Materiały funkcjonalne – właściwości i inżynieryjne aplikacje
Materiały funkcjonalne, znane jako również materiały inteligentne, będą przedmiotem lekcji festiwalowej. Tymi terminami określa się materiały, które zmieniają swoje cechy, właściwości lub kształt pod wpływem zmian czynników zewnętrznych. 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 zjawiska, których przebieg można kontrolować. Daje to możliwość ich zastosowania w wielu dziedzinach techniki. 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, magnetostrykcyjne, ciecze magnetoreologiczne i stopy z pamięcią kształtu.
Lekcja będzie podzielona na 2 części. Pierwsza będzie miała charakter krótkiego wprowadzenia w świat materiałów funkcjonalnych wraz z omówieniem podstaw ich działania. W drugiej będą przedstawione proste układy eksperymentalne z wykorzystaniem tych materiałów, w których będą wywoływane, obserwowane i rejestrowane oddziaływania na czynniki zewnętrzne. Doświadczenia będą dotyczyć materiałów piezoelektrycznych, cieczy magnetoreologicznej i stopów z pamięcią kształtu. Uczniowie będą mogli samodzielnie kontrolować parametry wpływające na zachowanie się materiałów inteligentnych oraz obserwować ich rezultaty.
