بررسی پیشرفت های اخیر در مصالح هوشمند و پایدار در مهندسی سازه: مروری بر کاربردها و چالش ها

در دهه اخیر، توسعه مصالح هوشمند و پایدار به یکی از مهم ترین روندهای تحول آفرین در مهندسی سازه تبدیل شده است. این مصالح که توانایی تغییر خواص مکانیکی، حرارتی یا الکتریکی خود را در پاسخ به محرک های محیطی (مانند دما، تنش، میدان مغناطیسی یا الکتریکی) دارند، همزمان با کاهش مصرف انرژی و انتشار کربن، عملکرد و ایمنی سازه ها را به طور چشمگیری ارتقا می دهند. پژوهش حاضر با روش مرور نظام مند و تحلیل بیش از ۱۲۰ مقاله معتبر منتشرشده بین سال های ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۵، به بررسی انواع مصالح هوشمند و پایدار پرداخته است؛ از جمله بتن خودترمیم شونده (با استفاده از باکتری ها و میکروکپسول ها)، کامپوزیت های تغییرشکل پذیر با حافظه شکلی (SMA)، مصالح تغییرفاز (PCM)، بتن های هوشمند تقویت شده با نانو لوله های کربنی و فیبرهای هوشمند، و همچنین مصالح بازیافتی و ژئوپلیمری با رفتار هوشمند. نتایج نشان می دهد که این مصالح در کاربردهایی نظیر کنترل ارتعاشات سازه ای، ترمیم خودکار ترک ها، تنظیم حرارتی ساختمان ها، افزایش ظرفیت باربری و طول عمر سازه ها موفقیت چشمگیری داشته اند. با این حال، چالش های مهمی از جمله هزینه بالای تولید، دشواری مقیاس پذیری صنعتی، پایداری طولانی مدت در شرایط واقعی محیطی، نبود استانداردهای طراحی و آیین نامه های معتبر در ایران و جهان، و نیز نگرانی های زیست محیطی در چرخه حیات برخی نانومواد همچنان مانع پذیرش گسترده آن ها هستند. این پژوهش در نهایت پیشنهادهایی برای جهت گیری تحقیقات آینده در ایران، از جمله توسعه آیین نامه های بومی، کاهش هزینه ها از طریق بومی سازی فناوری و انجام مطالعات عملکردی درازمدت ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

مصالح هوشمند ، مصالح پایدار ، بتن خودترمیم شونده ، آلیاژ حافظه دار ، تغییرفاز ، مهندسی سازه ، چالش های اجرایی