Intelligenter Werkstoff

Unter intelligenten Werkstoffen (engl. auch Smart Materials oder Responsive Materials) werden im engeren Sinne Materialien verstanden, die speziell entwickelt wurden, um in bestimmter Weise selbstständig auf sich verändernde Umgebungsbedingungen zu reagieren (z. B. Temperaturerhöhungen, mechanische Belastung, pH-Wert). Im weiteren Sinne gehören alle Werkstoffe dazu, deren Eigenschaften durch aktive Steuerung (z. B. über eine elektrische Spannung) auf eine Weise beeinflusst werden können, wie es mit gewöhnlichen Materialien nicht möglich ist.

Beispiele intelligenter Werkstoffe

Als Beispiele für intelligente Werkstoffe können

• elektro-/magneto-/optorheologische Materialien,
• Piezoelektrika,
• OLEDs,
• Mikro-/Nanokapseln,
• Chromogene Materialien (elektrochromer, photochromer und thermochromer),
• smarte Hydrogele,
• Kohlenstoffnanoröhren,
• Formgedächtnismaterialien, dazu gehören Formgedächtnislegierungen, Formgedächtnispolymere sowie Formgedächtniskeramiken
• elektrostriktive und magnetostriktive Materialien

aufgeführt werden.

Anwendungsbeispiele

Anwendung in der Praxis finden intelligente Werkstoffe z. B. in der Automobilindustrie. Magnetorheologische Flüssigkeiten werden beispielsweise in Stoßdämpfern eingesetzt, deren Dämpfungseigenschaften aktiv eingestellt werden können oder sich selbst den Straßenbedingungen anpassen. Piezoelektrika sowie Formgedächtnislegierungen kommen in Aktuatoren zum Einsatz. Ein weiteres relevantes Einsatzfeld von Formgedächtnislegierungen ist die Medizintechnik. Chromogene Materialien werden in Fensterscheiben eingesetzt, welche sich im Falle elektrochromer Materialien aktiv verdunkeln lassen und im Falle photo- oder thermochromer Materialien selbständig bei Sonneneinfall ihre Transparenz verändern. Auch im Flugzeugbau gibt es einige F&E-Programme, wie z. B. das Morphing Aircraft Structures und das Smart Wing Programm der DARPA und NASA, bei denen Intelligente Werkstoffe verwendet werden.

Literatur

• A. Ritter: Smart materials - in Architektur, Innenarchitektur und Design. Birkhäuser, Basel 2007, ISBN 978-3-7643-7326-9.
• D. M. Addington, D. L. Schodek: Smart materials and technologies - for the architecture and design professions. Elsevier, Amsterdam 2007, ISBN 978-0-7506-6225-3.
• Inderjit Chopra, Jayant Sirohi: Smart Structures Theory. Cambridge University Press, Cambridge 2013, ISBN 978-0-521-86657-6.
• W. Sobek, W. Haase, J. Köhnlein: Smart Materials. Recherche und Dokumentation. Forschungsbericht 2/98 des Instituts für leichte Flächentragwerke. Universität Stuttgart, Stuttgart 1998 (Auszug in: J. Köhnlein: Smart Materials - Intelligente Werkstoffe. In: Stahlbau. Band 69, 2000, S. 430–440). doi:10.1002/stab.200001430.9

Weblinks

• Center Smart Materials am Fraunhofer ISC
• Innovationsnetzwerk smart materials: smart³ e.V.
• piezotransfer - Die Plattform für gebündeltes Wissen der Piezokeramikbranche