Naujienos

Iš ciklo „Mokslas visuomenei“ akad. Algirdo Vaclovo Valiulio paskaita „Ypatingų savybių ir išmaniosios medžiagos“

2020 05 13

Lietuvos mokslų akademijos (LMA) skyrius „Mokslininkų rūmai“ ir Technikos mokslų skyrius gegužės mėn. buvo planavę surengti ciklo „Mokslas visuomenei“ renginį Vilniaus technologijų ir dizaino kolegijos Statybos fakulteto studentams. Su šia kolegija skyriai bendradarbiauja jau keletą metų. Ten vyksta LMA mokslininkų susitikimai su studentais, jiems skaitomos paskaitos, pristatomos mokslo naujienos, dalyvaujama mokslo konferencijose. Šį kartą pakvietėme akademiką prof. habil. dr. Algirdą Vaclovą Valiulį  paskaityti paskaitą „Ypatingų savybių ir išmaniosios medžiagos.“ Dėl koronaviruso pandemijos karantino tegalime pasiūlyti šios paskaitos elektroninę versiją. Pateikiame trumpą  akad. A. V. Valiulio paskaitos anotaciją ir pridedame paskaitą su skaidrėmis.

Ypatingų savybių ir išmaniosios medžiagos
Akad. Algirdas Vaclovas Valiulis

Technologijos yra nuolat kintantis ir tobulėjantis mūsų civilizacijos pagrindas. Materialiąsias technologijas sudaro pirmapradės ir daugiapradės technologijos. Pirmapradės technologijos produktai – tai pirmieji žmonių sukurti daiktai – paprastieji įnagiai, kuriems pagaminti prireikė tik žmogaus proto, fizinių pastangų ir paprastų, aplinkoje randamų medžiagų. Daugiapradė technologija – tai technologija, sukurta pasitelkiant kitas technologijas ar technikos įrankius, remiantis žmonių sukauptais įgūdžiais ir turimomis žaliavomis.

Technologinė raida visais laikais buvo susijusi su medžiagų naudojimo pokyčiais (akmens, bronzos, geležies amžiais). Iki šiol labiausiai žinomos inžinerinės medžiagos ir konstrukcijos buvo „neprotingos“, nes pasižymėjo ribotomis reagavimo į išorinius dirgiklius savybėmis. „Neprotingų“ medžiagų ir konstrukcijų elgsena kontrastuoja su gamtos pasauliu, kuriame gyvūnai ir augalai turi aiškią gebą realiu laiku prisitaikyti prie aplinkos. Gamtoje sistemose ir struktūros geba suvokti savo aplinką, apdoroti šiuos duomenis ir reaguoti. Pavyzdžiui, lapų paviršiai seka saulės spindulių kryptį ir pasisuka jų atžvilgiu optimaliu kampu.

Dirbtinių išmaniųjų medžiagų istorija prasidėjo pirmoje XX a. pusėje, kai 1932 m. aukso-kadmio lydinyje buvo pastebėtas „išmanus“ struktūros virsmas. 1938 m. faziniai virsmai nustatyti vario-cinko žalvaryje, o 1962 m. nikelio-titano lydiniuose atrastas formos įsiminimo efektas. Po to buvo rasta daugybė kitų lydinių, o vėliau ir polimerų sistemų, turinčių formos įsiminimo savybę.

Šiandiena žmogaus sukurtų išmaniųjų medžiagų sąraše yra keramika, hibridiniai kompozitai, formą įsimenantys lydiniai, geliai, klijai, polimerai, magnetoreologiniai skysčiai, elektroreologinės medžiagos, nanovamzdeliai ir daugelis kitų įvairų medžiagų. Šios medžiagos reaguoja į temperatūros, drėgmės, rūgštingumo (pH), elektrinio ir magnetinio lauko bei kitus pokyčius. Keičiantis savybėms, jos gali prisitaikyti prie aplinkos, suteikti informacijos apie medžiagos struktūrinius ir aplinkos pokyčius. Šiandiena išmaniosios medžiagos naudojamos daugybėje sričių: medicinoje (vaistų tiekimo sistemos, sveikatos stebėjimas), skaidulinėje optikoje, nanomatmenų inžinerijoje, vibracijų kontrolėje ir kitur. Ypač paklausios išmaniosios medžiagos šiuolaikinėje mechatronikoje. Medžiagų jutimas ir reagavimas vyksta  atominiu ar molekuliniu lygmeniu. Reikalinga funkcija yra integruojama pačioje konstrukcinėje medžiagoje. Pavyzdžiai: medžiagos ar konstrukcijos, turinčios optinių skaidulų jutiklius, gali sekti tiltų, užtvankų, orlaivių apkrovų kitimą ir deformacijų kaupimąsi. Kitose konstrukcijose, turinčiose  pjezokeraminių, elektrostrikcinių, magnetostrikcinių  ir kitokių pavarų, realiame laike  valdomos vibracijos ir deformacijos. Išmaniąsias medžiagas panaudojus maisto pakuotėse, galima sekti jo saugų laikymą, o jų pridėjus į dažus, galima greičiau pastebėti metalinių paviršių koroziją.

Išmaniųjų medžiagų ir technologijų pasaulis labai įvairus, o jam giliau pažinti reikia fizikos, chemijos, inžinerijos ir kitų žinių. Pateiktoje paskaitoje žinios apie šias medžiagas ir jų naudojimą pateikiamos populiariai, nereikalaujant gilesnių fizinių mokslų žinių, tačiau  padedant susivokti šioje technologinių pasiekimų srityje.

Žiūrėkite paskaitos skaidres