المهندسه نورا فوزي
يتم وصف المواد الذكية أو مواد البناء الذكية على أنها مواد يمكنها تحقيق تباين متحكم فيه، ويمكن التنبؤ به من خصائصها كاستجابة مباشرة لمحفزات خارجية وتغيير في بيئتها. حيث يمكن أن تكون التغييرات الخارجية هي تقلبات في درجة الحرارة أو الضوء أو الضغط أو المجالات المغناطيسية أو الكهربائية أو الرطوبة المحيطة أو المواد الكيميائية.
ليست كل المواد الذكية متشابهة. كما يمكن للبعض تغيير خصائصهم بسبب أكثر من واحد من المحفزات الخارجية في نفس الوقت، وتوفر بعض المواد قدرة أكبر على التكيف بسبب تغييرات خارجية معينة أكثر من غيرها. ومع ذلك فإنّ الفكرة الشائعة، هي أن التغييرات قابلة للعكس ممّا يجعل هذه الأنواع من المواد مفيدة بشكل خاص. نظراً لقدرتها على تكيف خصائصها، فإنّ المواد الذكية لها مجموعة واسعة من التطبيقات ليس فقط في التكنولوجيا والتصنيع والعلوم والطب، ولكن بشكل أكثر تحديداً في الهندسة المدنية. سواء تم دمجها كجزء من الخرسانة أو البلاستيك أو الزجاج أو السبائك، يمكن استخدام هذه المواد لخلق كفاءات في عملية البناء، وزيادة عمر المباني أو الهياكل وتحسين أدائها بمرور الوقت.

مميزات مواد البناء الذكية:
تتميز مواد البناء الذكية عن مواد البناء العادية بأنها من الممكن أن تحدث تغيرات بها لإكسابها الخصائص الهندسية المرغوبة، من حيث الإجهاد الميكانيكي أو المجال الكهربائي أو درجة حرارتها، أو درجة حموضة المواد ورطوبتها، أو خصائص الوسط المحيط والمؤثر عليها كما في الضوء. ومما يجعل مواد البناء الذكية محط أنظار الجميع هي أنها أيضاً صديقة للبيئة حيث أنها تدخل في تشييد الأبنية المستدامة.
كما أنها ترفع من مستوى الأداء في العمل وجودته فهذه الخصائص تجعل من مواد البناء الذكية مواد أساسية في مجالات الهندسة والعلوم.
كما أن المواد الذكية تسمح ببناء الجسور الذكية، خاصة الجسر المدعم بالكابلات مع مدى أوسع لتجنب التعرض المتزايد للاهتزازات الناتجة عن العوامل المحيطة مثل الرياح أو المطر أو حركة المرور. وبالتالي يتطلب الهيكل البنائي صيانة أقل ويمكن مراقبة استجابة البناء لهذه المواد.

يتم استخدام المواد الذكية في المباني لمراقبة هياكل الهندسة المدنية لتقييم متانتها وقدرتها وفعاليتها على التكيف، وتدخل المواد الذكية في المباني المستخدمة لرصد سلامة الجسّور والسّدود وأبراج حفر النفط البحري، حيث يتم استخدام أجهزة استشعار الألياف الضوئية المتموضعة في المباني والمنشآت لتحديد مناطق المشاكل. يمكن استخدامها لإعادة تأهيل تكسير الخرسانة عند استخدام مادة ذكية فائقة المرونة كقضبان التعزيز.
1-الإسمنت الذكي المولد للضوء:
الإسمنت المضيء أو المتوهج عبارة عن إسمنت مُعالج بطريقة تسمح له بامتصاص الأشعة الشمسية في ساعات النهار وإعادة إصدارها ليلاً على شكل ضوء متوهج يضيء ما حوله، بحيث يمكن استخدامه لإضاءة الطرقات والجسور والأرصفة والمباني.
الإسمنت مادة معتمة ذات لون باهت وغير منفذة للضوء، ويقتصر استخدامها في مجال البناء لقوتها وصلابتها. لكن توصل العالم المكسيكي خوسيه كارلوس إلى ابتكار قلب المعايير بتحويل الإسمنت المعتم إلى إسمنت مضيء، وذلك بالتعديل في التركيب الداخلي للإسمنت وإزالة البلورات المسؤولة عن عدم نفاذية الإسمنت للضوء، مما نتج عنه جل يسمح بامتصاص الأشعة الفوق بنفسجية من المصدر.

2- الخشب الشفاف:
الخشب الشفّاف اختراع حديث عمره بضع سنوات فقط. لكن على الرغم من أنه لم يُستخدَم حتى الآن في صناعة البناء، فهو في الواقع يمتلك عدَّة مزايا يتفوّق بها على المواد الشفّافة الأخرى، كالزجاج واللدائن. وجاء هذا التأكيد في بحث واسع شاركت فيه مجموعة كبيرة من علماء المواد من الولايات المتحدة وسويسرا، ونشر في مجلة "نيتشر كوميونيكيشن"، في يوليو 2020م: فهو أولاً مادة قابلة للتحلّل بيولوجياً، ويؤهّله هذا لأن يكون بديلاً "أخضر" للدائن والزجاج. وهو أيضاً غير قابل للتشظي، ويمكنه تحمل صدمات تكسر الزجاج، وحين ينكسر من صدمات أقوى فإنّه ينشطر قطعاً كبيرة غير حادة الحواف، ولا يتهشّم في قطع حادة. ومن المعروف أهمية هذه الخاصية في الأبنية المشادة في أمكنة معرَّضة للزلازل.

3- الطوب الممتص للتلوث:
يعمل الطوب الماص للتلوث على المبدأ الأساسي لترشيح الهواء، حيث يقوم بتصفية الهواء الخارجي ويمده إلى داخل الهياكل وتقوم هذه الأحجار بتصفية الهواء وفصل الملوثات والجزيئات الأخرى مثل الغبار، حيث كان الإلهام وراء هذا الابتكار العبقري هو مفهوم الترشيح الإعصاري الذي يمكننا رؤيته في المكنسة الكهربائية. إضافة لوجود أنواع من الطوب ذات نظام تبريد خاص.

4- ويوجد أيضاً مواد أخرى كالقش، والأثاث المنتج بيولوجيا (الأثاث الحيوي)

تطبيقات المواد الذكية في البناء:
• في إنشاء المباني الذكية، من أجل التحكم البيئي ومراقبة الصحة الإنشائية.
• في البناء الذكي، وكان يستخدم لتحويل الكفاءة والراحة والسلامة للأشخاص والأصول.
• المواد الذكية تقلل من آثار الزلازل.
• في تطبيقات النقل البحري والسكك الحديدية لمراقبة الإجهاد باستخدام مستشعرات الألياف الضوئية المدمجة.
• يسمح استخدام المواد الذكية ببناء جسور ذكية وخاصة الجسور المثبتة بالكابلات ذات مدى أوسع لتجنب زيادة التعرض للاهتزازات التي تسببها العوامل المحيطة مثل الرياح أو المطر أو حركة المرور.
• المواد الذكية في الهياكل المستخدمة لمراقبة سلامة الجسور والسدود وأبراج التنقيب عن النفط البحرية حيث يتم استخدام مستشعرات الألياف الضوئية المدمجة في الهياكل لتحديد مناطق المشاكل.
• يمكن استخدامها لإعادة تأهيل تكسير الخرسانة عند استخدام مادة ذكية فائقة المرونة.