تحقیق جامع با عنوان مواد هوشمند و کاربرد آن در صنعت و ساخت

جزئیات و دریافت

قسمتی از متن:

       مواد هوشمند زمینه ای بسیار گسترده از علم بشر می باشدکه در دنیای امروزی در زمره یکی از علوم مطرح و کارساز به حساب می آید و میتوان گفت که تکنولوژی این مواد در محدوده مواد با تکنولوژی برتر  قرار دارد که  به عنوان مثال می توان به نقش کلیدی این مواد در طراحی سنسورها،محرکه ها،دمپرها،ترنسدیوسرها،عملیات کنترل اطلاعات و ... اشاره کرد.هر شاخه ای از مواد هوشمند هم اکنون در مرحله ای از پیشرفت و تجاری شدن میباشد.مثلا پیزوالکتریکها،سرامیکهای الکتریکی،پلی مرهای سرامیکی،آلیاژهای حافظه دار همه اینها شاخه های گسترده ای از مواد هوشمند میباشند که در دنیای امروزی از لحاظ اقتصادی جا افتاده شده و بیشتر مهندسین و مردم  بسته به نوع کارشان با آنها آشنایی داشته و یا سرو کار دارند. شاید به جرأت بتوان گفت که یکی از شاخه های پرکاربرد مواد هوشمند، صنعت ساخت و تولید میباشد.

در این  نوشتار سعی شده تا قبل از هر چیز به تعریفی کلی و جامع نسبت به مواد هوشمند پرداخته شده و مطالبی در رابطه با  خواص ،ویژه گیها ،نحوه عملکرد و کاربردهای چند نوع از معروفترین و پر کاربردترین مواد هوشمند اشاره شود.

با توجه به زمینه تحصیلی نگارنده، سعی گردیده تا این مطالب دارای دید فنی بوده و در قسمت کاربردها نیز عمدتا کاربردهای مواد هوشمند در زمینه ساخت وتولید در نظر است با این حال گاها نیز سعی گردیده برای درک بهتر مفاهیم و مکانیزمها به ذکر مثالهایی در رابطه با سایر زمینه های مهندسی و پزشکی پرداخته شود.  

در فصل اول تعریف کلی و جامعی از مواد هوشمند ارائه شده و  سعی شده است تا کلیه تقسیم بندی ها و کاربردها به صورت جامع مطرح گردد.هم چنین در فصول دوم الی ششم به معرفی پنچ نوع از معروفترین و پرکاربردترین و تجاری ترین مواد هوشمند پرداخته و نهایتا در فصل هفتم به کاربرد مواد مذکور در پروسه های ساخت پرداخته شده است.

فهرست مطالب

چکیده

فصل اول :مواد هوشمند

1-1تاریخچه مواد هوشمند

1-2تعريف مواد هوشمند

1-3 ساختار مواد هوشمند

1-4 موارد کاربردی مواد هوشمند

 1-5 خصوصیات مورد نیاز در مواد هوشمند

1-6 سازه های هوشمند

1-7 چشم انداز آينده مواد هوشمند

1-8 انواع مواد هوشمند

1-8-1 نوع اول

1- 8-2 مواد هوشمند نوع دوم

فصل دوم :مواد با حافظه شکلي

2-1آلياژهاي حافظه‌دار

2-2 ساختار آلیاژهای  حافظه دار

2-3 كريستالوگرافي مارتنزيتي

2-4 خصوصیات کلی استحاله مارتنزیتی

2-5 رفتار ترمومكانيكي

2-6 خاصيت ارتجاعي كاذب

2-7 اثر حافظه دار يك طرفه و دو طرفه

2-7-1 اثر حافظه دار يك طرفه

2-7-2)اثر حافظه دار دو طرفه

2-8 كاربرد های آلیاژهای حافظه دار

2-9 انواع آلیاژهای حافظه دار و خواص مربوط به آنها

2-10 كاربردهاي آلياژهاي حافظه‌دار

فصل سوم :پیزوالکتریک

3-1 تاریخچه و تعریف مواد پیزوالکتریک

3-2 كاربردهای پیزوالکتریکها

3-3 فرايند توليد پیزوالکتریک

3-4 تحليل و بررسی

فصل چهارم پيروالكتريک

4-1تعریف پيرو الكتريك

4-2 رابطه مابين فرو، پيزو و پيروالكتريسيته

4-3 سنسورهای مادون قرمز

4-4 آشکار سازهای مادون قرمز پیروالکتریک (PIR)

4-5 كنترل آلودگي

4-6 تصوير برداري حرارتي

فصل پنجم :پلیمرهای هوشمند

5-1 معرفي پلیمرها هوشمند

5-2تقسیم بندی پلیمرهای هوشمند

5-2-1 پليمرهاي فعال الكتريكي (EAP)

5-2-2 سيالات مغناطيسي و رئولوژيكي (MRF

5-2-3 سيالات الكتريكي رئولوژيكي (ERF

5-2-4 ژل‌هاي پليمري هوشمند

5-2-5 پليمرهاي با حافظه شكلي

5-2-6پليمرهايفتوولتايي

فصل ششم :سیالهاER

6-1 مخلوط های کلوئیدی

6-2 خاصیت

6-3 ساختار های هوشمند با سیالER

فصل هفتم :کاربردهای مواد هوشمند در پروسه های ساخت

7-1 کنترل  هوشمند ارتعاشات ابزار برشی

7-2 طراحی ابزار مخصوص برای ماشینکاری دقیق شفت ها بر روی ماشین های  CNC معمولی

7-3 افزایش عمر ابزار با استفاده از یک قطعه گیر هوشمند

7-3-1جلوگیری از شکست ابزار حین ماشینکاری قطعه

-3-2 ساده شدن کار تا حد بسیار زیاد برای اپراتور

7-3-3عملیات ساده و قابل اعتماد

7-3-4 پاسخ سریع

7-3-5 پیش بینی آینده

7-4 ابزار هوشمند برای کنترل پروسه سوراخکاری

7-5 فرو نشاندن ضربات در ماشینکاری با استفاده از خواص ارتعاشی غیر خطی سیال های.ER

7-6 پرداخت سطوح با کمک سیال های ER

پیوست

منابع

چکیده

 انگلیسی

فهرست اشکال

شکل(1-1) نحوه تکامل علم مواد در طول زمان 

شکل(1-2) تصور ناسا از يک هواپيماهاي هوشمند کهمي‌تواندبا تغيير شکل در شرايط مختلف به صورت بهينه عمل کند.

شکل(1-3):در این شکل نیز با ارائه یک نمودار سعی داریم که مواد هوشمند را بهتر بشناسیم

جدول1- 1: انواع مواد کروميک

شکل(1-4): تغيير ساختار يک ماده فتوکروميک در برابر اشعه ماوراء بنفش

شکل (1-5): صندليهاي گرمايي از رنگهاي ترموکروميک استفاده مي‌کنند که بادماي بدن تغيير رنگ مي‌دهند و پس از مدتي به حالت ابتدايي بر مي‌گردند

شکل (1-6): کاغذ تورنسل در محيطهاي اسيدي و بازي

شکل (1-7) : نحوه عملکرد يک شيشه الکتروکروميک

شکل(1-8)چگونگی تغییر سطوح انرژی در اثر تابش نور

 شکل(1-9):یک قورباغه که با فشار دادن روشن می‌شود

شکل(1-10) مواد پیزو الکتریک و تولید الکتریسیته در اثر اعمال فشار

شکل(2-1) استفاده از آلیاژهای هوشمند در ساخت ایمپلنت ها

شکل(2-2) نمودار تغییر فاز  فلز نیتونل(Ni-Ti)

شکل(2-4) برش ناهمگن در مارتنزيت

شکل(2-5) ) مرز دوقلويي

شکل(2-6) بررسي پديده حافظه داري در تك كريستال آستنيت

شکل(2-11) خواص اصلی آلیاژهای هوشمند

شکل 2-12: نمايي از پيدا کردن شکل اوليه سيمهاي با حافظه شکلي به وسيله گرم کردن

شکل 2-13: برنامه‌ريزي سيمهاي با حافظه شکلي

شکل 2-14: ترکيب يک سيم ماهيچه‌اي، يک وزنه، يک باتري و کليدي که جريان را قطع و وصل مي‌کند

شکل 2-15: سيمهاي هوشمند به کمک يک برد الکترونيکي مي‌توانند باز و بسته شدن يک دست را نشان دهند

شکل 2-16: استفاده از سيمهاي ماهيچه‌اي براي باز و بسته کردن مسيرها

شکل(3-1) تغییر شکل در اثر وصل جریان و برعکس

شکل(6-1) مدل رفتار یک سیال ER  معمولی

شکل(6-2) پدیده ER  به صورت شماتیک

جدول شماره(6-1)

شکل(7-1)نمای شماتیک یک اکچویتور پیزو الکتریک

شکل(7-2)تابع پاسخ فرکانسی بین ولتاژ ورودی و نیروی خروجی اکچویتورپیزوالکتریک

شکل(7-3) مدل اکچویتور پیزوالکتریک

شکل(7-4) مدل ساده ابزار برشی به همراه اکچویتور

شکل(7-6) دیاگرام شماتیک سیستم

شکل(7-7) پیزو اکچویتور نصب شده بر روی ماشین تراش

شکل(7-8) نمای شماتیک سیستم قطعه گیر هوشمند

شکل (7-9) ساختار سیستم سوراخکاری خطی

شکل( 7-10)ابزار هوشمند سوراخکاری

شکل(7-11) ابزار سوراخکاری با سفتی قابل تنظیم

شکل (7-12)دیاگرام سماتیک سیستم

شکل (7-13)نمای شماتیک پرداخت سطح قطعه کار رسانا با کمک سیال ER

شکل(7-14)شکل گیری توده ساینده