"УМНЫЕ" МАТЕРИАЛЫ

"Умными" разнородные материалы этой группы делает наличие у них взаимозависимых, но различных по своей природе свойств (механических, электрических, магнитных и пр.). Это позволяет использовать данные материалы либо как сенсоры, чувствительные к какому-либо внешнему воздействию, либо в качестве "актуаторов", вызывающих искусственно совершаемое действие при подаче контролирующего сигнала. И в том, и в другом случае функция отклика на воздействие, как правило, является нелинейной. Некоторые из "умных" материалов могут самостоятельно реагировать на внешние воздействия, как, например, биметаллические пластины в простейших регуляторах температуры.

Наиболее часто к "умным" материалам относят пьезоэлектрики (альфа-кварц, титанат-цирконат свинца), выступающие в роли "сенсоров" или "актуаторов". В последнее время к ним же причисляют термоэлектрики, мультиферроики, магнитокалорические материалы, материалы с эффектом колоссального магнетосопротивления, магнитореологические, электрореологические жидкости, материалы, обладающие эффектом памяти формы (нитинол и др.), термочувствительные полимеры.К “умным” материалам можно отнести полимерные гели, способные в сотни раз изменять свой объем (коллапс геля) при небольшом изменении внешних условий (температуры, состава растворителя, водородного показателя среды - рН). Различные полимерные покрытия, значительно изменяющиеся свои электропроводящие, оптические и др. свойства при сорбции определенных веществ, применяются в сенсорах приборов для мониторинга окружающей среды, в частности, для определения концентрации токсичных веществ.

Далеко не все “умные” материалы непосредственно относятся к категории наноматериалов, однако они часто находят себе применение в области нанотехнологий. Так, сегнетоэлектрики (пьезоэлектрики) используются для создания высокоточных позиционирующих устройств (в частности, для сканирующей зондовой микроскопии), в магнитореологических жидкостях применяются высокодисперсные магнитные частицы (наночастицы). Ряд наноустройств создан на базе пьезоэлектриков (нановесы, одномерные наноструктуры из титаната бария или оксида цинка, использующиеся для генерации электроэнергии и т. д.).

• Гудилин Евгений Алексеевич, д.х.н.
• Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.

1. Нановолокна мультиферроика // Нанометр, 2008 URL: http://www.nanometer.ru/2008/05/14/nanostructure_52634.html (дата обращения 13.10.2009)
2. Умная одежда зарядит батарейки // Нанометр, 2008 URL: http://www.nanometer.ru/2008/02/15/oksid_cinka_6002.html (дата обращения 13.10.2009)
3. Наноазбука: атомно-силовая микроскопия // Нанометр, 2007 URL: http://www.nanometer.ru/2007/06/06/atomno_silovaa_mikroskopia_2609.html (дата обращения 13.10.2009)
4. Официальный сайт журнала "Smart Materials and Structures" URL: http://www.iop.org/EJ/journal/SMS