• 05.02.2019
• Татьяна Крикункова

Smart materials, или интеллект материален

Пятого февраля прошло очередное занятие городского физико-математического общества.

В гости к старшеклассникам Центра образования № 20 пришла его выпускница, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Физика металлов и материаловедение» Политехнического института Тульского государственного университета Галина Викторовна Маркова.

— Наш мир един! — такими словами начала она своё выступление. — И развивается он по физическим и химическим законам. Именно эти законы мы используем, чтобы приложить наши знания для какого-то конструктивного дела. А для того, чтобы это конструктивное дело получило своё вещественное выражение, мы должны выбрать материал. Выбор материала — очень серьёзная задача! И подходить к ней методом пусть даже научного тыка — не оптимальный вариант! Ведь даже IT-технологии упираются в материаловедческие проблемы. Так что сейчас материалы находятся на острие науки.

Заинтриговав слушателей, Галина Викторовна подвела их к теме своей лекции. А посвятила она её умным материалам.

Профессор Маркова рассказала ребятам, что умные (интеллектуальные) материалы — это класс различных по химическому составу и агрегатному состоянию материалов, способных самостоятельно изменять свои оптические, магнитные, электрические и механические свойства под влиянием внешних воздействий (давления, температуры, влажности, pH-среды, электрического или магнитного поля).

Школьники узнали, что существует несколько видов умных материалов. 

Самовосстанавливающиеся материалы могут самостоятельно залечивать возникающие в них дефекты. Это полимеры, керамики, цементы, металлы и композиты.

Пьезоэлектрические материалы вырабатывают электричество при приложении механической нагрузки. А вот при приложении электрического напряжения они изгибаются и расширяются.

Магнитострикционные и электрострикционные материалы изменяют свою форму в магнитном и электрическом поле, а электрохромные материалы меняют оптические свойства при электрических воздействиях.

Есть фотомеханические материалы, а есть сплавы с эффектом памяти формы, после деформации восстанавливающие свою первоначальную форму при нагреве. На последних Галина Викторовна остановилась подробно и продемонстрировала в ходе эксперимента их замечательную способность, пояснив, что в основе  эффекта лежит объёмно-центрированная кристаллическая решётка.

— Имеются и другие типы кристаллических решёток — гранецентрированная и гексагональная плотноупакованная, — сообщила гостья. — Особый интерес представляет полиморфизм — свойство одного и того же вещества кристаллизоваться в различных формах.

В качестве примера Галина Викторовна привела полиморфизм углерода и рассказала о его модификациях — алмазе, графите, фуллерене и углеродной трубке.

Профессор Маркова подчеркнула, что сплавы с эффектом памяти формы широко используются в космической отрасли и в медицине.

После лекции старшеклассники имели возможность задать преподавателю ТулГУ интересующие их вопросы.

Даниил Трухачёв и Михаил Белов учатся в технологическом классе. Занятия городского физико-математического общества посещают второй год.

— Благодаря этим лекциям я всегда узнаю для себя что-то новое и интересное, — поделился Даниил. — Я задумываюсь о техническом и экономическом направлениях. Надеюсь, что эти лекции помогут мне определиться с выбором.

— Я считаю, что такие занятия расширяют наш кругозор и помогают лучше усваивать школьный материал, — высказался Михаил. — Мне очень нравится профессия программиста. Думаю, что информация, полученная на лекциях, обязательно пригодится мне в будущем.