UNIVERSITATEA OVIDIU CONSTANTAFACULTATEA DE CONSTRUCTIIStr Unirii 22 bis., CP 900524, ConstanaTel/fax: 0241 545 093SPECIALIZAREA: INGINERIA STRUCTURILOR DE CONSTRUCTII

PROIECT LA DISCIPLINA:MATERIALE AVANSATE IN CONSTRUCTII

TEMA: MATERIALE INTELIGENTE CU MEMORIA FORMEI

Indrumator:Sef lucrari dr. ing. Draghici Gabriela

Studenti:Hristu TiberiuSofron Alexandra

CUPRINSUL PROIECTULUI:1. Definitii, concepte2. Tipuri de materiale inteligente3. Materiale inteligente cu memoria formei4. Metode de obtinere5. Domenii de utilizare6. Bibliografie

1. DEFINITII, CONCEPTEIngineria este tiina sau arta de a produce cu economie i elegan aplicaii practice ale cunotinelor dobndite prin tiinele exacte .Principala reuit a aplicaiilor inginereti pe lng un design corespunztor, capabil s fac produsul respectiv ct mai atractiv este legat de capacitatea de-a funciona n mod corespunztor n cele mai variate condiii de exploatare. Din acest motiv, inginerul proiectant trebuie s ia n calcul scenariul celui mai nefavorabil caz, legat att de calitatea materialelor din componena produsului ct i de condiiile de exploatare ale acestuia.Pentru a elimina inconvenientele de mai sus, s-au cutat modaliti de creare a unor funcii de legtur ntre material i sistem, dup modelul sistemelor vii. Pornind de la ideea c sistemele vii nu fac distincie ntre materiale i structuri, s-a dezvoltat noiunea de sistem material inteligent.Conceptul de material inteligent deriva de la formele inteligente ale sistemelor (materialelor) naturale, adica organismele vii. Ca urmare, materialele inteligente sunt concepute ca materiale care indeplinesc functiile naturale de detectie (sensing), comanda (actuation), control si inteligenta (figura 1).

Figura 1. Set de structuriABDCE

A structuri adaptiveB structuri senzitiveC structuri controlateD structuri activeE structuri inteligente

Inteligena artificial, care poate fi modelat prin simulare pe calculator, implic cinci caracteristici de baz: 1-senzitivitatea; 2-impresionabilitatea (memorie); 3-modificabilitatea (adaptare i nvare); 4-activitatea (realizare de sarcini i aciuni); 5-imprevizibilitatea (posibilitate de abatere de la experiena anterioar). Spre deosebire de structurile convenionale care au doar rolul de-a suporta sarcinile statice i dinamice, structurile adaptive i pot modifica caracteristicile n funcie de solicitri, putnd face fa, de exemplu unor modificri de form.

Materialele inteligente (smart / intelligent materials) au proprietatea de a se auto-adapta la stimuli externi. Functiile acestor materiale se manifesta inteligent in functie de schimbarile mediului exterior (figura 2).

IntrareIesireMaterial activStimulRaspuns

Figura 2. Sub actiunea stimulilor externi, materialul inteligent (activ) se modifica intrinsecRaspunsul materialelor active la schimbarile de mediu (stimuli) poate consta in modificarea lungimii materialului, modificarea viscozitatii, a conductivitatii electrice s.a.Forta exterioara aplicata poate fi clasificata in trei categorii: camp electric ceramici electrostrictive si piezoelectrice si polimeri piezoelectrici camp termic aliaje cu memoria formei camp magnetic materiale magnetostrictive si materiale magnetice cu memoria formei (aliaje feromagnetice cu memoria formei).

Noiunea de material inteligent poate fi extins la un nivel mai nalt de inteligen artificial, prin ncorporarea unei "funcii de nvare". Rezult un material foarte inteligent care poate detecta variaiile mediului i-i poate modifica caracteristicilor proprii astfel nct s controleze variaiile care au generat aceast modificare. S-au dezvoltat, astfel, noiunile de "inteligen pasiv" (care permite doar reacia la mediu) i de "inteligen activ" (care reacioneaz n mod discret la constrngeri mecanice, termice sau electrice exterioare, ajustndu-i caracteristicile printr-un sistem de feed-back) .

Actuatorii (care ar trebui s se cheme acionatori) sunt constituii din materiale inteligente capabile s efectueze o aciune. Ei au capacitatea de a-i modifica: 1-forma (genernd lucru mecanic); 2-rigiditatea; 3-poziia; 4-frecvena vibraiilor interne; 5-capacitatea de amortizare; 6-frecarea intern;7-vscozitatea, ca reacie la variaiile de temperatur, cmp electric sau magnetic. Cele mai rspndite materiale pentru actuatori (numite i materiale reactive sau adaptive) sunt: materialele cu memoria formei, materialele piezoelectrice, materialele electro- i magnetostrictive precum i materialele electro- i magnetoreologice.

Senzorii (captatori) sunt sisteme de detecie ce traduc modificrile mediului prin emiterea unor semnale cu ajutorul crora este descris starea structurii i a sistemului material. Printre funciile lor se numr: controlul defectelor, amortizarea vibraiilor, atenuarea zgomotului i prelucrarea datelor. Unei structuri i se pot ataa senzori externi sau i pot fi ncorporai senzori . Cele mai rspndite materiale senzoriale sunt: materialele cu memoria formei, materialele piezoelectrice, materialele electrostrictive, fibrele optice i particulele de marcare .

Sistemele de control (dispozitive de transfer) se bazeaz pe aa-numitele "reele neurale" care au rolul de a asigura comunicarea complex, prelucrarea semnalului i memoria prin evaluarea stimulilor primii de sistem i controlul reaciei acestuia. Prelucrarea semnalului i aciunea rezultat se fac dup o anumita "arhitectur" care include: 1-organizarea global; 2-organizarea local; 3-ierarhia simpl i 4-multiierarhia .

Materialele inteligente, care au mai fost numite: senzoriale, adaptive, metamorfice, multifuncionale sau detepte, sunt obiectul colaborrii specialitilor din trei domenii: tiina materialelor, inginerie mecanic i construcii civile i pot combina funcia de actuator cu cea de senzor. Cea mai eficace metod de obinere a materialelor inteligente este asamblarea de particule (particle assemblage) care se poate realiza fie prin ataarea, fie prin integrarea elementelor active ntr-o structur unitar.Conceptul de asamblare de particule presupune: 1-producerea unui amestec ordonat de diferite particule; 2-manipularea particulelor cu o microsond i 3-aranjarea particulelor pe substraturi. Metoda de aranjare pe substraturi presupune parcurgerea a trei etape: desenarea, developarea i fixarea . Cu ajutorul sistemelor materiale inteligente au fost concepute sisteme de prelucrare mecanic inteligent cum ar fi, de exemplu, ndoirea precis "n L" a tablelor subiri .Un ansamblu de materiale inteligente, analizat la scar macroscopic, dar integrat la scar microscopic poart denumirea de structur inteligent. Ea se poate auto-monitoriza, reacionnd unitar la orice stimul extern. Cea mai simpl structur material inteligent este alctuit dintr-un senzor, un actuator i un amplificator de feed-back. ntre senzor i actuator poate s existe sau nu un cuplaj mecanic, prima variant fiind mult mai eficace, deoarece culegerea informaiei i acionarea se produc n acelai punct .n urma studiului, dezvoltrii i implementrii materialelor inteligente n diverse sisteme materiale a aprut noiunea de "via artificial" (a-life) dedicat crerii i studiului unor organisme i sisteme de organisme construite de oameni. n conformitate cu conceptul a-life, sistemele materiale inteligente sunt astfel concepute nct s poat manifesta att caracteristici adaptive (pot fi "educate" sau pot reaciona n mod spontan la mediu) ct i posibilitatea de-a transmite informaii la proiectant i utilizator .

TERMENIDesi au fost stabilite metode de a cuantifica si clasifica diferite niveluri de inteligenta a sistemelor, dintr-un punct de vedere practic este mult mai important de a intelege ca nici una dintre clasificari nu este stabilita si utilizata ca standard din punct de vedere stiintific sau industrial. Mai mult, termenii:- material inteligent- material activ- material adaptiv- senzori, actuatori (intr-o oarecare masura)sunt utilizati aproape totdeauna intersanjabil. Acest lucru poate crea confuzii deoarece termeni diferiti pot descrie acelasi efect sau proprietate a materialului.Confuzia poate creste si mai mult in conditiile in care termeni ca dispozitiv inteligent, sistem inteligent sau structura inteligenta sunt deseori folositi impropriu. Este stiut faptul ca, in general, complexitatea unui sistem creste in seria material dispozitiv sistem structura.

2. TIPURI DE MATERIALE INTELIGENTE2.1 PROPRIETATI DE MATERIAL CARE DETERMINA APLICATIILE MATERIALELOR INTELIGENTEAnumite caracteristici specifice ale materialelor fac ca acestea sa poata fi folosite in aplicatii ca materiale inteligente. Aceste proprietati sunt: efectul piezoelectric efectul magnetostrictiv efectul electroplastic efectul de memorie a formei proprietati electroreologice proprietati neliniare electrooptice proprietati neliniare electroacustice proprietati neliniare electromagnetice proprietati pirosenzitive

2.2 CLASIFICAREA MATERIALELOR INTELIGENTE1. Materiale inteligente piezoelectricePrintre primele aplicatii ale materialelor inteligente piezoelectrice au fost in structuri inteligente caracterizate prin sinergie electroelastica. Pentru asemenea aplicatii, au fost utilizate, in principal, materialele ceramice. Astfel, sunt utilizate ceramici feroelectrice policristaline (BaTiO3, CdTiO3, PbZrO3, PbTiO3), cu diferite proportii stoichiometrice. O alta clasa de compozite flexibile piezoelectrice care pot fi folosite in aplicatii inteligente este constituita de sistemul PbTiO3 cauciuc cloroprenic. Un alt exemplu de materiale folosite in ingineria materialelor inteligente il constituie compozitele vitroceramice continind faze cristaline de Li2SiO3, Li2Si2O5, Ba2TiSi2O8, Ba2TiGe2O8, Li2B4O7, etc.Materiale inteligente piezolecetrice pot fi, de asemenea, realizate din polimeri, si anume poliviniliden fluorida (PVDF). Principalele avantaje ale acestui material rezida in faptul ca poate fi fasonat sub forma unor foi (straturi) foarte subtiri si poseda o rezistenta mecanica excelenta, combinata cu o foarte mare sensibilitate la modificarile de presiune.Un alt material piezoelectric recent descoperit (NTK Research, Japonia) este un material pe baza de cauciuc, numit cauciuc piezoelectric. Acest material este format din cauciuc sintetic (cloropren) in care sunt dispersate particule fine din piezoceramica PZT (titanat de plumb si zinc). Cauciucul piezoelectric combina proprietatile PZT (senzitivitate ridicata, inertie chimica, linearitate, simplitate) cu flexibilitatea cauciucului. Un asemenea tip de material a contribuit la dezvoltarea conexiunilor cu cablu coaxial.

2. Materiale inteligente magnetostrictiveStructurile inteligente moderne contin materiale cu un grad ridicat de magnetostrictiune. In general, aceste materiale pot induce un efort de aprox. 2000 ppm. Aceste materiale sunt aliaje de fier si metale - pamanturi rare, cum ar fi terbiu (Te), dysprosiu (Dy) si niobiu (Nb). Transduceri magnetostrictivi pentru aplicatii inteligente pot fi realizati si din anumite sticle metalice.

3. Materiale inteligente electroplasticeAceste materiale sunt utile ca medii elastice inteligente, mai ales daca stimulul care modifica deformarea elastica este curentul electric, care poate fi controlat extern. Utilitatea acestor materiale in sisteme inteligente care functioneaza la temperatura camerei este inca in studiu.

4. Materiale inteligente cu memoria formeiSe va detalia la punctul 3

5. Fluide electroreologice inteligente Cercetarile curente asupra fluidelor electroreologice au ca obiectiv dezvoltarea unor sisteme purtatoare de particule, cu proprietati care sa permita obtinerea unui comportament elastic inteligent. Versiuni anterioare de fluide electroreologice contineau apa adsorbita, ceea ce limita temperatura de operare la 80C. Noile fluide electroreologice contin particule de polimeri, minerale sau ceramici disperaste in ulei silconic, ulei mineral sau parafina clorurata, prezentind urmatoarele avantaje: cresterea domeniului de operare la 200C, proprietati izolatoare bune, compatibilitate la dispersia particulelor.

6. Materiale inteligente electroopticeFosfatul dihidrogenat de potasiu este un exemplu de material care prezinta proprietati electrooptice. Asemenea materiale de sinteza isi pot modifica indicele de refractie si, deci, caracteristicile de transmisie si reflexie optica, in prezenta unui stimul electric. Materialele din aceasta categorie pot fi utilizate ca senzori inteligenti.

7. Materiale inteligente electroacusticeAsemenea materiale prezinta vibratii puternice in functie de caracteristicile piezoelectrice. Cauciucul piezoelectric, ceramicile PZT, LiNBO3, PZT cu dopanti donori sunt candidati viabili pentru aplicatii inteligente.8. Materiale inteligente electromagneticeSunt cunoscute numeroase materiale care poseda proprietati feroelectrice, cel mai cunoscut fiind titanatul de bariu (BaTiO3). Titanatul de bariu poate fi un foarte bun material inteligent datorita avantajelor pe care le prezinta: rezistenta mecanica ridicata, rezistenta la incalzire si umiditate, usurinta in procesare. Electretii, cum ar fi polimetilmetacrilatul, pot fi utilizati si ei in aplicatii inteligente.Dintre materialele magnetice neliniare, materialele feromagnetice platina cobalt sau feritele ar putea fi utilizate in aplicatii inteligente.

9. Materiale inteligente pirosenzitiveAceste materiale sunt utile in realizarea suprafetelor electromagnetice active inteligente, a materialelor radar-absorbante, a scuturilor electromagnetice s.a. De exemplu, datele de literatura au demonstrat ca o suprafata compozita alcatuita din electrolit solid (ex. AgI) controlabil termic este caracterizata prin proprietati de absorbtie/reflexie a microundelor la temperaturi ridicate. Aceste caracteristici pot fi combinate cu un senzor electromagnetic pentru a realiza un feedback controlabil si pentru a obtine o suprafata activa inteligenta.

3. MATERIALE INTELIGENTE CU MEMORIA FORMEIDup ce o scurt perioad au fost numite aliaje cu memorie piezomorfic, termomorfic sau feroelastic , aliajele cu memoria formei au fost cunoscute la nceputul anilor 70 sub denumirea de marmem-uri (care sublinia legtura dintre martensit i memorie) . La ora actual, la aliajele obinute prin tehnologia clasic (bazat pe topire turnare-deformare) s-au adugat cele obinute prin metalurgia pulberilor i prin solidificare ultrarapid. Mai mult chiar, au aprut i o serie de materiale nemetalice cu memoria formei care cuprind: 1-materiale ceramice, 2-polimeri. n aceste condiii, s-a generalizat denumirea de materiale cu memoria formei.Se consider ca istoria materialelor cu memoria formei a nceput n 1932, odat cu descoperirea unui aliaj Aur-Cdmium care prezenta la temperatura camerei o elasticitate surprinztoare de aprox. 8 % - care a fost numit de "tip cauciuc" . Efectul propriu-zis de memoria formei a fost descoperit mai nti la Au-Cd n 1951 i apoi la In-Tl n 1953. La acestea s-au adugat i alte aliaje neferoase dintre care cele mai importante sunt: Cu-Zn (1956), Ti-Ni (1963), Cu-Al-Ni (1964) i Cu-Zn-Al (1970) precum i o serie de aliaje feroase cum ar fi: Fe-Mn-Si , Fe-Ni-Co-Ti i Fe-Ni-C.Prima aplicaie a materialelor cu memoria formei a fost expus n 1958 la Trgul Internaional de la Bruxelles. Este vorba despre un dispozitiv ciclic de ridicare acionat de un monocristal de Au-Cd care ridica o greutate dac era nclzit i o cobora dac era rcit.Primele experimente legate de fenomenele de memoria formei (pseudoelasticitate, efect simplu de memoria formei, efect de memoria formei n dublu sens, efect de amortizare a vibraiilor, efecte premartensitice, etc.) au fost efectuate pe monocristale.Unul dintre materialele cu memoria formei este n mod incontestabil aliajul NITINOL Aliajul Ni-Ti prezint n stare policristalin excelente caracteristici legate de fenomenele de memoria formei, cum ar fi capacitatea de nmagazinare a energiei elastice la ncrcarea izoterm sau deformaiile maxime care pot fi recuperate n cadrul memoriei mecanice sau termice. Principalul fenomen care a fost pus n legtura cu comportamentul de memoria formei este cunoscut de peste 100 de ani i perpetueaz amintirea ilustrului metalograf german Von Martens transformarea martensitic.

In aceasta clasa intra 3 categorii de materiale, si nume:(a) aliaje cu memoria formei(b) compozite hibride cu memoria formei(c) polimeri cu memoria formei

(a) Aliajele nichel titan de compozitie adecvata prezinta caracteristici unice de memorie, respectiv de refacere a formei, fiind cele mai populare aliaje cu memoria formei. Atunci cand asemenea materiale sunt deformate plastic in starea de temperatura joasa si apoi incalzite deasupra temperaturii de tranzitie, are loc refacerea configuratiei (formei) originale (deformatii de pina la 6 8 % pot fi complet refacute prin incalzirea materialului). Principalele aplicatii ale acestor materiale inteligente sunt actuatorii electromecanici.(b) Compozitele hibride cu memoria formei sunt materiale compozite care contin fibre sau straturi de aliaje cu memoria formei (Ni Ti), astfel incat ele sa poata fi controlate mecanic prin incalzire. Aceste materiale pot fi incalzite prin trecerea unui curent electric prin fibre. Materialele din aceasta categorie pot fi folosite in interactiuni material structura.(c) Polimerii cu memoria formei sunt caracterizati prin memorie elastica, adica la temperatura de tranzitie vitroasa exista o larga modificare reversibila a modulului elastic. Cu alte cuvinte, la temperatura de tranzitie vitroasa materialul poate trece din stare sticloasa in stare plastica. In general, polimerii cu memoria formei sunt rezistenti, foarte usori si transparenti. Printre polimerii utilizati in acest scop se numara cei pe baza de polinorborena si cei pe baza de poliuretan. Aceste materiale inteligente pot fi utilizate fie ca materiale elastice cu memorie fie ca materiale cu memoria formei.

Transformarea martensitic

Denumirea transformrii provine de la produsul de reacie martensita "un microconstituentdin oelul clit caracterizat printr-un model acicular sau aciform" , obinut dintr-o soluie solid stabil la temperaturi nalte, - austenita pe baz de Fe, cu reeaua cristalin cubic cu fee centrate (cfc) i a fost observat pentru prima dat la oelurile-carbon.

Transformarea martensitic din oelurile-carbon

Caracteristicile transformrii martensitice din oelurile-carbon pot fi prezentate att la nivel macroscopic ct i la nivel microscopic.La nivel macroscopic, transformarea martensitic din oelurile-carbon, cu mai mult de 0,2 %C, se caracterizeaz prin:1 variaie de volum de cca. 4 %, nsoit de apariia microreliefului pe suprafeele probelor lustruite i clite ;2 degajarea unei importante cantiti de cldur latent asociat cu transformarea martensitic ( transformare exoterm);3 necesitatea depirii unei viteze critice de rcire pentru mpiedicarea producerii transformrilor intermediare;4. transformarea este de tip exploziv, viteza ei fiind limitat doar de viteza de propagare a sunetului prin oel, astfel nct clirea unei piese mici n apa dintr-un vas Dewar duce la spargerea acestuia, din cauza undei de oc creat de transformare;5 durificarea materialului;6 transformarea se compune dintr-o forfecare simpl (cca. 0,19), de aprox. 20 de ori mai mare dect deformaia elastic i o alungire sau contracie pe o direcie perpendicular (0,09);7 lipsa reversibilitii (la nclzire intervine difuzia);8 transformarea se produce numai n timpul rcirii continue, cu viteze de minimum 6000C/s, prin germinarea i creterea de noi plci de martensit (i nu prin creterea celor vechi), n intervale de timp de ordinul a 10-7s , deci nu este necesar activarea termic (transformarea este atermic) deoarece cantitatea de martensit nu depinde de durata de meninere la o anumit temperatur;9 transformarea este n primul rnd indus termic (prin variaia temperaturii) dar poate fi cauzat i de deformarea plastic (transformare indus mecanic sau sub tensiune).

La nivel microscopic, transformarea martensitic se caracterizeaz prin:1 Apariia martensitei cu form platiform-lenticular i cu dou morfologii tipice: (i) n ipci (masiv sau cu defecte interne), cu dimensiuni de ordinul a 200 x 4 x 0,410-6m i densiti foarte mari de dislocaii, care apare ntre 0,2-0,6 %C i (ii) n plci, cu o nervur central i cu att mai multe macle interne ca ct conine mai mult carbon .2 Existena unei relaii de orientare - asociat cu apariia unui plan nedeformat i nerotit (plan habital invariant) care asigur un mecanism de cretere rapid a martensitei. Apariia planului habital a fost explicat prin aa-numitele teorii fenomenologice. Teoriile cristalografice ale martensitei care explic invariana planului habital prin minimizarea energiei libere interfaciale consider c mecanismul microstructural presupune producerea a patru deformaii elementare. Acestea sunt: (i) o deformaie omogen simpl (distorsiunea Bain); (ii) (ii) o forfecare neomogen invariant prin alunecare sau maclare; (iii) rotaia reelei transformate i (iv) dilatarea uniform a interfeei austenit-martensit (A/M). Primele dou teorii fenomenologice sunt ilustrate n figura 3. Mecanismul Bain din Fig.2.1(a) este foarte util pentru c permite stabilirea, n general, a relaiei de orientare dintre austenit i martensit. Tot el d o structur teoretic a martensitei dar nu poate explica modificarea celulei elementare exclusiv printr-o deformare omogen.

Figura 3Pe baza mecanismului Bain s-a determinat orientarea planului habital din oelurile-carbon, n raport cu austenita (), sub forma familiilor {225} pentru oelurile cu cel mult 1,4 %C i {259} pentru cele cu 1,5-1,8 %C. Modelul Greninger-Troiano din Fig.2.1(b) combin deformarea omogen cu forfecarea neomogen (prin alunecare sau maclare) i cu rotaia reelei transformate, pentru a asigura invariana planului habital (H).3 Transformarea se produce fr difuzie deci austenita i martensita au aceeai compoziie chimic.4 Apariia unor unghiuri caracteristice ntre plcile de martensit, drept consecin a relaiei de orientare ntre austenit i martensit, care face ca martensita s poat aprea numai n 24 de variante cristalografice.5 Acomodarea martensitei (cu volum mai mare dect austenita) prin deformarea ireversibil a matricei austenitice ceea ce duce la pierderea coerenei dintre cele dou faze.6 Martensita are o substructur fin n care se regsesc n special dislocaii i n mai mic msura macle i defecte de mpachetare.Aadar martensita oelurilor-carbon devine tetragonal din cauza suprasaturrii n carbon, care deformeaz celula elementar cubic.Pe baza considerentelor de mai sus, transformarea martensitic a fost identificat la un numr mare de materiale, ce includ: metale pure, aliaje, materiale ceramice, minerale, compui anorganici, sticle solidificate i bineneles aliajele cu memoria formei (AMF) . n aceste condiii s-au propus o larg varietate de criterii de clasificare a transformrii martensitice care au fost sistematizate pentru aliajele feroase i pentru cele neferoase. ntre aceste criterii se remarc structura cristalin a austenitei care la AMF poate fi cubic cu volum centrat (de tip ) sau cubic cu fee centrate (de tip ).In continuarea proiectului vor fi prezentate transformarile martensitice pentru aliajele feroase de tip , cu memoria formei. Exemple: aliaje pe baza de aur , argint, titan-nichel, cupru cu memoria formei.

4. METODE DE OBTINERE

Obinerea materialelor compozite cu memoria formei

Majoritatea materialelor compozite cu memoria formei au o matrice elastomeric (cel mai adesea din cauciuc siliconic) n care sunt ncorporate elemente actuatoare (n general sub form de srm) din AMF. ncorporarea poate fi direct sau indirect, caz n care elementele actuatoare sunt nvelite (de exemplu ntr-o teac sau ntr-un manon). n continuare, sunt prezentate sintetic trei exemple de obinere a unor materiale compozite cu memoria formei, cu structuri i configuraii diferite.

a. Benzile din aliaj Cu-26,32 Zn-3,92 Al (%) sau din aliaj echiatomic Ni50Ti50, dup ce au fost tratate termic primar n baie de sruri (7800C/1 h i respectiv 8600C/1h), clite n ap, laminate la cald i tiate la dimensiunile 0,7 x 12 x 130 mm i respectiv 0,7 x 6 x 80 mm, au fost austenitizate (betatizate) timp de 10 minute la 780 i respectiv 860C i apoi incorporate ntre straturi de cauciuc, cu grosimi de 4-12 mm. Benzile din AMF Cu-Zn- Al au fost tratate n prealabil, naintea ncorporrii, cu un agent de legtur .

b. S-au obinut bare circulare, 25,4 x 305 mm, din cauciuc siliconic, vulcanizabil la temperatura camerei, n care s-a ncorporat o srm 0,48 mm, plasat la o distan de 7,62 mm fa de centrul geometric al barei. Modulul longitudinal de elasticitate al elastomerului a fost 5,51 MPa, iar limita de rupere a interfeei srm-elastomer s-a determinat la valoarea de 1,45 MPa.Celelalte caracteristici de material ale compozitului s-au sintetizat n tabelul urmator:

Caracteristici de material ale compozitelor elastomer-srm din Nitinol

c. Barele paralelipipedice, 1 x 23 x 170 mm, au fost obinute prin ncorporarea direct, la intervale de 4 mm, a srmelor din AMF cu diametrul 0,38 mm, plasate cu o excentricitate de 0,2-0,3 mm fa de axa neutr a pachetului format din straturile de material compozit.5. DOMENII DE UTILIZARE

Cercetarile intreprinse la nivel mondial au stabilit pina acum urmatoarele domenii de aplicabilitate a materialelor inteligente:

1. Inginerie structurala / mecanica Cladiri inteligente rezistente la cutremure (cadre cu geometrie variabil care pot modifica impedana structurilor mari - control antiseismic); Controlul vibraiilor la structurile spaiale flexibile mari (cu dimensiuni pn la cea a unui teren de fotbal), care trebuie s-i menin o precizie dimensionala ridicat; Sisteme aeropurtate cu invelisuri inteligente, cu capacitati auto-recover Controlul geometriei aripilor de avion, a palelor de elicopter i a elicelor sau velaturii navelor prin ameliorarea aero- sau a hidrodinamicii n scopul reducerii/suprimrii vibraiilor produse de curenii turbionari din aer sau ap; Structuri spatiale Controlul micrii instabile a tronsoanelor i a sistemelor de legtur ale subsateliilor aflai pe orbit circumterestr ; Evaluari nedistructive a structurilor de mari dimensiuni; Conectic (asamblri nedemontabile rezistente la vibraii); Reducerea activ a concentratorilor de tensiuni, din vecintatea gurilor i a crestturilor, prin intermediul activatorilor ncorporai, cu deformaie impus; Micromotoare; Robotic;

2. Inginerie electromagnetica Scuturi magnetice si electrostatice Scuturi de inalta frecventa Materiale radar-absorbante Suprafete active Control adaptiv de radiatii Protecia la supracurent;

3. Inginerie chimica Materiale cu caracteristici adaptive de adsorbtie Materiale adaptive rezistente la coroziune

4. Inginerie biomedicala Materiale cu proprietati structurale inteligente utilizabile ca membre artificiale Materiale cu proprietati biochimice adaptive Controlul distribuiei i dozrii medicamentelor ; Chirurgie (filtre sangvine, muchi, membre i organe artificiale), ortopedie (implanturi) sau oftalmologie (retin artificial) ; monitorizarea continua a strii de sntate (toalete inteligente care analizeaz dejeciile, avertiznd depirile limitelor admise);

5. Inginerie termica Structuri adaptive de transfer de caldura si structuri rezistente la caldura (navete spatiale, etc) Controlul atmosferei din incinte (umiditate, nivel de oxigen, etc.).

6. Inginerie optica Culoare adaptiva, transparenta optica, reflexie, controlul opacitatii in sticle si oglinzi Controlul nivelului intensitii luminoase (lentile fotocromatice, geamuri cu indice de refracie autoreglabil); Modificarea adaptiv a formei suprafeelor-oglind ale antenelor convenionale de precizie sau ale telescoapelor de nalta rezoluie (Hubbell);

7. Inginerie acustica Absorbtie / reflexie activa a radiatiei sonar Camere adaptive fara ecou Controlul acustic structural activ (cu ajutorul vibratorilor cu oscilaii transversale)

8. Sisteme de razboi Adaposturi inteligente Structuri rezistente la soc Reducerea semnturii (zgomotului) torpilelor

Structurile si materialele inteligente pot monitoriza, controla si se pot adapta la modificarile mediului exterior. Spre exemplu, in cazul unui pod, un sistem integrat poate furniza o cantitate imensa de date privind conditiile atmosferice, conditiile de trafic, starea generala a podului, respectiv daca si cind trebuie reparat (figura 3).

Figura 3. Avantajele utilizarii structurilor inteligente in constructiiO cladire activa (inteligenta) in intregime se poate adapta, de exemplu, in conditii de vint foarte puternic sau cutremur, astfel incit sa reduca atit disconfortul persoanelor dinauntru, cit si gradul de avariere.Un interes deosebit este acordat integrarii sistemelor de auto-diagnosticare in structura echipamentelor, astfel incit sa se poata monitoriza gradul de oboseala, distrugerea structurala, coroziunea si eroziunea. Probabil cele mai atractive aplicatii in acest sens se intilnesc in transporturi, unde se utilizeaza tot mai mult materialele noi, mai usoare si mai rezistente (ex. materiale plastice ranforsate cu fibre de sticla si carbon) figura 4.

Figura 4. Structurile active inteligente (auto-testare si diagnoza) reprezinta viitorul in sistemele de transportPrin aportul sistemelor materiale inteligente proiectanii nu vor mai trebui s adauge mas i energie, pentru a mri fiabilitatea produselor.

Mai mult, intretinerea si service-ul continuu al vehicolelor de transport sunt activitati deosebit de costisitoare. De aceea, un vehicol inteligent care este reparat doar atunci cind trebuie devine foarte atractiv din punct de vedere economic.Ingineria materialelor inteligente este abia la inceput. Cu toate acestea, rezultatele deja existente, ca si cercetarile in curs de desfasurare au confirmat posibilitatea utilizarii materialelor inteligente in citeva directii high-tech. S-a demonstrat faptul ca materialele inteligente pot fi utilizate in ingineria structurala, tehnici electromagnetice, biomedicale, optice si biologice. Cercetari deosebite au drept scop aplicarea acestor materiale in industria aerospatiala, aeronautica, nave, roboti. Domeniul de aplicatii ale materialelor inteligente poate fi extins la absorbtii acustice si control adaptiv de culoare in sticle, oglinzi, s.a. Sistemele inteligente viabile reprezinta combinarea de materiale noi / avansate, senzori inovativi, microcomputere, inteligenta artificiala, retele neurale si diverse tehnologii emergente.Experiena nu se va mai dobndi prin studii de caz i anchete, dup producerea accidentului (rupere la oboseala), ci chiar n timpul funcionrii sistemelor materiale inteligente, prin monitorizarea reaciilor i a adaptabilitii acestora.Piaa mondial a materialelor inteligente depete 1 miliard $ anual dintre care 75 % reprezint materialele piezoelectrice i electrostrictive, cte 10 % materialele magnetostrictive i cele cu memoria formei i restul de 5 % materialele electro- i magnetoreologice.

6. BIBLIOGRAFIE

1. 2. L.G.Bujoteanu-Materiale inteligente3. Revista Smart Materials and Structures