مصالح هوشمند اين تغييرات تكرارپذير و قابل برگشت خواهد بود.[۴] معماری هوشمند پویا است؛ بدین معنا که پارامترهای عملکردی اصلی، خود را با توجه به نیاز، تقاضا و شرایط متغیر و پویا تغییر می‌دهند. یک معماری هوشمند همچنین مانند سامانه زنده‌ای قادر به تجربه اندوزی و استفاده از تجارب در شرایط جدید است و بااین خصیصه پویایی و حود سازماندهی سامانه تضمین می‌گردد. مصالح و فرآوردههاي نوين در حال حاضر طيف وسيعي از فرآورده ها و مصالح، در دسترس قرار گرفته اند و يا اينكه د ر حال عرضه به بازار هستند . برخي از آنها به طور خاص براي استفاده در زمينه معماري توليد شده اند.مصالحي را كه در ذيل به توضيح آنها مي پردازيم،مصالح و مواد خامي هستند كه داراي پتانسيل هاي خاص و كاربردي در زمينه معماري و ساخت و ساز ميباشند. اين فهرست با توجه به ويژگي ها، ساختار و خصوصيات دروني اين مواد تهيه شده است.

  • مصالح بازيافتي:اين مصالح اساسا از مواددست دوم و زباله هاي تميز، تهيه مي شوند . براي تهيه مصالح بازيافتي، قسمت هاي ارزشمند مصالح دست دوم مورد استفاده قرار مي گيرد ولي به هر حال فرآورده حاصله معمولا كيفيت پايين تري نسبت به مصالح اصلي دارد. امروزه استفاده از مصالح بازيافتي با توجه به اصول معماري پايدار بسيار مورد توجه ق رار گرفته است.
  • مصالح تجزيه پذير زيستي:تركيبات تشكيل دهنده اين مصالح به گونه اي است كه پس از پا يان عمر و مدفون شدن در زير خاك به طور كلي توسط جانوران ميكروسكوپي موجود در خاك تجزيه مي شوند. بنابراين تهديدي براي آلودگي محيط زيست محسوب نميشوند.
  • زيست مواد:شامل پلاستيك ها و مصالح ديگري است كه از منابع تجديدپذير ساخته مي شوند.تحقيقي كه در حال حاضر بر روي اين مواد بسيار مورد توجه است، استفاده از باكتري خاصي است كه گازco2مصرف مي كند و قادر به متلاشي نمودن اين پلاستيك هاست.
  • مصالع تغيير ناپذير:مصالحي هستند كه تاثيرات فيزيكي و شيميايي بر آنها اثر ندارد . مثالي از اين نوع مصالح، آلياژ فولاد مي باشد.
  • مصالح هوشمند:اين مصالح مواد و فرآورده هايي هستند كه خاصيت تغييرپذيري دارند و قادرند مشخصه هاي ظاهري و يا دروني خود را در پاسخ به تاثيرات فيزيكي و شيميايي به صورت برگشتپذير تغيير دهند.
  • مصالح هيبريد يا پيوند ي:اين مصالح با تلفيق حداقل دو تركيب متفاوت ساخته مي شوند. مثل تلفيق تركيبات طبيعي و مصنوعي.
  • مصالح با ساختار فسيل واره:اين ها نوعي مصالح مركب با لايه هاي ملحق شده تدريجي مي باشند .اين مصالح نتيجه يك تغيير پيوسته در ويژگي هاي مصالح است . مثالي از اين نوع مصالح نفت خام مي باشد كه از قرار گرفتن لايه هاي متعدد در طول ساليان متمادي ايجاد ميشود.
  • نانو متريال (مصالح نانو ):مصالحي هستند كه مصالحي هستند كه نقاط اشتراك زيادي با مصالح هوشمند دارند . مواد با ساختار نانو به عنوان پوشش نهايي در ساخت فرآوردهها به كار ميروند. بهعنوان مثال در پوششهاي هوشمند ضد خوردگي، تصفيه كننده هوا، تميز كننده سطوح و پوشش هاي زيست فعال كاربرد دارند.[۵]

ویژگی‌های اصلی معماری هوشمند عبارتند از:

  • "تطبيق پذير "[۶]
  • پویایی و فعال بودن؛
  • انعطاف‌پذیری و سازگاری با محیط؛
  • واکنش پذیری و پاسخ ده بودن[۷]

ساختمان هوشمند[ویرایش]

امروزه ساختمانها خود گونه‌ای از تکنولوژی هستند. آنها خود را با تکنولوژی وفق می‌دهند و از آن بهره می‌گیرند. ساختمانها به عنوان یک سازه به محض اینکه توانایی کامپیوتر را در اختیار بگیرند، هوشمند خواهند شد. نخستین بنای هوشمند از تکنولوژی در جهت مهیا ساختن محیطی امن و راحت و انرژی زا بهره می‌برد. ایده یک ساختمان هوشمند، ارتباط و پیوستگی میان دسترسی، نوردهی، امنیت، نظارت، مدیریت و ارتباط راه دور را پیش رو قرار می‌دهد. یک بنای هوشمند، بنایی است که کارآیی و راندمان ساکنانش را افزایش داده و امکان مدیریت موثر را بر اساس مقتضیات خاص و با یک»: کمترین هزینه فراهم آورد.[۸]

خصوصیات[ویرایش]

مواد هوشمند و یا انطباق پذیر خود به دو گونه هوشمند و نیمه هوشمند قابل تقسیم می‌باشند. در مواد هوشمند در برابر محرک‌های فیزیکی یا شیمیایی تغییرات بازگشت پذیر فیزیکی و شیمیایی ایجاد می‌شود. این تغییرات در مواد کاملاً هوشمند به صورت نامتناهی بازگشت پذیر است. در صورتی که مواد نیمه هوشمند توانایی محدودی در تعداد دفعات تغییرات دارند، یک محرک می‌تواند چند تغییر در ماده ایجاد نماید و یا چند محرک مختلف می‌توانند موجب تغییر خاصی در ماده گردند. محرک‌های عمده عبارتند از: تغییر محیط شیمیایی، میدان مغناطیسی و الکتریکی، فشار، حرارت، نور و اشعه ماورا بنفش. تغییرات حاصل، بازده وسیعی را پوشش می‌دهد. برخی از این تغییرات عبارتند از:

  1. تغییر شکل، ابعاد، سطح و بافت به صورت همگن یا موضعی.
  2. تغییر در جریان الکتریکی و تولید جریان الکتریسیته که به عنوان مثال در کفسازی امکان پر رفت‌وآمد برای تولید جریان برق استفاده می‌شود.
  3. تغییر رنگ و شفافیت که در ایجاد محرمیت و بستن فضا کاربرد دارد.
  4. تغییر نوفه و کنترل نوفه مزاحم
  5. تولید بوی خوش بر اثر تحریکات خارجی
  6. قابلیت اصلاح، ترمیم، تقویت و خود تمیز کنندگی که امروزه کاربرد وسیعی در آسمان خراش‌ها یافته‌اند.
  7. قابلیت جذب یا انتشار نوعی مولکول، اتم یا ماده‌ای خاص که در سه حالت ماده که به ویژه برای کاهش آلودگی محیط و تولید مواد مطلوب و ضروری مانند تصفیه هوا و یا آب کاربرد دارد.
  8. امکان تبادل انرژی مانند مواد تغییر فاز دهنده که در پوسته بنا برای کنترل دمای محیط داخلی کاربرد دارند و این مواد حرارت را از محیط گرفته و با تغییر فاز به حالت مایع یا گاز، آن را به صورت نهان در خود ذخیره می‌کنند و در هنگام کاهش دمای محیط با تغییر فاز مجدد، حرارت را به محیط بازپس می‌دهند.[۹]

متغيرهاي تاثيرگذار شيميايي و فيزيكي كه در زير معرفي شده اند، محرك هايي هستند كه مصالح هوشمند در برابر آنها از خود عكس العمل نشان ميدهند:

  • نور،اشعهUV :بخش فرابنفش و مرئي اشعه الكترومغناطيسي.
  • دما:تغييرات دمايي كه يك سيستم فيزيكي مثل بدن انسان ايجاد مينمايد.
  • فشار:اختلاف فشار ايجاد شده در يك ناحيه.
  • ميدان الكتريكي:ميدان ايجاد شده پيرامون يك بار الكتريكي.
  • ميدان مغناطيسي:ميدان ايجاد شده پيرامون يك آهن ربا يا يك بار الكتريكي متحرك.
  • محيط شيميايي:حضور يك عنصر يا تركيب شيميايي خاص مثل آب.

طبقه بندي مصالح هوشمند[ویرایش]

به طور كلي مصالح ساختماني موجود اعم از سنتي، طبيعي و مصنوعي با توجه به خصوصيات آنها، از جمله: نمود ظاهري، بافت، تركيب شيميايي، خواص مكانيكي و فيزيكي، اثر محيطي و ... طبقه بندي ميشوند. اما در طبقه بندي مصالح هوشمند علاوه بر در نظر داشتن مشخصه هاي فوق، خواص ديگري كه به طور ويژه به تميز دادن مصالح هوشمند از مصالح سنتي مربوط مي شود نيز لحاظ شده است .طبقه بندي پيشنهادي مصالح هوشمند بر پايه خواص زير ارائه شده اند:

  • مصالح هوشمند داراي قابليت تغيير خواص دروني

مصالح هوشمند تغيير شكل دهنده/ مصالح هوشمند تغيير رنگ دهنده/ مصالح هوشمند تغيير پيوند دهنده

  • مصالح هوشمند داراي قابليت مبادله انرژي

مصالح هوشمند ساطع كننده نور/ مصالح هوشمند توليد كننده الكتريسيته/ مصالح هوشمند ذخيره كننده انرژي

  • مصالح هوشمند داراي قابليت تغيير و مبادله مواد دروني

مصالح هوشمند تغيير شكل دهنده: اين گروه از مصا لح هوشمند كه داراي قابليت تغيير خواص دروني خود هستند در پاسخ به محركات خارجي تغييراتي در شكل و ابعاد خود ايجاد مي كنند پركاربردترين آنها مي توان به مصالح هوشمند دما واكنشي Thermostrictive پيزوالكتريك Piezoelectric الكترو واكنشي Electroactive و شيمي واكنشيChemostrictive اشاره نمود.

مصالح هوشمند دما واكنشي:اين نوع از مصالح هوشمند نوعي ويژگي ذاتي دارند كه آنها را قادر مي سازد تا در برابر تغييرات دماي محيط پيرامون به طور برگشت پذير واكنش نشان دهند تغييرات دمايي ممكن است تاثير غير فعال داشته باشد به طوري كه مصالح به طور مداوم وضعيت دماي داخلي خود را با وضعيت طبيعي پيرامونش از طريق پوسته بيروني تنظيم كند و اگر تاثيرات آن به صورت فعال باشد نوعي گرمايش فعال با بكار بردن يك ميدان الكتريكي از طريق تماس ايجاد ميشود. مصالح منبسط شونده Thermal Expansion نمونه اي از مصالح دما واكنشي هستند. [۱۰]

انواع مصالح هوشمند[ویرایش]

مصالح هوشمند از نظر کارکرد به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

  • مواد کروموژنیک
  • مواد پیزوالکتریک
  • آلیاژهای دارای حافظه
  • .MR و مگنتاهستاتیک ER مصالح الکتروهوستاتیک
  • مصالح هیبرید یا پیوندی
  • مصالح با ساختار فسیل واره

مصالح کروموژنیک[ویرایش]

مصالح کروموژنیک خاصیت نوری خود را در پاسخ به محرک‌های خارجی (میدان الکتریکی، تزریق یون، شدت نور و دما) تغییر می‌دهند. دامنه این تغییر از شفافیت کامل و انعکاس جزیی تا جذب یا پخش کل نور مریی گسترده است. به این ترتیب مصالح الکتروکرومیک، ترموکرومیک، فتوکرومیک، هالوکرومیک در زیر مجموعه این مواد قرار می‌گیرند. با در نظر گرفتن عامل محرک بین انواعAdaptive این مصالح (فتوکرومیک پاسخ گو به شدت نور و ترموکرومیک ترموتروپیک پاسخ گوبه دما) و مصالح Switchable کریستال‌های مایع(EC وGC) باید تفاوت قائل شد. به این ترتیب مزایای کنترل خودکار و کنترل انتخابی مصالح مشخص می‌شود. به عبارت دیگر برخی مصالح کرموژنیک قابلیت کنترل انتخابی داشته و از این نظر تفاوت عمده‌ای با مصالح فتوکرمیک و ترموکرومیک دارند. زیرا این تغییرات مصالح فتوکرومیک و ترموکرومیک هر چند ممکن است در برخی موارد مطلوب نباشد، به صورت خودکارانجام می‌شود. اما مصالح کروموژنیک Switchable توسط کاربر قابل کنترل هستند و به سیستم مدیریتی ساختمان BMS نیز می‌توانند متصل شوند. مصالح الکتروکرومیک موادی هستند که با استفاده از جریان الکتریکی تغییر رنگ یا شفافیت می‌دهند) مانند کریستال‌های مایع) شاید این مصالح مناسب ترین نوع برای کنترل انرژی در ساختمان‌ها باشند. شیشه‌های ساخته شده با این مصالح سریعاً از حالت شفاف به کدر تغییر یافته و نور را پراکنده می‌سازند. عملکرد اولیه آنها ایجاد محرمیت وکنترل خیرگی است. تغیر رنگ مصالح تروکرومیک به تغییرات دما بستگی دارد. مصالح هالوکرومیک حساس به PH)) مصالحی هستند که در نتیجه تغییر میزان اسیدیته تغییر رنگ می‌دهند. یکی از موارد استفاده برای رنگ‌هایی است که می‌توانند برای تعیین خوردگی در فلز زیرین خود تغیر رنگ دهند.

مصالح فتوكروميكː photochromic material با نام اختصاري (مخفف انگلیسی: PC) در حال حاضر بسيار مورد توجه معماران قرار دارند . اين مصالح با قرارگيري در برابر نور (اشعه مرئي،UV نور (INFRARED) يا اشعه الكترومغناطيسي با تغيير رنگ از خود واكنش نشان مي دهند.هم اكنون مصالح فتوكروميك یا PCها بصورت رنگ دانه هاي فتوكروميك، شيشه هاي فتوكروميك و پلاستيكها يا پليمرهاي فتوكروميك در دسترس هستند[۱۱] مصالح فتوکرومیک به تغییرات نور پاسخ می‌دهند بر خلاف مصالح الکتروکرومیک Switchable وبه صورت دستی نمی‌توانند کنترل شوند. مثلاً در یک روز آفتابی سرد که کسب گرمای خورشیدی بیشتر محسوس است ممکن است یک پنجره فتوکرومیک تاریک شود. اگر عامل محرک تغییر رنگ، محرکی به صورت انرژی مکانیکی باشد، مواد تغییر رنگ دهنده را مکانوکرومیک و چنانچه این عامل محرک، به وسیله تغییر در محیط شیمیایی پیرامونی ایجاد شود، ماده تغییر رنگ دهنده راکموکرومیک می‌نامند.[۱۲] از ميان اولين پروژه هايي كه در آنها از مصالح PC در پوشش ساختمان استفاده شده بود ميتوان « طرح ورودي موزه هنرهاي مدرن مونيخ » را نام برد كه دو معمار آلماني در مسابقه اي در سال 1992 ميلادي از اين مصالح استفاده نمودند. از آن زمان به بعد استفاده از اين مصالح در معماري و در پوشش نماي بناها باب شد . هر چند كه در ابتدا بكارگيري اين مصالح بخاطر جنبه زيبايي آنها بود (بخاطر طيف رنگي كه در برابر نور ايجاد مي نمودند ).اما پژوهشگران تحقيقات بسياري بر روي اين مصالح انجام دادند تا بتوانند از اين فرآورده براي عملكردهاي ديگري مثل كاهش ميزان مصرف انرژي و يا تغييرات دمايي اين پوششها استفاده نمايند. مصالح هوشمند ساطع كننده نورː مصالح و فرآورده هايي هستند كه مولكول هاي درون آنها با تاثير انرژي هايي مثل روشنايي يا ميدان الكتريكي، برانگيخته شده و از خود نور توليد مي كنند .اين پديده در واقع يك حالت موقتي براي مولكول ها مي باشد كه بر اثر تاثير انرژي بالاتر اتفاق مي افتد كه دراين زمان بخشي از انرژي جذب شده توسط مولكول ها به شكل اشعه الكترومغناطيسي مرئي ساطع مي شود بدون آنكه حرارت اشعه خارج شود . از اين پديده با عنوان تابناكي ياد ميكنند. از مهمترين و كاربردي ترين آنها در زمينه معماري، مصالح فتولومينس و الكترولومينس مي باشد.

مصالح هوشمند ذخيره كننده انرژيː اين مصالح و فرآورده ها قادرند انرژي را چه به صورت نمايان و چه نهاني در خو د ذخيره نمايند، مثلاً به شكل نور، گرما، هيدروژن يا الكتريسته . قابل ذكر است كه اين مصالح قابليت برگشت پذيري نيز دارند .بنابراين اين مصالح قادر به ذخيره انرژي بصورت هاي مختلفي مي باشند . اما در اين بين مصالح هوشمند ذخيره كننده حرارت (گرما) بيشتر مورد توجه بوده اند اين مصالح نوعي ويژگي ذاتي دارند كه آنها را قادر مي سازد كه انرژي را بصورت گرما و يا سرما (معكوس گرما ) بصورت انرژي نهاني در خود ذخيره كنند.[۱۳] اين مصالح در معماري داراي كاربرد و مورد توجه بسيار هستند. پركاربردترين آنها كه با عنو ان مصالح تغيير حالت دهنده (Phase Changing Material) با نام اختصاري PCM مشهور است، به آن دسته از مصالح و فرآورده هايي اطلاق مي شود كه مي توانند به عنوان واسطه تنظيم دما عمل كنند مثلاً به عنوان عنصر واسطه ذخيره سرما يا گرماي نهاني تنظيمات دماي داخل اتاق . مصا لح PCM اين ويژگي را دارند كه وضعيت خود را از حالت مايع به جامد بوسيله كريستاله شدن (بلوره شدن ) تغيير دهند و ميزان مشخصي از انرژي گرمايي كه قبلاً در درجه حرارت بالاتر ذخيره كرده بودند، از خود آزاد كنند و در حالت معكوس با تغيير وضعيت از جامد به مايع در زمان ورود انرژي گرمايي ميزان حرارت يا دما را ثابت نگه دارند . ذكر اين نكته ضروري است كه مصالحي با ظرفيت ذخيره حرارتي بالا يا اتلاف حرارتي پايين در اين دسته از مصالح هوشمند جاي نمي گيرند.اولين استفاده كننده مصالح PCM سازمان NASA در سال 1960 ميلادي بود كه از اين مصالح با توجه به كاربردهاي ويژه آن در پروژه هاي فضايي استفاده نمود .

کاربرد موادهوشمند[ویرایش]

اهمیت مواد هوشمند هنگامی مشخص می‌شود که نقش آنها را در ایجاد سیستم‌های سازگارتر در نظر آوریم. این مصالح اساس کار سایر سیستم‌های حسگر، سازگار و کنترل شده را تشکیل می‌دهند. هدف نهایی، ساخت موادی با هوشمندی مواد موجود در طبیعت است. با ایجاد خواص مورد نظر در سطح مولکولی، می‌توان مواد ابر هوشمند ساخت که قادرند نقش نظام‌های هوشمند موجود را ایفا، کنند. یک سیستم ساختمانی هوشمند پیشرفته می‌تواند علاوه بر کنترل سیستم ایمنی، انتقال بار، گرمایش، تهویه مطبوع و HVAC اثر بارهای باد و زلزله را اندازه‌گیری نموده و سیستم‌های ضد ارتعاش را در مقابل نیروهای محرک خارجی به کار اندازد. با عرضه مواد هوشمند توانمندی‌ها و امکانات نو در اختیار مهندسان و طراحان قرار خواهد داد. با پیشرفت‌های اخیر در این زمینه برای ایجاد سازه‌های هوشمند مناسب نیازهای امروز و رو به رشد آینده باید چشم دوخت. از مهمترین مصالح هوشمند موجود در صنعت ساختمان می‌توان به بتن و شیشه هوشمند مورد کاربرد در ساختمان‌ها اشاره کرد. در ادامه چند نمونه از مواد هوشمند رایج در نمای ساختمان به صورت موردی بررسی می‌گردد.[۱۴]

شیشه هوشمند[ویرایش]

در سه دهه آخر قرن ۲۰ تغییرات وسیعی در صنعت شیشه ایجاد شد. در دهه ۶۰ و ۷۰ افزودن رنگ‌هایی برای کاهش اتلاف حرارتی و خیرگی مرسوم شد. این روند در سال‌های بعد به ایجاد فیلم‌های شفاف شیشه از اکسید فلزات، فیبر شیشه، واحدهای رزینی، تیوب‌های اکرلیک، کریستال‌های مایع، ائروژل‌ها و شیشه کاری کرموژنیک منجر شد. این شیشه‌ها به صورت دینامیکی با شرایط اقلیمی متغیر خارجی و نیازهای ساکنین تطبیق داده می‌شود. ایجاد این سیستم‌ها گام بلندی به سمت طراحی پوسته پایدار ساختمان است که نور در آن فاکتور اساسی بوده و علاوه بر کاهش مصرف انرژی، شفافیت و آسایش را به همراه دارد.[۱۵]

شیشه‌های ترموکرومیک[ویرایش]

با استفاده از پوشش‌هایی از مصالح ترموکرومیک می‌توان نوعی شیشه هوشمند ساخت که بدون مسدود کردن نور، گرما را سد می‌کند. توانایی پوشش برای تغیر وضعیت بین جذب و انعکاس نور به معنی استفاده از مزایای گرمایش خورشید در شرایط زمستانی و انعکاس در دماهای بالاتر و جلوگیری از گداختگی فضاهاست. ضمن آنکه در هر دو حالت نور مریی مطلوب جهت روشنایی فضا وجود دارد.

شیشه‌های الکتروکرومیک Electrochromic[ویرایش]

در این سیستم (EC)، واحد شیشه با استفاده از فیلم‌های شفاف با ضخامت ۲۰۰ یا ۳۰۰ نانومتر با شدت‌های رنگی متفاوتی در طیف، مرئی از شفاف تا آبی تیره تغییر می‌کند. واحد شیشه برای تغییر میزان شفافیت مطلوب با توجه به مقادیر مختلف انتقال حرارتی به جریان برق متصل می‌شود. پس از قطع جریان، تغییر حالت نوری حفظ می‌شود و نیازی به جریان مداوم برق نیست. وقتی که رنگ شیشه تیره می‌شود تابش حرارتی کاهش یافته و بیشتر اشعه عبوری در طیف مادون قرمز فیلتر می‌شود.

شیشه‌های گازوکرومیک Gasochromic[ویرایش]

سیستم گازوکرومیک GC از سه قسمت اصلی تشکیل شده است: یک واحد شیشه عایق شده گازوکرومیک IGU یک فیلم ازWO3است. با قرارگرفتن فیلم GC در معرض فشار ضعیف هیدروژن به رنگ آبی درمی آید وانتقال مرئی رااز۶۷تا۱۶وبه طورمشابه انتقال انرژی خورشیدی ۶۰تا۱۲ کاهش می‌دهد.[۱۶]

شیشه‌های خود شو یا Self Cleaning[ویرایش]

پس از یک تحقیق ۴ ساله توسط محققان شرکت پیلینگتون و چندین شرکت بزرگ سازنده شیشه در نقاط مختلف دنیا ساخته شدند. شیشه‌های خود شستشو در سطوح پایین هوشمندی قرار می‌گیرند. در فرایند ساخت این شیشه بر روی سطوح آن پوششی شفاف از نوع سخت اعمال می‌شود که با انجام یک فرایند شیمیایی باعث عدم اتصال مواد آلی و ذرات آلودگی چسبنده به شیشه می‌شود. شیشه‌های خود شو با استفاده از دو فرایند همزمان باعث تمیز نگه داشتن سطح شیشه می‌شوند:

الف- به علت اینکه لایه روی سطح شیشه، خاصیت فوتوکاتالیک (استفاده از نور برای انجام واکنش (دارد، باعث از بین بردن اتصال آلودگی‌های موجود روی سطح شیشه با شیشه می‌شود.
ب- خاصیت دوم این روکش که همزمان با خاصیت فتوکاتالیک به وسیله نورUV فعال می‌شود. خاصیت هیدروفیلیک (آب دوستی) است. این ویژگی باعث می‌شود که آب روی سطح شیشه به صورت ورق پخش شود بنابراین به راحتی روی سطح شیشه جاری و پخش می‌شود و سطح شیشه را تمیز می‌کند.[۱۷]

پوشش خود تمیز شونده اتیلن تترافلوئور اتیلنETFE[ویرایش]

بیش از بیست و پنج سال است که فویل‌ها برای مسقف کردن سازه‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. امروزه این سیستم ابتکاری که در آن شفافیت و وزنِ سبک با ویژگی‌های عایق کاری بسیار عالی و طول عمر زیاد ترکیب شده و در توسعهٔ معماری، پیشگام است.[۱۸]

منابع[ویرایش]

  1. A. Srinivasan, Smart biological systems as models for engineered structures, Materials Science and Engineering: C, vol. 4, no. 1, pp. 19–26, March 1996.
  2. جهانس، رافائل، «مواد و مصالح هوشمند»، معماری و ساختمان، شماره 14، 116-119، تهران1386
  3. جهانس، رافائل، "مواد و مصالح هوشمند"، معماری و ساختمان، شماره 14، 116-119، تهران1386
  4. Axel Ritter, Germany
  5. توراني، احمدرضا، آينده فن آوري ذرات بنيادين در معماري،معماري و ساختمان، شماره 16 ، تابستان 1387
  6. Smart Materialsin Architecture, Interior Architecture and Design", Birkhauser Switzerland.
  7. مفیدی مجید، روشن ضمیر، شیما،1388"پوسته هوشمند"، آبادی، شماره63، ص 128-133، تهران، 1388
  8. افشاری بصیر، نفیسه، افشاری بصیر، محمد رضا، " ساختمان‌های هوشمند گامی بسوی فناوری نوین در ساخت "، دومین کنفرانس بین‌المللی معماری و سازه دانشگاه تهران،1390
  9. مفیدی مجید، روشن ضمیر، شیما،1388"پوسته هوشمند"، آبادی، شماره63، ص 128-133، تهران، 1388
  10. Ritter, Axel, (2007). "Smart Materials in Architecture, Interior Architecture and Design", Birkhauser, Switzerland.
  11. Myer, Kutz, (2002). “Handbook of Material Selection” John Wiley & Sons, Inc., N.Y.
  12. گلابچی، محمود؛ تقی‌زاده، کتایون،1390" نانو فناوری در معماری و مهندسی ساختمان"، انتشارات دانشگاه تهران، چاپ اول، تهران
  13. Addington, D. Michelle; Schodek, Daniel L. (2005). "Smart Materials and Technologies for the Architecture and Design Professions", Architectural Press/Elsevier: Oxford.
  14. علیخانی، هادی، (1380) «پنجره‌های هوشمند»، اولین همایش بهینه‌سازی مصرف سوخت در بخش ساختمان، جلد دوم، ص 107-101، تهران 1384
  15. علیخانی، هادی، (1380) «پنجره‌های هوشمند»، اولین همایش بهینه‌سازی مصرف سوخت در بخش ساختمان، جلد دوم، ص 107-101، تهران 1384
  16. جهانس، رافائل، «مواد و مصالح هوشمند»، معماری و ساختمان، شماره 14، 116-119، تهران1386
  17. رضایی، رویا، «شیشه‌های خود شو»، معمار، شماره 47، ص 96-97، تهران، 1386
  18. "کاربرد پوشانه‌های ETFEدر ساخت پوسته‌های اقلیمی و هوشمند"،) 1390)، دسترسی از سایت: