功能材料概论材料1第一页，共六十五页。目录第一章绪论第二章智能材料第三章储氢材料第四章磁性材料第五章功能陶瓷材料第六章纳米材料第七章超导材料第八章医用生物材料2第二页，共六十五页。第一节智能材料基本原理1、什么是智能材料2、智能材料的特征3、智能材料的构成4、智能材料的分类3第三页，共六十五页。智能材料是二十世纪90年代迅速发展起来的一类新型复合材料，将在21世纪得到广泛研究和应用的材料。智能材料：是指具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的具有智能特征材料。1、什么是智能材料？4第四页，共六十五页。目前，已经实用化的智能材料包括：形状记忆合金材料，如镍—钛材料，可用来制作汽车易损件、人造卫星的天线等；电致、磁致变性材料等的应用具体来说，智能材料需具备以下内涵：(1)具有感知功能，能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度，如电、光、热、应力、应变、化学、核辐射等；5第五页，共六十五页。智能材料的构想来源于仿生学，它的目标就是想研制出一种材料，使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。6第六页，共六十五页。但是现有的材料一般比较单一，难以满足智能材料的要求，所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域，使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。7第七页，共六十五页。智能材料应用的简单事例：某些太阳镜的镜片当中含有智能材料，这种智能材料能感知周围的光，并能够对光的强弱进行判断，当光强时，它就变暗，当光弱时，它就会变的透明。8第八页，共六十五页。2、智能材料的特征因为设计智能材料的两个指导思想：是材料的多功能复合和材料的仿生设计。智能材料系统具有或部分具有如下的智能功能和生命特征：9第九页，共六十五页。(1)传感功能（Sensor）能够感知外界或自身所处的环境条件，如负载、应力、应变、振动、热、光、电、磁、化学、核辐射等的强度及其变化。10第十页，共六十五页。(2)反馈功能（Feedback）可通过传感网络，对系统输入与输出信息进行对比，并将其结果提供给控制系统。(3)信息识别与积累功能能够识别传感网络得到的各类信息并将其积累起来。11第十一页，共六十五页。(4)响应功能能够根据外界环境和内部条件变化，适时动态地作出相应的反应，并采取必要行动。12第十二页，共六十五页。(5)自诊断能力（Self-diagnosis）能通过分析比较系统目前的状况与过去的情况，对诸如系统故障与判断失误等问题进行自诊断并予以校正。13第十三页，共六十五页。（6）自修复能力（Self-recovery）能通过自繁殖、自生长、原位复合等再生机制，来修补某些局部损伤或破坏。14第十四页，共六十五页。（7）自调节能力（Self-adjusting）对不断变化的外部环境和条件，能及时地自动调整自身结构和功能，并相应地改变自己的状态和行为，从而使材料系统始终以一种优化方式对外界变化作出恰如其分的响应。15第十五页，共六十五页。3、智能材料的构成一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。16第十六页，共六十五页。（1）基体材料基体材料担负着承载的作用，一般宜选用轻质材料。一般基体材料首选高分子材料，因为其重量轻、耐腐蚀，尤其具有粘弹性的非线性特征。其次也可选用金属材料，以轻质有色合金为主。17第十七页，共六十五页。（2）敏感材料敏感材料担负着传感的任务，其主要作用是感知环境变化（包括压力、应力、温度、电磁场、pH值等）。常用敏感材料:如形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。18第十八页，共六十五页。（3）驱动材料因为在一定条件下，驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负着响应和控制的任务。常用有效驱动材料如形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用，这...
