المواد الذكية والحديثة – الحرارية اللون، الضوئية اللون، سبيكة ذاكرة الشكل، الجرافين، رغوة المعدن، التيتانيوم، ألياف الكربون

ماذا تعرض

تغيّر المواد الذكية إحدى خواصها استجابةً لتغير في محيطها، وتعود كما كانت عند زوال هذا التغير. تغيّر الصبغات الحرارية اللون لونها عند درجة حرارة محددة، وتُعتم الصبغات الضوئية اللون في الأشعة فوق البنفسجية، وتُثنى سبيكة ذاكرة الشكل مثل النيتينول وهي باردة ثم تعود إلى شكلها المحفوظ عند تسخينها فوق درجة حرارة التحول. أما المواد الحديثة فطُوّرت لأداء عالٍ: الجرافين وأنابيب الكربون النانوية متينة جدًا وموصلة على المقياس النانوي، ومركبات ألياف الكربون وسبائك التيتانيوم متينة بالنسبة إلى وزنها، ورغوات المعادن خفيفة جدًا وتمتص الصدمات.

طريقة الاستخدام

في «المختبر» اختر «العيّنة»، واضبط «حرارة الصفيحة» و«مصباح UV»، وحرّك «حرارة تغير اللون» أو «حرارة التحول Af». اضغط «اثنِ السلك» ثم سخّنه. اضغط «سجّل النتيجة» لإضافة صف إلى الجدول. في «مقارنة المواد» اختر «الخاصية» واضغط على عمود. وفي «مهمة التصميم» اختر «المهمة» و«المادة الرئيسية» و«المكوّن الإضافي».

المعاملات القابلة للتغيير

• الشاشة المختبر, مقارنة المواد, مهمة التصميم
• العيّنة صبغة حرارية اللون, بلورة سائلة حرارية اللون, صبغة ضوئية اللون, سلك سبيكة ذاكرة الشكل (نيتينول)
• حرارة الصفيحة الساخنة/الباردة -10–100 °C
• شدة مصباح الأشعة فوق البنفسجية 0–100 %
• درجة حرارة تغير لون الصبغة 15–45 °C
• درجة حرارة تحول النيتينول Af 20–90 °C
• سرعة المحاكاة ×1 (الزمن الحقيقي), ×5, ×20
• الخاصية المقارنة الكثافة, مقاومة الشد, الصلابة (معامل يونغ), المتانة النوعية, التوصيل الكهربائي, التوصيل الحراري, التكلفة النسبية
• مهمة التصميم بطة لقياس حرارة الحمّام, نظارات تتكيف مع الضوء, فتّاحة نافذة الدفيئة, هيكل دراجة سباق, صندوق صدمات السيارة, قطب شاشة قابلة للطي
• المادة الرئيسية صبغة حرارية اللون في البلاستيك, صبغة ضوئية اللون في بلاستيك شفاف, النيتينول (سبيكة ذاكرة الشكل), الجرافين, أنابيب الكربون النانوية, مركب ألياف الكربون (CFRP), سبيكة التيتانيوم, رغوة الألومنيوم, سبيكة الألومنيوم, الفولاذ الطري, البولي كربونات (بلاستيك عادي)
• المكوّن الإضافي لا شيء, ثرمستور + LED + بطارية, حساس ضوء + تعتيم LCD + بطارية, ثرمستور + محرك + بطارية, نابض إرجاع فولاذي

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا تحتاج فتّاحة نافذة الدفيئة المصنوعة من النيتينول إلى نابض إرجاع لإغلاق النافذة مجددًا؟
2. لماذا تُعتم النظارات الضوئية اللون بدرجة أقل داخل السيارة وفي اليوم الحار؟
3. الجرافين متين جدًا، فلماذا لا تُصنع هياكل الدراجات من الجرافين؟