智能型复合材料

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1、智能型复合材料人工合成的智能型复合材料又称为机敏材料或智能材料。智能材料是二十世纪90年代迅速发展起來的一类新型复合材料，因为具有高于一般材料的“智商”而倍受青睐。智能材料的来源智能材料(Intelligentmaterial)的构想来源于仿生(仿生就是模仿大口然中生物的一些独特功能制造人类使用的工具，如模仿蜻蜓制造飞机等等)，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。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。特征智

2、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，所以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：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。2.反馈功能(Feedback)可通过传感网络，对系统输入与输岀信息进行对比，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。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。5..自诊断能力(Self-diagnosis)能通过分析比较系统目前的状况与

3、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。6.自修复能力(Self-recovery)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。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，并和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岀恰如其分的响应。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。图为智能材料的基木构成和工作原理。分类一般若按功能来分可以分为光导纤维、形状记忆合金、压电、电流变体和电(磁)致伸缩材料等。常见的智能材

4、料一)光导纤维光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。光纤的特点①损耗小；②有一定带宽且色散小；③接线容易；④易于成统；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价廉等。光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，兹将各种分类举例如下。（1）X作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85um>1.311m、1.55um）o（2）折射率分布:阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其

5、它（如三角型、W型、凹陷型等）。（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。（4）原材料：石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、锌等）和塑料等。（5）制造方法:预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rodintube）和双堆锅法等。-）形状记忆合金三）压电材料压电智能材料可以将压强、振动等迅速转变为电信号，或将电信号转变为振动信号，也就是说压电材料在外电场的作用下可以产生微小变形，同时也可以将微小变形转变为电信号。而且

6、新一代的压电材料还具有了条件反射和指令分析的能力。其特征和运转方式类似于人的神经系统，可执行类似于大脑的指令。压电材料的这种独特功能，使其在智能材料系统中具有广阔的应用前景。压电复合材料以压电陶瓷主，它克服了压电陶瓷口身的脆性和聚合物压电材料的温度限制，而更加受到重视。（四）磁致伸缩材料目前磁致伸缩智能材料的主流是稀土磁致伸缩材料，稀土超磁致伸缩材料是近期才发展起来的一种新型功能材料。这种材料在电磁场的作用下可以产生微变形或声能，也可以将微变形或声能转化为电磁能。在国防、航空航天和高技术领域应用极为广泛，如声纳与水声对抗换能器、线性马达、微位移驱动（如飞机机翼和机器人的自动调

7、控系统）,噪声与振动控制系统、海洋勘探与水下通讯、超声技术（医疗、化工、制药、焊接等）、燃油喷射系统等领域。它具有磁致伸缩值大，机械响应速度快和功率密度高特点。三、应用（一）“自愈”复合材料复合材料由玻璃纤维、碳或其他材料与树脂混合而成，现在已被广泛应用于从网球拍到飞机和宇宙飞船等各种场合。但是，疲劳和磨损使这类耐用品的寿命大打折扣。汽车每颠簸一下、冲浪板每磕碰一下、马达每一次启动，复合材料都会随震动开始产生细小微裂缝。随着裂缝的逐渐扩大复合材料的强度减弱、直至断裂。为此，科学家发明了一种看似简单的方法