مواد هوشمند به آن دسته از مواد گويند که مي توانند محيط و شرايط اطراف خود را درک نمايند و به آن واکنش نشان دهند. هم اکنون فلزات و کامپوزيت هاي هوشمند در موارد بسياري کاربرد و جايگاه خود را در صنعت پيدا کرده اند. براي مثال امروزه از فلزي به نام نيتينول (ترکيبي از نيکل و تيتانيوم) در ساخت فريم عينک ها استفاده مي شود که بعد از خم شدن مجدد به شکل اوليه بر مي گردد و سبب مي شود که شکل فريم عينک هميشه مانند روز اولي باشد که خريداري شده است. اين تنها يک مثال از اين دسته مواد است که حاصل تحقيقات ناسا مي باشد. در حال حاضر کامپوزيت هاي حافظه دار به دو دسته فلزي (آلياژي) و پليمري تقسيم مي شوند. در اينجا به نحوه عملکرد نيتينول به عنوان يک آلياژ حافظه دار و نيز کاربرد آن در زندگي روزمره اشاره مي کنيم.
قبل از هر مطلب لازم است که متذکر شويم که آلياژهاي حافظه دار دو ويژگي دارند: يکي اينکه آنها تا حدودي الاستيک هستند و ديگر آنکه حافظه دار هستند يعني قابليت ذخيره سازي انرژي مکانيک و نيز آزاد سازي آن را دارا هستند. درست مانند آب که در دماهاي مختلف از حالتي به حالت ديگر تبديل مي شود اين دسته از فلزات نيز به علت اينکه مولکول ها در آنها قابليت چيده مان مجدد دارد (البته آنچه که باعث مي شود تا مولکول ها در کنار هم باقي بمانند و حالت جامد را حفظ کنند متفاوت است) قابليت بازگشت به شکل اوليه را دارند. حال ببينيم اين فلزات حافظه دار چگونه عمل مي کنند: عاملي که سبب تغيير شکل فلز و يا بازگشت به شکل اوليه خود مي شود، اختلاف ساختار مولکولي در هر فاز است. در شکل پايين سمت چپ، فلز حافظه دار را در حالتي که شکل اوليه خود را در دماي اتاق دارد را نشان مي دهد. زماني که بار اعمال مي شود فلز تغيير شکل مي دهد. سپس به محض برداشته شدن باز و کمي گرما مولکول ها به شکل يک ساختار سخت در مي آيند به گونه اي که به يک ساختار با شبکه اي متفاوت مبدل مي شوند. اما هنوز وضعيت قرارگيري مولکولي معمولي است و همان ساختار فيزيکي در مقياس ماکرو وجود دارد.

با توجه به اينکه اين دسته از فلزات زيست سازگار (سيستم ايمني به آنها عکس العمل نشان نمي دهد) هستند و از ويژگيهاي مکانيکي قابل قبولي (مقاوم در برابر خوردگي) برخوردار هستند در ساخت ايمپلنت ها و پليت هاي (کاشتني‌ها) ارتوپدي در موارد شکستگي ها قابل استفاده هستند. شايد بدانيد که در شکستگي هاي استخوان هاي صورت از پليت هاي ويژه اي استفاده مي شود تا استخوانهاي صورت را طي دوره شکستگي در کنار هم نگه دارد. در گذشته از پليت هايي از جنس استيل براي اين کار استفاده مي شده است . در ابتدا ممکن است که استخوان درست لب به لب هم و در کنار هم قرار گيرند اما به مرور اين وضعيت از دست مي رود که در نهايت سبب به تاخير افتادن جوش خوردن شکستگي مي شود. با ظهور آلياژ هاي حافظه دار و کاربرد آنها در ساخت پليت ها اين مشکل رفع شده است. امروزه جراحان از فلزهاي حافظه‌دار به جاي استيل استفاده مي کنند به اين طريق که ابتدا فلز را کمي سرد مي کنند و سپس در محل نصب مي کنند. در اثر دماي بدن مقداري فلز گرم مي شود و به اين طريق پليت فشار لازم جهت در کنار هم نگهداشتن قطعات شکستگي را حفظ مي کند و سبب مي شود تا استخوان در حداقل زمان ترميم شود.

مشکلي که در طراحي اين نوع پليت ها وجود داشت مربوط به تنظيم فشار مناسب و مطلوب است. براي مثال اينکه چه مقدار فلز بايد تغيير شکل داده شود تا کشش لازم را ايجاد کند خود جاي بررسي دارد. در اينجاست که فناوري نانو وارد عرصه شده تا به تغيير نحوه قرار گيري اتم ها در ترکيبات کمک کند. هم اکنون گروه هاي تحقيقاتي در حال انجام مطالعه بر روي اين تنظيم اين مکانيزم با کمک فناوري نانو مي باشند.
منبع:nanoclub.ir
/س