Intelligenter Werkstoff

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Unter Intelligenten Werkstoffen oder auch Smart Materials werden in einer engen Definition Festkörper, Flüssigkeiten und Gase verstanden, die selbständig, ohne eine Regelung von außen, auf verändernde Umweltbedingungen (z. B. einer Temperaturerhöhung, einer mechanischen Belastung, einer Änderung der pH-Wertes) reagieren. In einer breiter angelegten Definition lassen sich unter intelligenten Werkstoffen auch Materialien subsumieren, deren Eigenschaften durch die aktive Zufuhr einer Energie (z. B. elektrische Spannung, Temperaturerhöhung) beeinflusst werden können.

Sowohl der engen als auch der breiten Definition gemein ist, dass beinahe sämtliche Werkstoffe den intelligenten Werkstoffen zugeordnet werden müssten. Ergänzt werden müssen die obigen Definitionen daher mit dem Zusatz, dass die Eigenschaftsveränderung, ob nun selbständig erfolgt oder aktiv herbeigeführt, in einer dem Zweck dienlichen Art und Weise erfolgt.

Beispiele intelligenter Werkstoffe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Als Beispiele für intelligente Werkstoffe können elektro-/magneto-/optorheologische Materialien, Piezoelektrika, OLEDs, Mikro-/Nanokapseln, Chromogene Materialien (elektrochromer, photochromer und thermochromer), Hydrogele, Kohlenstoffnanoröhren, Formgedächtnislegierungen und Formgedächtnispolymere sowie elektrostriktive und magnetostriktive Materialien aufgeführt werden.

Anwendungsbeispiele[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Anwendung in der Praxis finden intelligente Werkstoffe z. B. in der Automobilindustrie. Magnetorheologische Flüssigkeiten werden beispielsweise in Stoßdämpfern eingesetzt, deren Dämpfungseigenschaften aktiv eingestellt werden können oder sich selbst den Straßenbedingungen anpassen. Piezoelektrika sowie Formgedächtnislegierungen kommen in Aktuatoren zum Einsatz. Ein weiteres relevantes Einsatzfeld von Formgedächtnislegierungen ist die Medizintechnik. Chromogene Materialien werden in Fensterscheiben eingesetzt, welche sich im Falle elektrochromer Materialien aktiv verdunkeln lassen und im Falle photo- oder thermochromer Materialien selbständig bei Sonneneinfall ihre Transparenz verändern. Auch im Flugzeugbau gibt es einige F&E-Programme, wie z.B. das Morphing Aircraft Structures und das Smart Wing Programm der DARPA und NASA, bei denen Intelligente Werkstoffe verwendet werden.[1][2]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • A. Ritter: Smart materials - in Architektur, Innenarchitektur und Design. Birkhäuser, Basel 2007, ISBN 978-3-7643-7326-9.
  • D. M. Addington, D. L. Schodek: Smart materials and technologies - for the architecture and design professions. Elsevier, Amsterdam 2007, ISBN 978-0-7506-6225-3.
  • Inderjit Chopra, Jayant Sirohi: Smart Structures Theory. Cambridge University Press, Cambridge 2013, ISBN 978-0-5218-6657-6.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. DARPA's Smart Wing Program dnc.tamu.edu; pdf navy.mil
  2. Buck Rogers, Watch Out! science.nasa.gov abgerufen am 14. April 2011