神奇的智能材料

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1、神奇的智能材料西南人学《材料科学前沿》课程论文神奇的智能材料学院：材料科学与工程学院班级：材料物理2011级1班姓名：学号：222011319012015摘要：自然永远是人类的灵感之源，她巧妙地运用冇限的构筑板块如蛋白质、脱氣核糖核酸（D¥A）、水、多糖等，组装成具有一定层次结构的细胞、组织、器官。由此人们希望从仿生角度构思和设计智能材料和系统。智能材料，是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理月•本身对执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料Z后的第四代材料，是现代高新材料发展的重要方向将支撐未來高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料

2、Z间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的硏制和人规模应用将导致材料科学发展的重人革命。关键词：仿生、智能材料料、第四代材料智能材料的概念山IT本高木俊宜教授1989年提出，同期美国对传感功能的适应性结构物、灵巧结构物的研究也很活跃，因此逐渐将它们统称为智能材料与智能系统。智能材料，是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理月•本身可执行的新型功能材料。随着都市化进程的加快,道路、桥梁、建筑物的安全成了人们越來越关注的问题.桥梁、建筑物，其至在空小飞行的飞机，在其材料断裂发生事故Z前若能发出预警，其至能够自行修补缺陷,那将会给人以极大的安全感.为了

3、达到这个U的,科学家们在上世纪80年代提出了智能材料的构想,现在仍处于萌芽阶段，但人们已经看到了它的巨大潜力.一、智能材料初认识智能材料的构思源于仿生理念，特别是归于对生物智能的模仿，因而智能材料也就理所当然的应该具备感知坏境（包括内坏境和外坏境）刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措就进行适度响应的智能特征，具体说來如下：（一）、智能材料的仿生内涵（1）具冇感知功能，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；⑶能够按照设立的方式选择和控制响应；（4）反应比较灵做及时和恰当；⑸当外

4、部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。（二）、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，所以智能材料系统具有或部分具有如下的智能功能利生命特征：（1）传感功能（Sensor）o能够感知外界或自身所处的坏境条件，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。-1-西南大学《材料科学前沿》课程论文（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，并将其结呆捉供给控制系统。（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來。（4）响应功能。能够根据外界环境和内部条件变

5、化，适时动态地作出相应的反应，并采取必要行动。（5）口诊断能力（Solf-diagnosis）。能通过分析比较系统廿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。（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，來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，并相应地改变自C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。（三）、智能材料的构成。一般來说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和

6、信息处理器四部分（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，尤其具冇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。（2）敏感材料。敏感材料担负着传感的任务，其主要作用是感知坏境变化（包括压力、应力、温度、电磁场、PI1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。（3）驱动材料。因为在一定条件下驱动材料町产生较大的应变和应力，所以它担负着响应和控制的任务。常用有效驶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。

7、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，这也是智能材料设计时可采用的一种思路。（4）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。二、智能材料开发（一）、智能金属材料及形状记忆材料智能金属材料为具有自检知、自判断、口行动功能乃至能对变形、振动、损伤等进行适当地控制的金属材料。其中典型的形状记忆材料中的形状记忆合金。许多重大发现都是从偶然事件开始的，记忆介金也不例外（图一）。1963图1年，©）原始形状一2—（b）拉直（c）加热后恢复

8、西南大学《材料科学前沿》课程论文美国海军