Materiały inteligentne w inżynierii – rodzaje i zastosowania

Przedmiotem lekcji będą materiały inteligentne, nazywane również materiałami funkcyjnymi. Tymi terminami określa się takie materiały, które zmieniają swoje właściwości lub kształt pod wpływem zmian pewnych parametrów otoczenia. W zależności od rodzaju materiału, czynnikiem stymulującym taką reakcję może być zmiana temperatury, pojawienie się lub zmiana pola magnetycznego lub elektrycznego. Z kolei wymuszenie deformacji materiału może powodować efekty odwrotne, np. pojawienie się pola magnetycznego lub elektrycznego. Dzieje się tak, dlatego że w tych materiałach zachodzą wewnętrzne zmiany i można je kontrolować. Daje to możliwość zastosowania w wielu dziedzinach inżynierii. Choć część z tych materiałów jest znana od przeszło stu lat, to ciągle mają wysoki potencjał aplikacyjny i stale trwają prace nad ich udoskonalaniem. Do najbardziej powszechnych materiałów inteligentnych należą m.in. materiały piezoelektryczne, materiały magnetostrykcyjne, ciecze magnetoreologiczne i stopy z pamięcią kształtu.

Lekcja będzie podzielona na dwie części. Pierwsza część będzie miała charakter krótkiego wprowadzenia w świat materiałów inteligentnych wraz z  podstawową ilustracją ich działania. W drugiej części będą przedstawione proste układy  eksperymentalne z wykorzystaniem tych materiałów, w których będą wywoływane, obserwowane i rejestrowane oddziaływania na czynniki zewnętrzne. Doświadczenia pokazowe będą dotyczyć materiałów piezoelektrycznych,  cieczy magnetoreologicznej i stopy z pamięcią kształtu. Uczniowie będą mogli samodzielnie kontrolować parametry wpływające na zachowanie się materiałów inteligentnych oraz obserwować ich rezultaty.