Akilli malzemeler ziya aghamaliyev

1. Akıllı Malzemeler.

Akıllı malzemeler, kimyasal bileşimi ve fiziksel durumu değişen malzemeler sınıfıdır; basınç, sıcaklık, nem, pH, elektrik veya magnetik alan gibi dış etkenlerle (uyarıcı) önemli ölçüde değişebilen bir veya daha fazla fiziksel (optik, magnetik, elektrik, mekanik) veya fizikokimyasal (reolojik) özelliklere sahiptirler [1].

Malzeme biliminde alışılmış anlayış, malzemelerin kullanım süresince mümkün olduğunca niteliklerini korumasına yöneliktir; malzeme niteliklerinin değişmesi genellikle dış uyaranlar sonucu bozulma (çürüme, korozyon, göçme vb.) ile ilişkilendirildiğinden istenmeyen bir durum olmaktadır. Malzemeden kullanım süresi boyunca değişime uğramaması dışında bir beklentisi olmayan alışılmış (klasik) malzeme anlayışının aksine, akıllı malzeme anlayışında malzemeden kullanım sırasında dış uyaranlara karşı işlevlerine yardımcı olacak faydalı nitelik değişimleri yapması beklenmektedir. “Bir anlamda tüm malzemelerin belli bir derece akıllığı söz konusudur. Örneğin; ısıtıldıklarında genişlerler veya daha kolay işlenirler, bazılarının ısıtılması ile iletkenlikleri artar. Ancak malzemeyi gerçekten akıllı yapan bu tip değişimlerin malzemenin dizaynı ile ortaya çıkmasıdır”. Bu nedenle akıllı malzemeler aslında tasarlanmış malzemelerdir [2].

Akıllı malzemelerin keşifleri yaklaşık 60 yıl öncesine dayanmaktadır ancak mühendislik ve ticari alanlardaki uygulamaları yeni bir akımdır.1990'lı yıllardan milenyuma geçişte, bugünkü haline gelmek için artan bir hızla gelişimini sürdürmüştür. Akıllı materyallerin hikayesi, 19. yüzyılın sonlarında Curie kardeşlerin Kuvartz ve Rochelle tuzu da dahil olmak üzere birçok doğal malzemenin ilginç özellikler sergilediğini keşfetmesiyle başlamıştır. Bu türden özel malzemelere olan ilgi, 20. yüzyılın başında, yeni icatların temelini atan I. Dünya Savaşı'nın başlamasıyla artmıştır. İkinci Dünya Savaşı, yeni malzemeler ve cihazlarda daha da ilerlemeyi teşvik etmiştir. Bu ilerlemeler, radyo gibi iletişimde yeni buluşlara ve kayıt cihazları için fonograf kartuşları gibi diğer uygulamalardır. Örneğin; 1960'ların başında, Donald Stookey, "Corning Camı" adlı, ışığa maruz kaldığında kararan ve ışık geri çekildiğinde rengi açılan bir cam geliştirmiştir. 1970'lerde NASA, yapısal malzemelerdeki potansiyel hataları, çatlaklar, yorgunlukları veya aşırı gerilimleri algılayabilen ve gösteren materyaller üzerine araştırma yapmaya başlamıştır. Fikir, hava hızı, sıcaklık ve basınç gibi havacılık koşullarını algılayabilen ve potansiyel arızanın erken göstergelerini belirleyebilen, akıllı kaplamaları olan uçaklar yaratmaktır [3].

Bu gruptaki malzemeler, birbirine bağlı fakat farklı işlevleri olan (mekanik, elektriksel, magnetik, vb.) özelliklerinden dolayı, ve bazı dış etken sensörleri gibi, veya bir kontrol sinyali ile çalıştırıldığında belirli bir eylemi gerçekleştiren aktuatörler gibi malzemelerin kullanılmasına izin verdiği için ‘akıllı’dır. Genel bir kural olarak, dış etkenlere tepki fonksiyonu her iki durumda da doğrusal değildir. Bazı akıllı malzemeler, harici uyaranlara bağımsız olarak tepki verebilir (ör. basit sıcaklık kontrol cihazlarında bi-metal levhalar) [1].

Akıllı malzeme alanında henüz sınırları kesin hatlarla çizilmiş akademik ya da ticari bir sınıflandırma sistemi bulunmamaktadır. Bu sebeple en geniş ölçekte olarak akıllı malzemeler 3 ana gruba bölünebilir:

• Piezoelektrik Malzemeler

• Şekil Hafızalı Alaşımlar (Shape Memory Alloys; SMAs)

• Magnetostriktif Malzemeler [4].