عصر اجسام هوشمند | از سازگاری تا خودترمیمی و موادی که به‌راحتی تغییر می‌کنند

همشهری آنلاین – یکتا فراهانی: وقتی فکر می‌کنید یک میز یا ساختمان فقط یک جسم بی‌تغییر است، تصور کنید ماده‌ای باشد که در برابر نور، گرما، فشار یا رطوبت واکنش نشان دهد؛ خود را ترمیم کند یا عملکردش را با شرایط جدید سازگار کند. مواد هوشمند دقیقاً همان چیزی هستند که دانشمندان و مهندسان امروز روی آن دست گذاشته‌اند و طبق گزارش فناوری‌های نوظهور، این گزینه یکی از عناصر کلیدی انقلاب آینده است.

اجسام زنده پیرامون ما!

این مواد می‌توانند در ساخت ساختمان‌ها، پوشاک هوشمند، ابزار پزشکی و حتی فضا و زیرساخت‌های شهری نقش اساسی ایفا کنند. اکنون زمان آن رسیده است به دنیایی نگاه کنیم که در آن اجسام اطراف ما زنده‌اند و پاسخ می‌دهند؛ نه منفعل، بلکه فعال و باهوش.

مواد هوشمند یا سازگار، موادی هستند که بر اثر تحریک‌های محیطی مانند دما، فشار، نور یا رطوبت، رفتار فیزیکی یا شیمیایی‌شان را تغییر می‌دهند. مثلاً وقتی دما بالا می‌رود، شکلشان تغییر می‌کند؛ یا وقتی خطی روی آن‌ها ایجاد شود، خود را ترمیم می‌کنند.

بیشتر بخوانید:

ساخت اشیای هوشمند

ترکیبی از پلیمرهای خاص، نانوذرات و شبکه‌های فعال که قابلیت حسگری و پاسخ‌دهی دارند. مهندسان در داخل این ساختارها مواد حسگر و عملگر می‌گنجانند، به‌گونه‌ای که ماده بتواند ورودی محیط را دریافت کند و خروجی متناسب نشان دهد.

کاربردها؛ از ساخت‌وساز تا پزشکی

ساختمان‌های خودتنظیم‌کننده حرارت: نماهایی که بر اثر تابش خورشید باز می‌شوند یا بسته می‌شوند تا دما را کنترل کنند.

پوشاک تطبیقی: لباس‌هایی که بر اثر تغییر محیط، عایق‌بندی خود را تنظیم می‌کنند یا تهویه هوشمند ارائه می‌دهند.

ترمیم خودکار: موادی که پس از ترک یا آسیب جزئی، با تلقیح مواد یا فعال‌سازی مکانیزم ترمیم، آسیب را رفع می‌کنند.

تجهیزات پزشکی: پروتزها یا ایمپلنت‌هایی که به بدن واکنش نشان می‌دهند، تغییر شکل می‌دهند یا آزادسازی دارو کنترل‌شده دارند.

مزایا و چالش‌ها

مزایا:

کاهش هزینه نگهداری به‌واسطة خودترمیمی

صرفه‌جویی در انرژی با تنظیم خودکار

عمر طولانی‌تر سازه‌ها

پویایی و تطبیق بیشتر به محیط

چالش‌ها:

پیچیدگی در طراحی و تولید

دوام عملکرد در زمان بلندمدت و هزینه بالا

کنترل دقیق واکنش‌ها (تا ماده خطا نکند)

آینده مواد هوشمند

تحقیقات فعلی روی ترکیب مواد هوشمند با فناوری‌هایی مثل رابط مغز و ماشین، اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی متمرکز است. مواد آینده ممکن است تصمیم‌گیرنده باشند، خودانگیخته عمل کنند و بخشی از شبکه‌های وابسته باشند.

مواد هوشمند و زنده

مواد هوشمند، دروازه‌ای به دنیایی هستند که در آن اجسام اطراف ما می‌توانند احساس کنند، پاسخ دهند و حتی خود را بازسازی کنند. در دهه‌های آینده، این مواد نه‌تنها سازه‌ها، بلکه زندگی روزمره ما را متحول خواهند کرد.

اگر بشر بتواند چالش‌های فنی و هزینه‌ای را پشت سر بگذارد، ممکن است آینده‌ای را شاهد باشیم که «ماده بی‌جان» دیگر معنایی ندارد و همه چیز زنده، فعال و واکنش‌پذیر است.