پایان نامه رایگان درمورد تغيير، انرژي، ميدهند.

دانلود پایان نامه ارشد

مصالح بکار رفته در طبيعت را جواب مناسبي براي حل مسائل معماري نميداند. چنانچه اگر فرض کنيم درخت به عنوان يک موجود طبيعي تا به حال خلق نشده بود و يک معمار قرار بود آن را طراحي کند، استفاده از مصالح بکار رفته در بدن حيوانات، جواب مناسبي براي طراحي يک موجود طبيعي ديگر، مانند يک درخت نبود. بلکه شايد با تحليل خاصيت مصالح بکار رفته دربدن ديگر موجودات زنده و تحليل خاصيتهاي درخت به عنوان يک صورت مسئله متفاوت، به جوابي براي طراحي مصالح دست خواهيم يافت که متفاوت از ديگر مصالح بوده ولي اين جواب يک مصالح ديگر بوده که خود کاملاً جزيي از طبيعت را تشکيل ميدهد.

4-4-2- نمونههايي از مصالح بيونيک
4-4-2-1- ساخت مصالح مقاوم به سايش بيونيکي چند لايه با الگوگيري از فلسهاي شکم سوسمار (مارمولک صحرايي)

مارمولک صحرايي جهت تطبيق يافتن با محيط فرسايشي محدب يک پوست چندلايهاي دارد که دقيقاً با فلسهاي کاشي مانند و الماس شکل پوشش يافته است و ميتواند به طور مؤثري سائيدگي را کاهش دهد. پوست اين مارمولک صحرايي را ميتوان به عنوان يک کامپوزيت بيولوژيکي با ساختار غيريکنواخت، تلقي کرد که شامل فاز نرم (بافت پيوندي) و فاز سخت (پوشش) ميباشد.اين کامپوزيت نرم و سخت هم ويژگيهاي ساختاري انعطافپذير و هم ويژگيهاي ساختاري سخت دارد، که مقاومت زيادي را نسبت به فرسايش ارائه ميدهد.
با الگوگيري از پوست چندلايهاي اين مارمولک صحرايي يک فلز مقاوم پوششي چند لايه توليد گرديد و راجع به مواد تشکيل دهنده، ساختمان ميکروسکوپي و مقاومت سايشي اين کامپوزيت تحقيقاتي صورت گرفت. اين فاز مقاوم به سايش از سه بخش تشکيل شده است. منطقه Ni-Tic، منطقه مياني و منطقه فلزي. منطقه Ni-Tic فقط شاملNiو Tic ميباشد. منطقه مياني از مقدار زيادي FeNi3 و مقدار کمي Tic وTiFe2 تشکيل يافته است. (شکل 66)
آزمايشات نشان دادند که مقاومت سايشي اين کامپوزيت بهتر از مصالح فلزي است و اين برتري به اندازه 49% ميباشد. (Y. Liang, H. Huang, X. Li & L.Ren, 2010)

شکل 66- فلسهاي شکم مامولک صحرايي

4-4-2-2-توليد مصالح رنگي ساختماني با الگوگيري از پروانهها و سوسکهاي جواهرنشان

رنگ بدن سوسکهاي جواهرنشان با خصوصيات درخشش فلزي، يک “رنگ ساختاري” ناميده ميشود. رنگهاي ساختاري، رنگهاي عجيب و خاصشان رانه به واسطه جذب نور از طريق رنگدانهها يا رنگريزهها توسعه ميبخشند، بلکه از طريق ساختارهاي ريزي با ابعاد قابل مقايسه يا کوتاهتر از طول موج نور، اين کار را انجام ميدهند. از اين رو رنگهاي ساختاري از مشکلاتي مانند رنگ پريدگي مبرا هستند. رنگهاي ساختاري به غير از سطح بدن موجودات زنده، در مواد معدني (مثل عقيق) و کريستالهاي کلوئيدي، يافت ميشود. کاربردهاي رنگ ساختاري، يک گونه از بخشهاي صنعتي را مثل نقاشي و رنگ ساختمان، مواد آرايشي، جواهرات، پارچهها و کريستالهاي رنگي و فيبررنگي ساختاري را در برميگيرد.
پروفسور پارکر148 و ديگران در موزه تاريخ طبيعي لندن تحقيقي را که شامل بررسيهايي بر روي تنوع تکامل ساختارهاي فوتونيک پروانه بود، منتشر نمودند.در کل رنگ بالهاي پروانه ميتواند ناشي از دو عامل باشد:
1- رنگها از تجمع رنگدانهها در بافتها حاصل شود که به آن رنگ شيميايي ميگويند.
2- رنگ ناشي از ساختارهاي بال پروانه باشد که به آن رنگ فيزيکي يا ساختاري ميگويند.
رنگهايي که از تجمع رنگدانهها در بافتها حاصل ميشوند مانند ملانين149، پترين150 ميتوانند به صورت رنگهاي زرد، نارنجي، قرمز، سياه يا قهوهاي باشند در صورتي که رنگهاي ساختاري، رنگهاي آبي بنفش و سبز را تشکيل ميدهند. دانشمندان توانستند پارچههايي را با ويژگيهاي رنگ ساختاري بوجود آورند، همچنين از رنگ شيميايي ساختار بال پروانه در رنگآميزي ماشينها بهره بردند.(شکل 67)
( Masatsugu Shimomura, 2010 )

شکل 67- رنگ ساختاري بال پروانه

4-4-2-3- مصالح هوشمند

اين بخش ابتدا مشخصههايي که مواد هوشمند را از ديگر مواد متمايز ميسازند، تعيين کرده و سپس بسياري از موارد پرکاربرد را بصورت سيتماتيک بررسي ميکند. پنج مشخصهي اصلي که براي تشخيص يک ماده هوشمند از مواد سنتي تعيين شدهاند عبارتند از: ناپايداري، گزينشپذيري، بيواسطهگي، خودبکاراندازي و صراحت.اگر اين مشخصهها در سازماندهي اين مواد بکار گرفته شود آنگاه آنها بدين صورت قابل دستهبندي هستند:
1- قابليت تغيير ويژگي 2- قابليت مبادله انرژي
3- اندازه/ موقعيت مجزا 4- برگشتپذيري
1- تغيير ويژگي
دستهاي از مواد هوشمند که داراي بيشترين تعداد کاربردهاي بالقوه در رشتهي معماري ميباشد، دستهي تغيير ويژگي است.اين مواد تغييري را در خصوصيت يا خصوصيات شيميايي، گرمايي، مکانيکي، مغناطيسي، نوري يا الکتريکي در واکنش به تغيير شرايط محيطشان ايجاد ميکنند. شرايط محيط ممکن است فراگير بوده يا از طريق يک انرژي ورودي مستقيم ايجاد شود. تمام مواد تغييردهنده رنگ همچون ترموکروميکها، الکتروکروميکها، فوتوکروميکها و غيره در اين دسته قرار ميگيرند. دراين مواد سطح اصلي از طريق يک تغيير محيطي (تابش خورشيدي ضمني، دماي سطح) يا يک ورودي مستقيم انرژي مانند (جريان، ولتاژ) تغيير مييابد.
2- مبادله انرژي
دومين دسته از موادي که انتظار ميرود نفوذ زيادي در رشتهي معماري داشته باشد دستهي مبادلهي انرژي است. اين مواد که ميتوان آنها را مواد قانون اول نيز خواند، يک انرژي ورودي را به شکل ديگر تغيير داده تا انرژي خروجياي مطابق با اولين قانون ترموديناميک، توليد کنند.اگرچه اثربخشي تبديل انرژي براي مواد هوشمندي همچون فتوولتائيک و ترموالکتريک نوعاً بسيار کمتر از فناوريهاي متعارف ميباشد، اما پتانسيلها و استعدادهاي نهاني تبديل انرژي براي آن بسيار بيشتر است. به عنوان مثال، رابطه مستقيم ميان انرژي ورودي و انرژي خروجي، بسياري از مواد هوشمند تبديل انرژي همچون فيزوالکتريک، پيروالکتريک و فوتوولتائيک آنها را به عنوان حسگرهاي محيطي عالي ارائه ميدهد.
3- برگشتپذيري/ جهتپذيري
بسياري از مواد درون دو دستهي بالا مشخصهي برگشتپذيري يا دو جهتي را نيز از خود نشان ميدهند. بسياري از مواد تبديل کننده يا معکوس کننده الکتريسيته ميتوانند شکل انرژي ورودي و خروجي خود را برعکس کنند. به عنوان مثال، برخي از مواد فيزوالکتريک ميتوانند با اعمال يک حرکت يا کشش جرياني را ايجاد کردهو يا با ايجاد يک جريان الکتريسته تغيير شکل دهند. ويژگي جذب انرژي توسط مواد تغيير فاز با توجه به جهت روي دادن تغيير فاز، ميتواند براي پايدار ساختن يک محيط يا براي آزاد ساختن انرژي در محيط بکار رود.
4- اندازه/ موقعيت
صرفنظر از نوع مواد هوشمند، يکي از مشخصههاي اصلي که اين مواد را از مواد سنتي متمايز ميسازد اندازه و عملکرد مستقيم آنهاست. حذف يا کاهش شبکههاي انتقال ثانويه، اجزاء اضافه ودر برخي از موارد حتي بستهبندي و اتصالات برق موجب کوچک شدن اندازه بخش فعال ماده خواهد شد. يک جزء يا عنصر تشکيل شده از يک مادهي هوشمند نه تنها بسيار کوچکتر از يک ساختمان مشابه که از مواد سنتي استفاده کرده است ميباشد بلکه به تکيهگاه زيربنايي کمتري نياز خواهد داشت در نتيجه جزء حاصل را ميتوان در مؤثرترين مکان گسترش داد. اندازهي کوچکتر اين مواد همراه با خصوصيات تغيير ويژگي يا تبديل انرژي سبب ميشود تا اين مواد به حسگرهايي کارا تبديل شوند آنها تمايل کمتري به دخالت در محيطي که در حال اندازهگيري آن هستند داشته و نياز کمتري به تنظيمات کاليبراسيون خواهند داشت.
در بخش زير، ويژگيهاي دو دستهي اول از مواد هوشمند که به عنوان مواد نوع 1 و نوع 2 ناميده شده، مطرح ميشود:
نوع1- (با قابليت تغيير ويژگي): مادهاي که يکي از ويژگيهاي خود (شيميايي، مکانيکي، نوري، الکتريکي، مغناطيسي يا حرارتي) را در واکنش به تغيير در شرايط محيط خود و بدون نياز به کنترل خارجي، تغيير ميدهد.
نوع 2-(با قابليت تبديل انرژي): ماده يا وسيلهاي که انرژي را از يک شکل به شکلي ديگر تبديل کرده تا يک حالت نهايي مطلوب را بوجود آورد.

4-4-2-3-1- با قابليت تغيير ويژگي

دستهاي از مواد هوشمند که همواره براي هر طراح جذاب ميباشد اصطلاحاً گروه مواد تغيير رنگ بوده که عبارت است از موارد زير:
– فوتوکروميکها- موادي که در صورت قرار گرفتن در معرض نور تغيير رنگ ميدهند.
– ترموکروميکها- موادي که بعلت تغييرات دما تغيير رنگ ميدهند.
– مکانوکروميکها- موادي که بدليل فشارهاي تحميل شده و ياتغيير شکل تغيير رنگ ميدهند.
– کموکروميکها- موادي که در صورت قرار گرفتن در معرض محيطهاي شيميايي خاص تغيير رنگ ميدهند.
-الکتروکروميکها- موادي که با اعمال شدن يک ولتاژ تغيير رنگ ميدهند.
که عبارتند از بلورهاي مايع و عوامل ريز معلق که در هنگام فعلا شدن بوسيلهي الکتريسته تغيير رنگ يا شفافيت ميدهند.
1- مواد فتوکروميک:
مواد فتوکروميک انرژي تابشي را جذب کرده و يک تغيير برگشتپذير را از طريق يک فرآيند شيميايي در دو وضعيت متفاوت انرژي ايجاد ميکند. مواد فتوکروميک انرژي الکترومغناطيسي درون ناحيه فرابنفش را جذب کرده تا يک تغيير ذاتي را بوجود آورند. بسته به انرژي تابشي، مواد فتوکروميک بين بخشهاي انتخابي منعکس شونده و جذب کنندهي طيف مريي تغيير جهت ميدهند.مولکول مورد استفاده براي رنگهاي فتوکروميک در شکل غيرفعال خود بدون رنگ هستند. که با قرار گرفتن در معرض فوتونهاي يک طول موج خاص، به يک حالت برانگيخته تغيير يافته و در طول موجهاي بلندتر در يک طيف مريي بازتاب ميشود. با برداشتن منبع فرابنفش (UV)، مولکول به حالت اصلي خود باز ميگردد. به عنوان مثال يک نمونه فيلم فتوکروميک تا قبل از قرار گرفتن در معرض نور خورشيد شفاف و بيرنگ است و زماني که در معرض آن قرار ميگيرد شروع به بازتاب يا ارسال طول موجهاي خاصي (همچون آبي شفاف) ميکند. و شدت آن به ميزان نوردهي مستقيم بستگي دارد. اين فيلم در تاريکي و زماني که هيچ نور خورشيدي وجود ندارد به حالت بيرنگ اصلي خود باز ميگردد.
مواد فتوکروميک در محدودهي وسيعي کاربرد دارند مانند عينکهاي آفتابي که تغيير رنگ ميدهند. در معماري، نيز اين مواد در پنجرهها يا نماي خارجي، اگرچه با ميزان مختلف موفقيت، براي کنترل بهرهبرداري از خورشيد و کاهش درخشش بکار ميروند.
2- مواد ترموکروميک
مواد ترموکروميک گرما را جذب کرده که اين جذب گرما سبب يک واکنش شيميايي ميشود. که يک تغيير برگشتپذير رادر پي دارد.
مواد ترموکروميک داراي اشکال مختلفي هستند از جمله اشکال کريستال مايع که در فيلمهاي ترموکروميک بکار رفته و لکوديها که داراي کاربردهاي زيادي هستند. فيلمها در دستگاههاي آزمايش باتري، گرماسنجها و غيره بکار ميروند. به عنوان مثال گرماسنجنواري که کاربرد گستردهاي داشته و بر روي پيشاني يک فرد قرار ميگيرد به گونهاي طراحي شده است که نسبت به سطوح مشخصي از دما حساس ميباشد. در مقابل لکوديها در رنگها و کاغذهاي متفاوت بکار ميروند.
در معماري و طراحي وسايل خانه، استفاده از اين مواد جهت نشان دادن وجود قبلي يک فرد در يک مکان خاص يا برروي يک قطعه از وسايل، ميباشد. به عنوان نمونه، بسياري از وسايل خانهي جورجن ميراچ اس نسبت به گرماي بدن حساس بوده و يک نقش رنگي از فردي که بر روي آن نشسته است را نشان ميدهند. اين تصوير باگذشت زمان محو ميشود. (شکل 68)

شکل 68- نمونهاي از بکارگيري مواد ترموکروميک
مفهوم بکار بردن مواد ترموکروميک بر روي سطح خارجي يک ساختمان نيز هميشه جالب توجه بوده است. (شکل 69) متأسفانه يک مشکل بزرگ درکاربرد رنگهاي ترموکروميک موجود کنوني بر روي سطح خارجي اين است که قرارگرفتن در معرض طول موجهاي فرابنفش در نور خورشيد موجب ميشود تا مواد تنزل يافته و قابليت تغيير رنگ خود را از دست دهند.

شکل 69- بکارگيري مواد ترموکروميک بر روي سطح خارجي يک ساختمان
3- مواد مکانوکروميک و کموکروميک
مواد مکانوکروميک زماني که در معرض فشارها و تغيير شکلهاي وابسته به نيروهاي خارجي قرار ميگيرند

پایان نامه
Previous Entries منبع مقاله درمورد ارتکاب جرم، حقوق جزا، اختلالات شخصیت Next Entries منبع مقاله درمورد پرونده شخصیت، ارتکاب جرم، جرم شناسی