älymateriaaleihin

Älymateriaalit ovat materiaaleja, jotka voivat havaita ympäristöään ja reagoida siihen muuttamalla ominaisuuksiaan siten, että ne toimivat itsenäisesti tai yhdessä ulkoisen ohjauksen kanssa. Vastetta voidaan aikaansaada useilla eri ärsykkeillä, kuten lämpötilalla, sähköllä, magneettikentillä, mekaanisella voima tai valolla sekä kemiallisella ympäristöllä. Muutokset voivat koskea muotoa, tilavuutta, jäykkyyttä, väriä, läpinäkyvyyttä tai sähkönjohtavuutta.

Keskeisiä luokkia ovat muodonmuutosmateriaalit (esimerkiksi muodonmuutos NiTi—nitinoli), piezoelektriset materiaalit sekä elektroaktiiviset polymeerit, magnetostriktioaineet (esimerkiksi Terfenol-D), sekä lämpötilaan tai valoon reagoivat materiaalit kuten termokromiset ja fotokromiset materiaalit. Monet älymateriaalit yhdistävät sekä havaitsemisen että vasteen ominaisuuksia, jolloin ne voivat toimia sekä antureina että aktuaattoreina.

Sovellukset kattavat laajasti niin kone- ja rakennustekniikan, ilmailun kuin lääkinnän ja robotiikan alueet. Esimerkkejä ovat itsensä testaten tai muuntaen muotoa tarvitsevat rakenteet, älyikkunat, vibroakustiset ja sensoritekniikkaa hyödyntävät järjestelmät sekä lääkinnälliset laitteet, joissa pienet liikkeet tai muodon muutokset ovat kriittisiä.

Haasteita ovat materiaalikustannukset, pitkäaikaiskestävyys sekä energianhallinnan tarve ja ohjausjärjestelmien monimutkaisuus. Tulevaisuudessa älymateriaalit voivat mahdollistaa entistä itsenäisemmät ja adaptiiviset järjestelmät, joissa rakennetta ja toimintaa voidaan säätää reaaliaikaisesti ympäristön mukaan.