智能材料与结构系统

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为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划智能材料与结构系统　　智能材料系统和结构介绍　　摘要　　人类总是把自然作为工程的灵感，不论是在设计还是在执行上。在智能材料系统与结构领域的构思上，其发展也不例外。Zuk和Clark在《动力学体系》一书中写道：“生命本身是一种运动，从单个细胞到最复杂的组织——人类??正是运动、灵活、变化、适应这些特性将生命体置于比静态物质更高的进化程度上。事实上，这些生物的生存依赖于它们的运动能力：自我强健，自我医疗，自我繁殖，适应变化和适应环境??”创造一种更高级的材料系统和结构，使它具有感知、激励、控制和智能这些“生命”功能，这种构思鼓舞和激励了在这个新领域努力的开始。　　本文包括了关于智能材料系统与结构的一些较早的描述，并且介绍了与智能系统相关的各种概念、定义和分类。本文对智能材料系统领域中应用的一些驱动和传感材料作了简单的调查，并以此来举例说明已取得的进步和研究中的构想。　　引言目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划智能材料与结构系统　　智能材料系统和结构介绍　　摘要　　人类总是把自然作为工程的灵感，不论是在设计还是在执行上。在智能材料系统与结构领域的构思上，其发展也不例外。Zuk和Clark在《动力学体系》一书中写道：“生命本身是一种运动，从单个细胞到最复杂的组织——人类??正是运动、灵活、变化、适应这些特性将生命体置于比静态物质更高的进化程度上。事实上，这些生物的生存依赖于它们的运动能力：自我强健，自我医疗，自我繁殖，适应变化和适应环境??”创造一种更高级的材料系统和结构，使它具有感知、激励、控制和智能这些“生命”功能，这种构思鼓舞和激励了在这个新领域努力的开始。　　本文包括了关于智能材料系统与结构的一些较早的描述，并且介绍了与智能系统相关的各种概念、定义和分类。本文对智能材料系统领域中应用的一些驱动和传感材料作了简单的调查，并以此来举例说明已取得的进步和研究中的构想。　　引言目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　“智能的”、“灵巧的”、“感知的”、“适应的”和许多其它的术语都用来描述或对材料和结构分类，这些材料和结构拥有它们自己的传感器、驱动器和计算控制能力或硬件。一个已提出的智能材料的定义是：具有固有的或完整的智能性，能对外加负载或外界环境等外界激励产生自适应的材料。这种材料的控制或智能是通过材料组成、加工处理、缺陷和微观结构来决定的，或者是适应不同等级激励的控制方式来实现的。智能结构可能简单的由智能材料系统构筑而成，组成驱动器、传感器和一些更为离散的智能结构。绝大部分早期的“灵巧材料”主要为嵌入式或分布式的压力和温度传感器。但是，目前在材料、驱动器、传感器和控制器领域，智能材料系统的复杂性和效用每月都在迅速发展。虽然智能材料系统和结构的观念可以应用到建筑、堤坝、桥梁、管道、船舶和各种运载工具的设计和落实上，但是目前的研究主要还是面向先进航空器、发射器和大型太空平台等航空航天领域的潜在应用。　　为了对相关学科的概念和差异有所理解，这里提出两个明确的定义。第一个定义是来自于Wada,Fanson和Crawley的一篇文章(1990)，在这篇文章中他们试图建立一个框架来对结构系统分类。第二个概念定义来自于Takagi，详细描述了　　日本关于智能材料的概念。这两种概念在范例上表达了一致的观点，但也会从科学和工程两个方面进行举例对比。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　对于未来先进结构系统功能的需要，如太空系统、航空和航海舰船，促进了结构和材料设计的新途径。Wada，Fanson和Crawley由此尝试提出了一个总体框架来对各种将智能融入结构系统的方法进行分类，其主要兴趣在于精密太空结构的结构系统。如图1，阐释了他们提出的大概框架，包含了一个结构控制途径的清晰层次。下面对他们的定义和概念的解释选自他们的文章。　　两种最基本的类别是：感知结构，它们具有传感器，能够确定或监测系统的状态或性质；适应结构，它们具有驱动器，能够以一种控制方式改变系统的状态或性质。一个感知系统可能具有传感器用于健康监控，但不具有驱动器。相反的，一个适应系统可以具有驱动器用于一个被控制的部署，但不具有传感器。　　感知和适应结构的交叉点是控制结构，将传感器和驱动器置于同一反馈结构用来实时控制系统状态或性质。把这些系统统称为结构可能有点随意，因为从原则上讲，一个控制结构应该是由一个常规结构和一个独立的控制系统组成，比如一个质量检验驱动器附在一个支撑结构上。也许这样定义的主要作用是将这些常规方法与下一个类别——活动结构区分开来。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　活动结构是一种高度集成传感器和驱动器的控制结构，除控制功能外还有结构功能。活动结构的混合本质是从简单方法出发，使其具有真正的集成化控制系统。从逻辑的极端上讲，智能结构包含高度的集成控制逻辑学和电子学，提供分布的或继承的控制体系的可识别元素。　　结构可以从很多不同的意义上被控制。例如，控制系统的目标可能会影响到结构的机械性能。这包括机械状态。一个结构对驱动器使用速率反馈从而增加阻尼，这是一个机械控制的结构。热控制结构应该包括一个用来影响它的热状态和热性质的控制系统。一个具有分布式加热器和热电偶的结构就是一个例子。甚至可以想象一种结构，其表面光学性能可控，或者其表面电磁性能可控。　　智能材料在日本的概念　　日本科学技术机构的HarumitsuYoshimura博士于1989年3月在Tsukuba科学城举行的第一届国际智能材料研讨会上就日本感兴趣的智能材料做了简单的介绍。他说，几年前该机构开始调查发展一种根据环境变化能够智能地体现其自身功能的“材料”的可行性。智能材料的概念和定义开始被航空学、电子学和其它先进技术的相关机构和委员会广泛研究，那个研讨会的主席ToshinoriTakagi博士展示了这项研究的结果。　　Takagi博士介绍了一篇题为“智能材料在日本的概念”的文章，这篇文章本目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　质上是一篇详述讨论和结论的临时报告，是由材料技术委员会和下属委员会，航空学、电子学和其它先进技术的委员会，科学技术机构以及日本政府的成员共同准备的。这篇临时报告是一篇非常有地位的文章，介绍了智能材料在日本应用和研究的促动因素和概念。这篇报告以这样开头：“科学与技术，在即将到来的21世纪里，将很大程度依赖于新材料的发展??我们认为'智能材料’是这样的新材料的主要候选者??”　　促使智能材料的概念做最初的调查似乎源于一个对材料科学历史的评估以及对日本人对开始掌握的科学的前景的纯粹假设。“材料科学的历史表明由结构材料向功能材料发展是一个十分明显的趋势。”因此，研究和发展的方向应该是创造“在某些方面甚至超过生物材料的超功能材料”。这种利用生物材料和系统的概念在智能材料领域并不陌生，但是，在美国，在复制和模仿生物材料上所关注的热点和实现的方式却大为不同。事实上，日本研究者普遍认为“生物材料可以被看作终极的材料”。日本科学界的主要关注在材料的发展上，美国更注重效用、功能和应用上。这两种途径的主要区别在于，美国科学界希望从自然中寻找实现各种各样功能的构想，比如，手臂如何能高度职能和准确的完成定位和摆动的控制任务？然而日本科学界从自然中寻找的是能够像生物材料一样实现适应功能的新合成材料的想法，比如，器官的肌肉结构能被合成吗？目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　这篇报告全面和深入的评价了材料科学在日本的未来，令人印象深刻。对于智能材料概念的描述源于他们的定义：　　·智能材料可以定义为，自身功能可以随环境的变化而智能地变化的材料。但是，他们关于“环境”的定义并不非常清楚。这个概念通过将材料的“智能”分为三类来解释的，如图2。　　·基本功能——这个水平基本上组成了与传感器、效应器和处理器性能相关的本质上的适应功能。　　·宏观功能——这个水平包括材料中的内在智能。　　·社会功用——这个水平从人类的角度来考虑材料的智能，指的是材料的“性能”，可以分类为“友好的”、“理智的或不理智的”和“协调的”。　　这三种分类有一个智能和大概效用的等级。基本功能是通过“将软件系统合并到材料之中”来实现其宏观功能。然而，“即使‘宏观功能’这一类成功的实现??但从人类的角度看这些功能可能也算不上智能”。为了在材料中安装类似人类的智能，一个被称作“智能的表现”的步骤被采用以赋予以下功能：·人类友好　　·可靠性　　·和谐　　·最佳的生命(并非尽可能长)　　·资源-经济的节约　　·热情目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　·分析判断　　·综合的认知/判断　　·理性/非逻辑性　　这个概念给人印象最深刻的一点是,一个科学家委员会在政府机构授权下，在原先的科学技术上又协商定义了一种新技术。正如这篇概念的论文中描写的那样,其目标在于材料科学在将来的思想,而远甚于短期内技术的进步。很清楚的是,这个研讨会的一个目的是开始一个长期的教育计划来激发材料科学家们向“社会效用”努力。　　“材料中最基本的智能由三个功能组成,它们是传感器功能、受动器或驱动器功能、包括记忆功能的处理器功能。”这与在美国好几年以来被广泛接受的用来描述灵巧或智能材料的定义基本相同。然而,即使有这个定义,这个概念也不是非常清晰(也许永远不会)。为了阐明存在于这个技术的定义和实际努力实现这个概念两者之间的疑惑,可以考虑将“智能材料典型样例”认定为这个概念的一部分.一个被普遍接受的观点认为未来的智能材料应该满足,“如果材料能具有内在的智能,比如自诊断、自学习、预测/通知、随时行动的能力、刺激—反馈、认识/辨别的能力。例子包括：　　·表面颜色或光泽随负载而变化的材料??　　·外表随内部损坏程度而变化的材料??　　·机械或电性能随环境而变化的材料??目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　·机械或电性能随负载而变化的材料??　　·化学组分随环境和/或操作条件而变化的材料,因此能够自我分解或恢复降解的性能??　　这些材料的例子似乎是用来描述传感器材料的,仅仅是基本功能之一,是概念的基础。关于概念的文章甚至评估了具有自调节功能的生物材料的实用性和可行性。这样的材料的例子如下:　　·具有自适应功能以激发人体内骨骼的生长的生物材料　　·具有自适应功能以替代人类皮肤、肝、肾、胰腺等的生物材料　　·药物传输系统　　Takagi博士提出的概念被应邀的参与者普遍接受。然而,委员会对于这个概念强调的重点,即单一材料可以包含所有的基本功能和抽象的社会实用功能,这一点目前并未被所有人认同,将会在接下来的讨论中阐明。同样重要的一点是，日本提出的概念并不同于任何结构概念，甚至“混合的”系统，而主要依靠本质　　上单一材料的材料科学来提供这些智能的功能。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　以下部分将描述很多在研讨会中用到的定义和概念，以及许多前几年在美国讨论过的定义。这样的讨论的重要性也许在于让不同组的研究者达成共识；“功能必需引导智能材料的发展”。虽然智能材料系统的目的是为了有效地适应地实现某个指定的功能，这个科学的领域最早的发展并不快，直到这个领域的功能被很好的叙述和理解。这个定义可以或者说应该相应地调整以适应科学技术的发展。　　名字里蕴含了什么？　　在1988年9月，一个名为“ARO灵巧材料，结构和数学专题研讨会”的研讨会在维及尼亚工业州立大学举行。少数国内知名的工程师，科学家和数学家受邀参加，以讨论灵巧材料和结构的研究的过去和现在的状况。这个研讨会第一次尝试着正式定义通常被称作“灵巧或智能材料”的技术和科学。在那个研讨会作出的结论的基础上，作者写了一篇总结文章，包括题为“名字里蕴含了什么？”的一章。这一章是由研讨会的讨论引出的，是关于新研究领域的适当的名字。在日本的这个研讨会的过程中，他们研讨了一些相似的，称为智能材料的这个领域的定义和概念。为了补充完整，以下包含了来自ARO研讨会总结的摘录，以给出在日本的研讨会提出的几种新概念和定义的比较。　　ARO灵巧材料和结构研讨会目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　将环境和材料传感器、机械驱动器以及电子信号处理和适应控制系统合并，用来制造针对特定传感输入的合适的输出器或驱动反馈，这样的材料在过去的几年被称作“机敏的”、“智能的”、“可感知的”、“生物的”。最近在美国航空局技术摘要上发表的一篇关于灵巧材料进展的封面文章中，提出了一个比较不同的定义??“灵巧材料的概念是基于材料的传感器合成，因此材料具备自身的‘神经系统’，能够感知外界情况并与其交流”。最近的出版物中包含和许多其它的定义，这些定义普遍集中在作者正在研究的这些技术和科学上。在研讨会中，所有术语都被应邀的与会者们使用和定义。　　博士(1989)开始介绍一个定义，将灵巧/智能材料解释为“包含分布式和/或整体的驱动器、传感器和微处理器功能”，他提出了适应材料和灵巧材料的区别，认为适应材料和结构仅是智能材料和结构的一部分。例如，一种由形状记忆合金补充成分组成的结构材料，可以弥补在吸收率和热扩散性能上的衰退，其中热扩散性能的衰退会导致这种或其他材料长度的过度变化，这种材料还可以控制结构的运动、振动、声音传播、强度和硬度。同样的材料可以被用来改　　智能材料系统结构与应用期末设计　　设计项目：压力触发式电灯开关　　学院：电子信息与电器工程学院　　专业：自动化　　班级：F　　学号：7　　学生姓名：闻昊　　XX年12月28日目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　压力触发式电灯开关　　内容摘要：针对如何提高用户进入家庭时，电灯如何快捷方便的打开，从而采用一种全新的连通电路的方式，采用压电材料，对外力的机械信号进行转换放大从而控制家用电路的连通。　　关键词：传感、压电材料、放大电路、控制元件、转换　　一、研究背景：　　在生活在中经常出现这样的情况，有时当你进入了家门或者宿舍之后，会发现两只手都拿着东西，很不方便去打开电灯的开关，或者电灯的开关并不在门口触手可及的地方，得抹黑向前走一小段路才能打开电灯。难免会有一些不方便之处。如果我们可以转换一种打开灯的方式，这个问题就可以解决。所以急待需要一种新的电灯开关，来改变传统声控和手触的方式。那么可采用压力触发式，将开关隐藏于门口的脚垫之中，当我们一进门踩到脚垫上的时候，房间的灯就会亮起来，岂不是方便很多。　　二、研究压力触发式开关的可行性与实现方案：目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　首先考虑压力触发的可行性，通过所学知识，压电材料可以将外力转换为电信号。压电传感器种类繁多，但传感器用压电材料主要有压电晶体、压电陶瓷和高分子材料三种。压电晶体性能稳定，居里点和机械强度高，绝缘性好，动态响应快，线性范围宽，迟滞小等，在精密测量系统和高温测量系统中常被选用；缺点是压电系数小，灵敏度低，价格昂贵。压电陶瓷是人造多晶体压电材料，其压电系数高，制造成本低，但性能不够稳定，在一般测量系统中广泛采用，高分子压电材料具有很高的压电敏感度，可以制成大面积的压电薄膜或阵列原件。那么采用高分子压电材料就可解决接收信号的问题，加上基本每家都会使用脚垫，所以可以将高分子压电材料制成压电薄膜置于脚垫之中。　　接着分析如何将压电薄膜产生的信号放大从而可以控制家用电路使得灯泡亮起来。尽管压电传感器输出的电压很高，但是电流很小。通过施加一个机械压力，压电材料产生的电荷就很少。此时的电流不足以触发一个原件。但是可以进过适当的放大，使其足够触发一个原件。　　接下来最后的问题就是，需要设计出一个足够小的原件，因此不会对整体屋子装修的美观程度有影响，且在受到一定的电流后，便可以触发，控制家庭电灯电路的连通，电灯可以亮起来，且这个原件也能被手动关闭，从而将电灯关上。　　三、研究流程图　　四、研究过程与结果：　　为了尽可能的节省材料，对常人脚踩脚垫的最有可能位置分析，以及对于脚垫易损坏的部位的分析，最后得出了以下的布置压电薄膜材料的方式。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　接下来是对于如何将压电薄膜产生的微弱电流放大的分析。这里因为我才疏学浅，也找不到相关的论文支持，于是去百度寻找了答案，找到了下图所示的电流放大电路。　　最后是关于可以控制家庭电路的原件设计。这个部分由我自己设计，所以有很多不足有待改进。下面是对下图的说明和原件功能的介绍。1、圆盘形自锁结构2、带有接通家用电路的旋转杆3、弹簧4、电磁线圈5、导体片6、小铁块。下边左图是原件，右图是结构1的侧面解析图。　　首先在4、电磁线圈没有电流时，2、旋转杆左边弹簧的拉力和右侧小铁块以及在1、圆盘自锁结构上的摩擦力是平衡的。如果脚垫受到了压力，产生电流并经过放大装置放大后通过导线传入4、电磁线圈，此时电磁线圈中有电流，产生磁性，对上方的小铁块产生了吸引力，于是2、旋转杆开始顺时针移动，此时旋转杆底部固定的小柱子，沿着右图中结构1圆盘形自锁结构的齿的斜面移动，此时右图中弹簧会受力压缩，于是2、旋转杆可以顺时针移动，在电流消失后，　　2、旋转杆受到3、弹簧的拉力，但是在结构1中，底部的小柱子，力是作用在垂直面上的，并不能使弹簧压缩，也就是说2、旋转杆是不可以移动的。由此完成了一个自锁的过程。　　接下来是如何实现断开电路。在右图中，盒子的外面留着一个按钮，　　当按压目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　按钮时，中间的柱子会带着圆形底盘一起向下运动，此时2、旋转杆的底部的小柱子不再受束缚，在3、弹簧的拉力下2、旋转杆可逆时针转动，从而使得5、处的导体片和触点相离，断开电路，电灯熄灭。　　五、研究结果：　　通过研究，发现对于压力触发式的开关的实现，在理论上是可行的，而且其作用也是很突出的。最终可以实现在用户脚踩到垫子之后家里的灯就会亮起来。而且装置的寿命应该较长，且价格不会很昂贵。应该可以将放大电路和最后的控制元件组装在一起，从而使得这个装置体积也不会过大。　　六、存在的问题　　此项研究有待实验验证，从而调节放大电路的放大程度，有可能会使用其他的方式对放大电路进行替换。压电材料的灵敏程度和形变量以及寿命有待于进一步的测试。同时对于吸引磁铁的螺线管中部的材料，线圈的匝数，应该是使得螺线管的引力越大越好，能轻松拨动旋转杆为最佳。　　七、致谢　　感谢杨斌堂老师的教学。　　八、参考资料　　《基于材料压电特性的传感器应用技术》作者：熊刚、冯新沪、蓝集维电流的放大电路图百度用户IDAS6787　　智能材料系统和结构的介绍目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　摘要　　人类总是用自然作为工程的灵感源泉，无论在设计还是制造过程中。这种观念在智能材料的结构和系统领域的发展中也不例外。Zuk和Clack在《动力学架构》这本书写到：“从单细胞到最复杂的有机体,人..生命本身就是运动。生物的运动性，灵活性，变化性，适应性使得生物比静态时处于一个更高的进化状态。事实上，这些生物的幸存依赖于他们的运动能力：自养育，自愈合，自繁殖以适应不断变化的需求和环境...”。通过向材料结构提供“生命体”的传感功能，驱动功能，控制功能和智力功能，来创造一个更高形式的材料系统和结构。正是这一理念激发和刺激了在这一新领域尝试的开始。　　本文介绍了智能材料系统结构领域一点历史，并阐述了各种概念，定义和与智能系统结合的材料的分类和结构。智能材料系统领域的驱动和传感材料一个简短的研究，被用来阐明制作过程及其研究理念。　　引言目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　智能的，敏锐的，可适应的，和许多其他词都被用来描述和分类材料和结构，这类材料结构自身包含传感器，驱动器和计算/控制能力和/或硬件。智能材料的一种被推荐的定义是本身固有或整体智能的拥有对外部刺激的自适应能力。材料的控制或智能也许可以被材料组份，加工，缺陷和显微组织，或调节适应控制的方式对不同水平的刺激这些因素“程序化”。智能结构可能只单单来构建人工智能材料系统或奉献于集成的驱动器，传感器，或者是一种更加离散形式的智能。早期的“智能材料”包含很多部分，最重要的是嵌入式和/或分布应变和温度传感器。然而，智能材料系统的复杂性和实用的迅速发展到目前的这段时间，主要的成就似乎都发生在材料，驱动器，传感器，和控制这些领域，并且是以每个月为基础进步。尽管智能材料系统与结构的概念可以应用到设计和修建建筑物，水坝，桥梁，管道，船舶，和地面车辆，但是最近的研究工作已集中在先进飞机，运载火箭的潜在的航空航天应用，和大的天基平台。　　为了来获得概念和对所涉及的科学多样性认识，两个特殊的定义将被提出。　　首先是来自于Wada,Fanson,andCrawley1990年的一篇论文，文中他们试图发展一个框架去分类结构体系。第二个概念的定义来自于Takagi对日本智能材料概念的一个非常详细的描述。这两个概念将会在范例中显示一致，但在科学和工程应用中将阐明其差别。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　未来先进的结构系统，即空间系统，飞机和船舶的性能要求，激发了结构和材料设计的一种新的方法。Wada,FansonandCrawley用这个事实来激励提出一个总的框架，这个框架将增加结构系统智能性的各种方法进行了归类。他们的主要兴趣是精密空间结构的结构体系。他们提出的总体框架如图1所示，其中包含的结构控制方法的一个大概的的来龙去脉。下面关于定义和概念的解释来源于他们的论文。　　传感结构和自适应结构是最基本的两种类型。传感结构是具有传感器，可以确定或者监测系统的状态或特性；自适应结构具有驱动器，以一种受控的方式使系统的状态或特性发生改变。一个传感系统可能拥有健康监测传感器，但不具有驱动器。相反，一个自适应系统具有一个控制部署驱动器，但没有传感器。　　感觉和自适应结构的交集是控制结构，它可以使传感器和驱动器在反馈结构中为了达到主动控制系统的状态或特性的目的。它是任意的去称谓这样的系统结构，因为从原则上控制结构可以由一个传统的结构和一个单独的和不同的控制系统组成，如一个检验质量驱动器连接到一个构架结构。也许这一定义的主要用途是区分这种传统的方法从下一个范畴：主动结构。　　主动结构属于控制结构，它包括传感器或驱动器，驱动器高度地与结构融合，并具有结构功能性和控制功能性。主动结构的混合特性脱离了传统的方法，表征了一个真实地集成控制结构系统。采取合理的极限，智能结构包含了高度集成控制的逻辑学和电子学，这两种学科提供了对于分布式的或分层控制结构的认识单元。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　结构可通过许多不同的大量感知来控制。例如：控制系统的目标会被结构　　的机械性能影响，这包括机械状态。在驱动器上应用速率反馈来增加阻尼这样的结构就是一个机械控制的结构。或者，其他类型的控制结构也是可以考虑的。一个热控制结构将会包含影响它的热状态或者热性质的控制系统。另一个例子是：具有热水器和热电偶的结构。一种可以预想的结构是它的表面光学性质可被控制，或其表面电磁学性质可被控制。　　日本的智能材料概念　　1989年3月在Tsukuba科学城举办的首次关于智能材料的国际会议上，日本科学技术机构的HarumitsuYoshimura博士简要介绍了日本对智能材料的兴趣。他说在几年前日本就已经开始了研究“可随环境变化智能地保持自身功能材材料”的可行性。智能材料的概念和定义已经由机构和航空，电子学，其他先进技术委员会进行了广泛的研究，并且研究结果被研讨会主席ToshinoriTakagi描述。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　Takagi博士发表了题为“日本智能材料的理念”的文章，这篇文章实际上是由小组成员准备的临时报告并详述了讨论与结论，这些成员来自材料技术委员会，小组委员会，航空委员会，电子及其先进技术机构，科学技术机构以及日本政府。这篇临时报告是对日本的智能材料研究与实现的动机和理念的一个完整的立场文件。文中指出：“21世纪来临之际，科学技术将很大程度上依赖于新材料。我们认为智能材料将会成为新材料的主要候选者......”。　　对智能材料的概念，最初的研究动机似乎是来自于日本主宰的一个历史性的材料科学的评估以及纯粹的未来科学的假设。“材料科学的发展史表明结构材料和功能材料在发展中有着明显的区别”。因此研究和发展的努力方向是对高功能材料的创造，这种材料在某些方面甚至超过了生物材料。在智能材料领域运用生物材料或系统的概念并不新鲜，然而，复制和模仿生物材料的方法完全不同于美国所采取的具体利益。事实上，日本研究者一直将“生物材料将成为最终的材料”当作自己的哲学信条。日本学界关注的焦点似乎是材料的发展，而美国的重点一直是在效果，功能和应用。这两种方法最初的不同在于美国在自然中寻求怎样去执行更多功能的方法，比如，胳膊为何有如此高的可靠度与精准度同时完成旋转和振动。然而，日本在日然中寻求的确是这样的想法，就是人造材料也可以像生物材料一样完成同样的自适应功能，比如，有机纤维材料不是也能被合成么？　　这份报告让人印象深刻的是对日本未来材料科学范围和深度的评估。智能材料的概念开始于这些定义：　　“智能材料可能被定义为能够根据环境变化智能的保持自己的功能。”然而他们对于环境从来没有明确的定义。这个概念通过下面智能材料的三种分类得到了解释：目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　原始的功能—这种水平的材料具有传感器，效应器，处理器能力这些最基本的自适应功能。　　宏观的功能—这种水平材料本身包含固有的智能功能。　　社会的用途—这种水平考虑了人类观点材料的智能型，并且涉及材料的一些特性，我们将这些特性分为“友好的”，“合理的和不合理的”以及“和谐的”。　　这三类范畴有着不同层级的智力性，推测性和实用性。原始功能的宏观功能是通过一步叫做“软件系统纳入材料”实现的。然而，“在人类看来，即使宏观功能材料能够很好地执行它的功能，这些功能也似乎不是智能的”。为了将类似于人类的智能与材料结合，我们用“智能表现”来体现材料的功能，例如：　　·人类友好性　　·可靠性　　·和谐　　·最优的生活　　·资源，经济节约型　　·集约型　　·分析判断　　·综合的认知/判断　　·合理的/不合理的目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　在这个理念中最引人注目的一点是一个政府机构的权威科学委员会给一个新的技术下定义，这远远超越了那些一般用在科学和技术中的东西。像这篇概念性文章所描述的那样，目的是涉及更多的是未来材料科学的哲学思想，而不是不是短期的技术目标。很明显，会议这一目标为委员会激励材料科学家朝着“社会利益”目标发展开始了远程教育计划。　　“大多数初等材料的智能性包括三种功能：传感功能，效应或执行功能以及包括记忆功能在内的处理功能”。这是美国这几年描述机敏或智能材料领域所采用的并且被广泛接受的基本的定义。但是即使有这个定义，这个概念也并没有完全明确，又或许本不应该明确。用这篇概念论文中智能材料的典型例子来说明给技术下定义和实际尝试执行这个概念两者之间的区别。普遍认为未来智能材料是可行的，并且这些材料被嵌入智能性，例如：自诊断，自学习，要待命的预测或告知能力，刺激反应性，认知和辨别能力。有以下一些例子：　　·材料表面的颜色或光泽根据外加负载而变化　　·材料基于内部的损伤程度发生相应的外观变化　　·材料的力学和电学特性随着周围环境发生改变　　·材料的力学和电学性质根据外加负载而变化　　·材料的化学成分会随着周围环境和操作条件变化，从而可以进行自我分解或者存储退化的性质。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。 为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　上面的这些例子似乎都是描述的传感材料，这些材料的传感功能是智能材料功能的初等功能之一，并且是这个概念的基础。这篇概念论文甚至评估了有着自适应功能的生物材料的实用性与可行性。这一类材料的例子有：　　·具有自适应能力功能的生物材料来促进人类骨骼的生长　　·具有自适应能力功能的生物材料来替代人类的皮肤，肝脏，肾，胰脏等等。·药物传递系统　　会议的被邀请的参与者很好的接受了Takagi博士呈现的概念。然而，他这个概念的重点在于“个别材料可能包含所有初等功能以及抽象的社会效用功能”，这个观点比一定会被所有的在场者认同，这将在下面的讨论中说明。值得关注的是日本提出的概念并不赞成任何的材料性概念，甚至是合成系统，而是首先在根本上依赖于基本单片材料提供这些智能化功能。　　下面的部分将会阐述一些用在讨论会议的定义和概念，以及一些在过去的几年中已经被美国讨论过的定义。在多样化的研究团体中，这种讨论的重要性被发现于有共识的领域“功能必须引导智能材料的发展”。既然智能材料系统的目的是要有效地和自动地执行一个特有的功能，因此除非这一领域的功能能够很好地表述与理解，这个科学领域才能够有长足的发展。这个定义可能并且很应该去适应允许通过科学技术的发展来塑造。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。