Inteligentne materiały dla inteligentnego społeczeństwa
Obecne zastosowania technologiczne wymagają opracowywania, przetwarzania i integracji inteligentnych materiałów o nowych funkcjach, takich jak zmiana kształtu, autodetekcja i samoregeneracja. „Inteligentne i zrównoważone społeczeństwo, jakie chcemy stworzyć, potrzebuje inteligentnych komponentów, które można wykorzystać w różnych zastosowaniach”, mówi Costas Charitidis, profesor nanotechnologii i nanomechaniki na Wydziale Inżynierii Chemicznej Narodowego Uniwersytetu Technicznego w Atenach. „Czy to w samochodzie, czy w domu, nowe rodzaje inteligentnych materiałów będą miały kluczowe znaczenie dla wielu urządzeń opartych na technologii internetu rzeczy (IoT), które będą napędzać społeczeństwo”. W zrozumieniu tych nowych inteligentnych materiałów pomaga nam finansowany ze środków UE projekt SMARTFAN. „Nie mówimy o nowym rodzaju kompozytu, lecz o opracowywaniu nieszablonowych koncepcji inteligentnych komponentów i struktur – funkcjonalnych materiałów zdolnych do komunikowania się, wchodzenia w interakcje i reagowania z otoczeniem”, dodaje Charitidis.
Zaczynając od nanoskali
W ramach projektu wyznaczono ambitne cele. Obejmują one stworzenie materiałów, które mogą zmieniać swoje właściwości fizyczne i kształt, a także lekkich konstrukcji zdolnych do przekazywania w czasie rzeczywistym informacji o stanie ich eksploatacji. Rozważono również koncepcje materiałowe oparte na rozwiązaniach inspirowanych naturą. Osiągnięcie tak wielkich celów wymaga jednak rozpoczęcia od drobnych rzeczy. Dla badaczy SMARTFAN oznaczało to rozpoczęcie od mikro-, a wręcz nanoskali. „Pierwszym krokiem było opracowanie nanomateriałów o inteligentnych właściwościach funkcjonalnych, co dało podstawy do stworzenia nanokompozytów”, wyjaśnia Charitidis. „Zaprojektowaliśmy również innowacyjną metodę obróbki powierzchniowej włókien węglowych, która umożliwiła wykorzystanie nanomateriałów węglowych do funkcjonalnego wymiarowania”. Różni partnerzy projektu pracowali również nad wykorzystaniem zaawansowanych technologii produkcji kompozytów, w tym druku przestrzennego z użyciem ciągłego włókna węglowego oraz formowania wtryskowego i tłocznego. Wszystkie te elementy w pełni zoptymalizowano poprzez modelowanie w modelach atomistycznych, mezoskopowych, makroskalowych i kontinuum. „Praca ta może posłużyć jako wzór do projektowania inteligentnych struktur i włączania rozwiązań IoT do inteligentnych architektur”, dodaje Charitidis.
Wierzchołek góry lodowej
Idąc o krok dalej, partnerzy projektu opracowali różne przypadki zastosowania proponowanych inteligentnych materiałów. Należą do nich: lekkie, inteligentne przednie skrzydło do samochodów wyścigowych, autodetekcyjny okap do kuchenek, autonomiczne, inteligentne urządzenie chwytające na potrzeby sektora kosmicznego oraz nanowęglowe struktury elektroniczne do akumulatorów i superkondensatorów. „Te koncepcje to tylko wierzchołek góry lodowej, jeśli chodzi o możliwości”, zauważa Charitidis. „Służą one również jako punkt wyjścia do opracowania nowych produktów z inteligentnymi funkcjami dla sektora motoryzacyjnego i AGD”. Projekt ten zainspirował już inne finansowane przez UE projekty, takie jak Repair3D i EURECOMP, do opracowania inteligentnych technologii recyklingu. Carbo4Power, kolejny finansowany przez UE projekt, wykorzystał technologie SMARTFAN do zastosowań w energetyce morskiej. „Dzięki 36 publikacjom w recenzowanych czasopismach, specjalistycznemu centrum szkoleniowemu oraz kilku warsztatom i konferencjom zorganizowanym w ramach projektu, wpływ projektu SMARTFAN będzie coraz większy”, podsumowuje Charitidis.
Słowa kluczowe
SMARTFAN, inteligentne materiały, nanomateriały, internet rzeczy, IoT, lekkie konstrukcje, nanokompozyty, produkcja, druk przestrzenny
