材料科学与人类文明-第7章 智能材料VIP专享VIP免费

智能材料近30年研制出的一些新型功能材料，它们能随环境、时间变化而改变自己的性能/形状，好像具有智能其中，形状记忆合金已崭露头角智能材料是20世纪90年代迅速发展起来的一类新型材料，是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料智能材料使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化的目标智能材料已成为材料科学的一个重要前沿领域，有关研究及发展受到极大的重视传感功能智能材料具有、或部分具有如下特征智能材料的特征能够感知外界或自身所处的环境条件反馈功能比对系统输入/输出信息，将结果提供给控制系统信息识别与积累功能识别传感网络得到的各类信息，并将其积累起来响应功能适时动态地响应外界环境和内部条件变化自诊断能力比对目前/过去状况，诊断并校正系统故障、判断失误等自修复能力通过自繁殖、自生长、原位复合机制，修补局部损伤自调节能力自动调整自身结构/功能，使材料始终以优化方式响应外界变化一般来说，智能材料由基体材料基体材料、敏感敏感材料材料、驱动材料驱动材料、信息处理器信息处理器4部分构成智能材料的构成智能材料设计的两个指导思想是材料的多功能复合和材料的仿生设计现有材料的性能一般比较单一，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材料复合构成一个智能材料系统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智能材料的构成敏感材料担负着传感任务，主要作用是感知环境变化（压力、温度、电磁场、pH值等）常用敏感材料包括形状记忆材料、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、液晶材料等驱动材料在一定条件下，驱动材料可产生较大的应变和应力，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驱动材料又是敏感材料，起到身兼二职的作用其它功能材料包括导电材料、磁性材料、光纤和半导体材料等智能材料的基本构成和工作原理智能材料的构成目前尚无统一的定义。不过，现有智能材料的多种定义大同小异大体来说，智能材料就是指具有感知环境(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智能特征的材料智能材料的定义智能材料又可以称为敏感材料，常用的有以下几种IntelligentmaterialIntelligentmaterialandstructureSmartmaterialSmartmaterialandstructureAdaptivematerialandstructure智能材料的定义具体来说，智能材料需具备以下5个内涵(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(2)具有驱动功能，能够响应外界变化(3)能够按照设定的方式选择和控制响应(4)反应比较灵敏、及时和恰当(5)当外部刺激消除后，能够迅速恢复到原始状态智能材料的构想来源于仿生学，其目标是研制具有类似于各种生物功能的“活”的材料智能材料必须具备感知、驱动和控制3个基本要素某些太阳镜的镜片当中含有智能材料，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，它就会变的透明智能材料举例国外智能材料的研发方面已取得很多技术突破如英国宇航公司在导线传感器，可用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时,反应时间仅为10秒智能材料的分类现在可用于智能材料的材料种类不断扩大，所以智能材料的分类也只能是粗浅的，分类方法也有多种按材料功能，可分为光导纤维、形状记忆合金、压电、电流变体、电(磁)致伸缩材料等按材料来源，可分为金属系、无机非金属系、高分子系金属系智能材料主要有形状记忆合金、形状记忆复合材料无机非金属系智能材料有电流变体、压电陶瓷、光致变色和电致变色材料等高分子系智能材料的范围很广泛，有高分子凝胶、智能高分子膜材、智能高分子粘合剂、智能型药物释放体系、智能高分子基复合材料等智能...