智能复合材料.ppt
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高分子智能材料全解课件
酸碱性质
配位性质
一些高分子智能材料可以与金属离子 发生配位反应，可以用于制备金属配 合物和催化剂等。
一些高分子智能材料具有酸碱性质， 可以用于制备离子交换树脂和酸碱传 感器等。
热学性质
1 2 3
热稳定性 高分子智能材料的热稳定性与其分子链结构和聚 集态结构密切相关，一些高分子智能材料可以在 高温下保持稳定的性能。
历史与发展
历史
高分子智能材料的研究始于20世纪80年代，随着材料科学、 物理学、化学等学科的发展，高分子智能材料逐渐成为研究 的热点。
发展
近年来，高分子智能材料在传感器、驱动器、智能复合材料 等领域的应用不断拓展，为未来智能化、多功能化的发展提 供了重要支撑。
特点与优势
特点
高分子智能材料具有感知、响应和自适应能力，能够对外界环境或刺激因素作出 快速、灵敏的响应，并表现出良好的稳定性和可重复性。
高分子智能材料全解课件
• 高分子智能材料的概述 • 高分子智能材料的挑战与解决方
01
高分子智能材料的概述
定义与分类
定义
高分子智能材料是指具有感知、响应 和自适应能力的功能材料，能够对外 界环境或刺激因素作出响应，并表现 出一定的智能行为。
分类
根据其响应方式和功能特点，高分子 智能材料可分为刺激响应型、自适应 型和生物仿生型等。
辐射接枝
利用辐射引发高分子智能材料表面上 的自由基，与其它单体进行接枝聚合。
化学镀
在高分子智能材料表面沉积金属或非 金属镀层，提高其导电性、耐腐蚀性 等性能。
04
高分子智能材料的应用领域
电子信息领域
电子信息领域是高分子智能材料应用的重要领域之一。高分子智能材料在电子信息领域中主要用于制 造电子元件、电路板、传感器、执行器等。它们具有优异的电性能、稳定性、耐高温和耐腐蚀等特性， 能够满足电子信息领域对高性能材料的需求。
复合材料应用PPT课件
基体材料增强材料金属基复合材料聚合物基复合材料无机非金属基复合材料种类外形碳纤维复合材料玻璃纤维复合材料芳纶纤维复合材料连续纤维短纤维复合材料片状粒状材料增强复合材料金属基复合材料一方面具有一系列与金属性能相似的优点另一方面增强相的加入又赋予材料一些特殊性能这样不同金属与合金基体及不同增强体的优化组合就使金属基复合材料具有各种特殊性能和优异的综合性能
石墨烯/铜 复合材料
石墨烯/银 复合材料
石墨烯是目前发现的唯一存在的一种由碳原子致密堆积而成的二维蜂窝状晶格结构的环 保型碳质新材料,具有超大比表面积(2630 m 2/g),是目前已知强度最高的材料(达130 gpa)。
美国科学家研发了一 种全新的金属材料，能够 漂浮在水面上。在设计上， 这种镁合金基复合材料利 用中空碳化硅颗粒进行加 固，密度只有每立方厘米 0.92克，相比之下，水的 密度为每立方厘米1克。 无论是制造船只甲板、汽 车零部件、浮力模块还是 车辆装甲，这种新材料都 拥有广阔的应用前景
应力工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下的耐高温材料。
陶瓷基复合材料（CMC）由于其本身耐温高、密度低的优势，在航空发动机上的应用 呈现出从低温向高温、从冷端向热端部件、从静子向转子的发展趋势。 CMC材料具有耐温 高、密度低、类似金属的断裂行为、对裂纹不敏感、不发生灾难性损毁等优异性能，有望取 代高温合金满足热端部件在更高温度环境下的使用，不仅有利于大幅减重，而且还可以节约 甚至无须冷气，从而提高总压比，实现在高温合金耐温基础上进一步提升工作温度400～ 500℃，结构减重50%～70%，成为航空发动机升级换代的关键热结构用材。
树脂基复合材料在国外先进航空发动机冷端上的主要应用部位
树脂基复合材料在短舱的主要应用部位
树脂基复合材料由于其优异的比强度和比刚度，最初应用于航空航 天领域，目前正在快速商业化到其他行业,如汽车和体育用品行业。树 脂基复合材料通过成分设计和结构设计，实现特殊应用，这种功能定制 设计能实现许多其他功能，如电、热、光和/或磁性性能。MGI列出了 树脂基复合材料的9个重点发展方向。
石墨烯/铜 复合材料
石墨烯/银 复合材料
石墨烯是目前发现的唯一存在的一种由碳原子致密堆积而成的二维蜂窝状晶格结构的环 保型碳质新材料,具有超大比表面积(2630 m 2/g),是目前已知强度最高的材料(达130 gpa)。
美国科学家研发了一 种全新的金属材料，能够 漂浮在水面上。在设计上， 这种镁合金基复合材料利 用中空碳化硅颗粒进行加 固，密度只有每立方厘米 0.92克，相比之下，水的 密度为每立方厘米1克。 无论是制造船只甲板、汽 车零部件、浮力模块还是 车辆装甲，这种新材料都 拥有广阔的应用前景
应力工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下的耐高温材料。
陶瓷基复合材料（CMC）由于其本身耐温高、密度低的优势，在航空发动机上的应用 呈现出从低温向高温、从冷端向热端部件、从静子向转子的发展趋势。 CMC材料具有耐温 高、密度低、类似金属的断裂行为、对裂纹不敏感、不发生灾难性损毁等优异性能，有望取 代高温合金满足热端部件在更高温度环境下的使用，不仅有利于大幅减重，而且还可以节约 甚至无须冷气，从而提高总压比，实现在高温合金耐温基础上进一步提升工作温度400～ 500℃，结构减重50%～70%，成为航空发动机升级换代的关键热结构用材。
树脂基复合材料在国外先进航空发动机冷端上的主要应用部位
树脂基复合材料在短舱的主要应用部位
树脂基复合材料由于其优异的比强度和比刚度，最初应用于航空航 天领域，目前正在快速商业化到其他行业,如汽车和体育用品行业。树 脂基复合材料通过成分设计和结构设计，实现特殊应用，这种功能定制 设计能实现许多其他功能，如电、热、光和/或磁性性能。MGI列出了 树脂基复合材料的9个重点发展方向。
智能复合材料与结构
7
分类： 分类： 复合材料智能结构分为 被动控制式 两类。 和主动控制式两类。 被动控制式智能结构低级而简单（亦 被动控制式智能结构低级而简单（ 称为机敏结构），只传输传感器感受到 称为机敏结构） 的信息，如应变、位移、温度、 的信息，如应变、位移、温度、压力和 加速度等，结构与电子设备相互独立。 加速度等，结构与电子设备相互独立。
6
（6）自修复能力（Self-recovery） ）自修复能力（ ） 能通过自繁殖、自生长、原位复合等再生机制， 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。 来修补某些局部损伤或破坏。 （7）自调节能力（Self-adjusting） ）自调节能力（ ） 对不断变化的外部环境和条件， 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， 调整自身结构和功能，并相应地改变自己的状态和 行为， 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。 变化作出恰如其分的响应。
2
具体来说智能材料需具备以下内涵： 具体来说智能材料需具备以下内涵：
感知功能， （1）具有感知功能，能够检测并且可以识别外界（或 ）具有感知功能 能够检测并且可以识别外界（ 者内部）的刺激强度，如电、 应力、应变、 者内部）的刺激强度，如电、光、热、应力、应变、化 核辐射等； 学、核辐射等； 驱动功能， （2）具有驱动功能，能够响应外界变化； ）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； ）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。 ）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。 ）当外部刺激消除后，能够迅速恢复到原始状态。 智能材料又可以称为敏感材料， 智能材料又可以称为敏感材料，其英文翻译也有若 干种， 干种，常用的有Intelligent material、Intelligent material 、 and structure、Smart material、Smart material and 、 、 structure、Adaptive material and structure等。 、
《复合材料》PPT课件(2024)
优异的抗疲劳性能
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
2024/1/26
03
良好的减震性能
Hale Waihona Puke 复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
16
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
2024/1/26
25
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建 筑结构部件，如梁、板 、柱和墙体等，具有轻 质、高强度和耐腐蚀等 优点。
2024/1/26
建筑材料
复合材料还可作为建筑 材料使用，如复合地板 、复合门窗和复合墙板 等，具有美观、环保和 耐用等特点。
装饰装修
复合材料也可用于建筑 装饰装修领域，如吊顶 、隔断和家具等，具有 多样化的外观和优良的 性能。
X射线衍射（XRD）
分析复合材料的晶体结构和相组成，确定增 强体和基体的晶体类型。
2024/1/26
透射电子显微镜（TEM）
揭示复合材料内部微观结构，如增强体的分 布、取向和缺陷等。
原子力显微镜（AFM）
研究复合材料表面纳米级形貌和力学性质。
20
宏观性能测试方法
拉伸试验
测定复合材料的拉伸强度、弹性模量 和断裂伸长率等力学性能指标。
性能变化。
疲劳试验
2024/1/26
研究复合材料在交变应力作用下的疲 劳性能，预测其疲劳寿命和疲劳强度
。
耐化学腐蚀试验
测试复合材料在不同化学介质中的耐 腐蚀性能，评估其耐酸、耐碱、耐盐 雾等能力。
加速老化试验
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
2024/1/26
03
良好的减震性能
Hale Waihona Puke 复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
16
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
2024/1/26
25
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建 筑结构部件，如梁、板 、柱和墙体等，具有轻 质、高强度和耐腐蚀等 优点。
2024/1/26
建筑材料
复合材料还可作为建筑 材料使用，如复合地板 、复合门窗和复合墙板 等，具有美观、环保和 耐用等特点。
装饰装修
复合材料也可用于建筑 装饰装修领域，如吊顶 、隔断和家具等，具有 多样化的外观和优良的 性能。
X射线衍射（XRD）
分析复合材料的晶体结构和相组成，确定增 强体和基体的晶体类型。
2024/1/26
透射电子显微镜（TEM）
揭示复合材料内部微观结构，如增强体的分 布、取向和缺陷等。
原子力显微镜（AFM）
研究复合材料表面纳米级形貌和力学性质。
20
宏观性能测试方法
拉伸试验
测定复合材料的拉伸强度、弹性模量 和断裂伸长率等力学性能指标。
性能变化。
疲劳试验
2024/1/26
研究复合材料在交变应力作用下的疲 劳性能，预测其疲劳寿命和疲劳强度
。
耐化学腐蚀试验
测试复合材料在不同化学介质中的耐 腐蚀性能，评估其耐酸、耐碱、耐盐 雾等能力。
加速老化试验
《智能材料》PPT课件
智能材料在能源转换中作用机制
光热转换智能材料
吸收太阳光并转换为热 能，应用于太阳能热水 器、光热发电等领域。
光电转换智能材料
吸收太阳光并直接转换 为电能，如染料敏化太 阳能电池、有机太阳能 电池等。
压电转换智能材料
将机械能转换为电能， 应用于振动能收集、压 力传感器等领域。
智能材料在能源存储中作用机制
特定应用需求。
关键设备与技术应用
关键设备
智能材料制备过程中涉及的关键设备包括混料机、成型机、固化设备等。这些设备 需要具备高精度、高稳定性和高效率的特点，以确保智能材料的制备质量。
技术应用
在智能材料制备过程中，需要应用先进的制备技术，如纳米技术、3D打印技术等。 这些技术可以提高智能材料的性能，降低制造成本，并为其在各个领域的应用提供 有力支持。
仿生智能材料
柔性智能材料
借鉴自然界生物体的结构和功能，发展具有 生物活性的仿生智能材料，实现更高程度的 智能化。
随着可穿戴设备和柔性电子技术的快速发展， 柔性智能材料将在医疗、运动、娱乐等领域 得到广泛应用。
智能复合材料
智能化制造技术
通过复合不同性质的材料，实现智能材料的 多功能化和高性能化，满足不同领域的需求。
智能材料特性
01
具有感知、驱动和响应外部环境刺激的能力。
在传感器中作用
02
作为敏感元件，将外部环境刺激转换为电信号输出。
典型智能材料
03
压电材料、形状记忆合金、光纤光栅等。
典型案例分析
压电传感器
利用压电材料的压电效应，将机械能转换为电能，广泛应用于力、 压力、加速度等测量领域。
形状记忆合金传感器
利用形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性特性，实现温度、力等 参量的测量。
仿生智能材料--ppt课件
在机翼结构中使用磁致伸缩致动器，可使机翼 阻力降低85%。
ppt课件
37
智能材料与住宅智能化
ppt课件
38
（1）多功能砖
具有变通性和智能性。 主要由四个分层构成： 第一层是功能层，能感受来自周围的声能、热能、光能， 并能控制这些能量的输出；
第二层是通讯层，能为居住者提供内外通信联系的通道；
第三层是输送通道，可以用来输送水和其它材料；
ppt课件
10
ppt课件
11
仿生材料（Bio-inspired）： 受生物启发或者模拟生物的各种特性而
开发的材料。 材料的仿生包括模仿天然生物材料的成
分和结构特征的成分、结构仿生、模仿生 物体中形成材料的过程和加工制备仿生、 模仿生物体系统功能的功能仿生。
ppt课件
12
二、 智能材料
1、什么是智能材料？
仿生学是一门生命科学、物质科学、信息 科学、数学和工程技术等学科相互渗透而结合 成的一门边缘科学。
ppt课件
7
2、生物材料和仿生材料 自然界存在的天然生物材料有着人工材
料无可比拟的优越性能。
生物材料通常有两个定义，一是有生命过 程形成的材料，如结构蛋白（蚕丝等）和 生物矿物（骨、牙、贝壳等），另一个是 指生物医用材料(Biomedical materials), 其定义随医用材料的发展不断发展，指用 于取代、修复活组织的天然或人造材料。
材料一般分为结构材料和功能材料两大类。对 结构材料主要要求其机械强度，而对功能材料 侧重于其特有的功能。
功能材料
对来自外界或内部的各种信息具有感知能力的 敏感材料
在外界环境或内部状态发生变化时能对之作出 适当的反应并产生相应动作的驱动材料
ppt课件
ppt课件
37
智能材料与住宅智能化
ppt课件
38
（1）多功能砖
具有变通性和智能性。 主要由四个分层构成： 第一层是功能层，能感受来自周围的声能、热能、光能， 并能控制这些能量的输出；
第二层是通讯层，能为居住者提供内外通信联系的通道；
第三层是输送通道，可以用来输送水和其它材料；
ppt课件
10
ppt课件
11
仿生材料（Bio-inspired）： 受生物启发或者模拟生物的各种特性而
开发的材料。 材料的仿生包括模仿天然生物材料的成
分和结构特征的成分、结构仿生、模仿生 物体中形成材料的过程和加工制备仿生、 模仿生物体系统功能的功能仿生。
ppt课件
12
二、 智能材料
1、什么是智能材料？
仿生学是一门生命科学、物质科学、信息 科学、数学和工程技术等学科相互渗透而结合 成的一门边缘科学。
ppt课件
7
2、生物材料和仿生材料 自然界存在的天然生物材料有着人工材
料无可比拟的优越性能。
生物材料通常有两个定义，一是有生命过 程形成的材料，如结构蛋白（蚕丝等）和 生物矿物（骨、牙、贝壳等），另一个是 指生物医用材料(Biomedical materials), 其定义随医用材料的发展不断发展，指用 于取代、修复活组织的天然或人造材料。
材料一般分为结构材料和功能材料两大类。对 结构材料主要要求其机械强度，而对功能材料 侧重于其特有的功能。
功能材料
对来自外界或内部的各种信息具有感知能力的 敏感材料
在外界环境或内部状态发生变化时能对之作出 适当的反应并产生相应动作的驱动材料
ppt课件
复合材料ppt
电子元器件
复合材料也用于制造电子元器件，如电路板、连接器等，具有高精度、高可 靠性、耐高温等特性，可以提高元器件性能并降低生产成本。
03
复合材料的力学性能
复合材料的强度与硬度
强度
复合材料的强度主要取决于其组成材料的强度以及它们的层间结合强度。通常， 复合材料的强度比其组成材料的强度要高。
硬度
复合材料的硬度通常取决于其组成材料的硬度以及它们的层间结合强度。高硬度 可以提供更好的耐磨性。
的力学行为和结构的响应。
02
CAD软件
使用CAD软件进行复合材料的建模和几何形状设计，结合有限元分析
软件进行结构分析和优化。
03
材料数据库
利用材料数据库查询复合材料的性能参数，为结构设计提供数据支持
。
结构优化与轻量化设计
结构优化设计
通过结构优化设计，调整结构形状、尺寸和材料分布等参数， 以实现复合材料的最优性能。
案例二：汽车制造领域的复合材料应用
详细描述
2. 车架制造：采用铝合金、高强 度钢等材料的复合车架，具有更 高的承载能力和耐腐蚀性能。
总结词：汽车制造领域中，复合 材料被广泛应用于车身、车架、 车内装饰等方面，具有轻质、高 强度、耐腐蚀等优点。
1. 车身制造：采用碳纤维复合材 料的汽车车身具有更高的强度和 刚度，能够提高汽车的被动安全 性能。
循环经济
社会责任
推行循环经济模式，实现复合材料的循环利 用和再利用。
强化企业的社会责任意识，关注员工健康和 安全，推动可持续发展。
06
复合材料案例分析
案例一：航空航天领域的复合材料应用
01
02
总结词：航空航天领域 是复合材料应用的重要 领域之一，具有轻质、 高强度、耐腐蚀等优点 。
复合材料也用于制造电子元器件，如电路板、连接器等，具有高精度、高可 靠性、耐高温等特性，可以提高元器件性能并降低生产成本。
03
复合材料的力学性能
复合材料的强度与硬度
强度
复合材料的强度主要取决于其组成材料的强度以及它们的层间结合强度。通常， 复合材料的强度比其组成材料的强度要高。
硬度
复合材料的硬度通常取决于其组成材料的硬度以及它们的层间结合强度。高硬度 可以提供更好的耐磨性。
的力学行为和结构的响应。
02
CAD软件
使用CAD软件进行复合材料的建模和几何形状设计，结合有限元分析
软件进行结构分析和优化。
03
材料数据库
利用材料数据库查询复合材料的性能参数，为结构设计提供数据支持
。
结构优化与轻量化设计
结构优化设计
通过结构优化设计，调整结构形状、尺寸和材料分布等参数， 以实现复合材料的最优性能。
案例二：汽车制造领域的复合材料应用
详细描述
2. 车架制造：采用铝合金、高强 度钢等材料的复合车架，具有更 高的承载能力和耐腐蚀性能。
总结词：汽车制造领域中，复合 材料被广泛应用于车身、车架、 车内装饰等方面，具有轻质、高 强度、耐腐蚀等优点。
1. 车身制造：采用碳纤维复合材 料的汽车车身具有更高的强度和 刚度，能够提高汽车的被动安全 性能。
循环经济
社会责任
推行循环经济模式，实现复合材料的循环利 用和再利用。
强化企业的社会责任意识，关注员工健康和 安全，推动可持续发展。
06
复合材料案例分析
案例一：航空航天领域的复合材料应用
01
02
总结词：航空航天领域 是复合材料应用的重要 领域之一，具有轻质、 高强度、耐腐蚀等优点 。
智能材料课件(2023版ppt)
04
应用领域拓展：从传统的建筑、汽车等领域， 拓展到生物医学、航空航天等新兴领域
智能材料的应用前景
建筑领域：智能材料可用 于建造更安全、节能、环 保的建筑
航天领域： 智能材料可 用于开发新 型航天材料， 推动航天事 业发展
01 06
05
军事领域：智能材料可用 于制造高性能武器装备， 提高军事实力
医疗领域：智能材料可用 于开发新型医疗设备，提
芯片等，提高电子产品的性能和功能
2
智能材料的特 性
感知特性
智能材料能够感知外部环境 的变化，如温度、压力、湿 度等。
智能材料能够根据外部环境 的变化做出响应，如改变颜 色、形状、硬度等。
智能材料能够存储和记忆外 部环境的信息，如温度、压 力、湿度等。
智能材料能够根据存储和记 忆的信息进行自我调节，如 改变颜色、形状、硬度等。
02 优点：制备过程简单，成本 低，可大规模生产
03 缺点：制备时间较长，需要 精确控制反应条件
04 应用：可用于制备纳米材料、 生物材料、光电材料等
模板法
模板法是一种制备智 能材料的常用方法， 通过将功能材料与模
板结合，形成具有特 1
定结构的智能材料。
模板法可以制备出具 有特定功能的智能材
4
料，如形状记忆材料、
智能材料生产 技术的发展
2
智能材料生产 设备的研发
3
智能材料生产 工艺的优化
4
智能材料生产 成本的降低
5
智能材料生产 效率的提高
6
智能材料生产 质量的控制
智能材料的应用拓展
智能材料在 航空航天领 域的应用
智能材料在 生物医学领 域的应用
智能材料在 汽车工业领 域的应用
功能复合材料-PPT
EcEmVmEfVf
平行效应
显示这一效应的复合材料，它的各 组分材料在复合材料中，均保留本身 的作用，既无制约，也无补偿。
对于增强体（如纤维）与基体界 面结合很弱的复合材料，所显示的复 合效应，可以看作是平行效应。
相补效应
组成复合材料的基体与增强体，在性 能上相互补充，从而提高了综合性能，则 显示出相补效应。
另外，模仿生物体中的纤维和基体的 合理分布，通过数据库和计算机辅助设计 可望设计出性能优良的仿生功能材料。
2.1 磁性复合材料
磁性复合材料(Magnetic composite materials)是以高聚物或软金属为基体与磁 性材料复合而成的一类材料。
由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此 也有相应的软磁和硬磁复合材料。
下图显示了在1MHz高频下，复合材料 磁损耗与粉末颗粒尺寸D的关系。
从图中可看
出，粉末尺寸越
磁 损
小，损耗越低。 耗
因此，可以 通过调整磁性粉 末颗粒的尺寸来 调节损耗ＰL值。
PL/kW.m-3
磁粉粒度/ um 磁损耗与软磁粉粒度的关系
2.1.3 磁性记录与读出
记录声音和图像，然后将其读出(再生) 的过程，如下图所示。
很显然，与高密度的金属磁体或陶 瓷磁体(铁氧体)相比，复合磁体的优良加 工性能是以牺牲一部分磁性能为代价的。
非磁性基体及非磁性相的比例直接影响 到材料的饱和磁化强度及剩余磁化强度，它 可用下述关系式来表达：
Mr(Ms)[0(1)2]3f
Mr(Ms)[0(1)2]3f
其中，Mr为复合磁体的剩余磁化强度；Ms为磁 性组元的饱和磁化强度；为复合磁体密度； o为 磁性组元的理论密度；为复合物中的非磁性相的 体积分数；f为铁磁性相在外磁场方向的取向度。
平行效应
显示这一效应的复合材料，它的各 组分材料在复合材料中，均保留本身 的作用，既无制约，也无补偿。
对于增强体（如纤维）与基体界 面结合很弱的复合材料，所显示的复 合效应，可以看作是平行效应。
相补效应
组成复合材料的基体与增强体，在性 能上相互补充，从而提高了综合性能，则 显示出相补效应。
另外，模仿生物体中的纤维和基体的 合理分布，通过数据库和计算机辅助设计 可望设计出性能优良的仿生功能材料。
2.1 磁性复合材料
磁性复合材料(Magnetic composite materials)是以高聚物或软金属为基体与磁 性材料复合而成的一类材料。
由于磁性材料有软磁和硬磁之分，因此 也有相应的软磁和硬磁复合材料。
下图显示了在1MHz高频下，复合材料 磁损耗与粉末颗粒尺寸D的关系。
从图中可看
出，粉末尺寸越
磁 损
小，损耗越低。 耗
因此，可以 通过调整磁性粉 末颗粒的尺寸来 调节损耗ＰL值。
PL/kW.m-3
磁粉粒度/ um 磁损耗与软磁粉粒度的关系
2.1.3 磁性记录与读出
记录声音和图像，然后将其读出(再生) 的过程，如下图所示。
很显然，与高密度的金属磁体或陶 瓷磁体(铁氧体)相比，复合磁体的优良加 工性能是以牺牲一部分磁性能为代价的。
非磁性基体及非磁性相的比例直接影响 到材料的饱和磁化强度及剩余磁化强度，它 可用下述关系式来表达：
Mr(Ms)[0(1)2]3f
Mr(Ms)[0(1)2]3f
其中，Mr为复合磁体的剩余磁化强度；Ms为磁 性组元的饱和磁化强度；为复合磁体密度； o为 磁性组元的理论密度；为复合物中的非磁性相的 体积分数；f为铁磁性相在外磁场方向的取向度。
《EI材料的介绍》课件
3
智能制造
EI材料在智能制造领域的应用将逐渐增多，如机 器人关节、传动装置等部件的制造。
PART 05
EI材料与环境的关系
环保性能
生产过程
EI材料在生产过程中采用环保工艺，减少对环境的污染。
低能耗
EI材料的生产能耗较低，降低能源消耗对环境的影响。
无毒无害
EI材料本身无毒无害，不会产生有害物质，对环境和人体 健康无害。
降低噪音和振动
EI材料具有优良的隔音 和减振性能，可以降低 噪音和振动对环境的影 响。
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
REPORTING
智能化
引入智能化技术，实现EI材料的自动化生产，提高 产品质量和一致性。
绿色化
优化生产工艺，减少对环境的污染和资源消耗， 实现绿色生产。
应用领域的拓展
1 2
航空航天
随着航空航天技术的不断发展，EI材料在航空航 天领域的应用将得到进一步拓展，如制造轻质高 强度的结构件等。
新能源汽车
新能源汽车的快速发展为EI材料提供了广阔的应 用空间，如电池盒、电机壳等部件的制造。
EI材料的特点
总结词
EI材料具有轻质、高屏蔽效能、良好的绝缘性能等特点。
详细描述
EI材料重量轻，易于加工和安装，可以有效地减小电子设备的体积和重量。同时，它具有高屏蔽效能，能够有效 地吸收和反射电磁波，减少电磁干扰和辐射对电子设备的影响。此外，EI材料还具有良好的绝缘性能，能够保证 电子设备的安全使用。
配料与混合
将原材料按照一定的比例混合 ，确保各组分均匀分布。
熔炼与铸造
将混合好的原材料进行熔炼和 铸造，形成EI材料的初步结构 。
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智能复合材料
复材0903 26~30号
定义： 智能复合材料(Intelligent CM, Smart Materials)与结
构是在复合材料基础上发展起来的一项高新技术，它是
一种由传感器、信息处理器和功能驱动器等部分构成的
新型复合材料。不同于结构材料和功能材料，它能通过 自身的感知，获取外界信息，作出判断和处理，发出指 令，具有执行和完成功能，所以单一材料不可能实现， 往往要由多种材料组元复合构成。智能复合材料是信息 科学融入材料科学的产物。
环境变化
传感器部分（具有检测声波、
信息处理器
（声音、光、热、 光波、力、温度、化学浓度、
力、辐射、化学等） 信 辐射强度的敏感元件） 输入
部分
息
输出
生产线
控制
驱动器部分（具有机械运动、 流体运动、电能、磁能、 化学能，改变强度的功能 元件）
智能复合材料的设计方法
(1 )根据智能复合材料的应用和目标 ,提出智能复 合材料的系统智能特性 ;
(4)信息处理器部分
信息处理器部分是智能复合材料的最核心部分。随着高度集成的硅晶 技术的发展 ,信息处理器也变得越来越小 ,这就为将信息处理器复合进智 能复合材料提供了良好的条件。
目前，在各种军事领域中，智能材料的应用主 要涉及到以下几个方面：
智能蒙皮
例如光纤作为智能传感元件用于飞机机翼的智能蒙 皮中，或者在武器平台的蒙皮中植入传感元件、驱动元 件和微处理控制系统制成的智能蒙皮，可用于预警、隐 身和通信。
智能复合材料的制备工艺方法
目前 ,在国内外 ,智能复合材料的合成方法有以下几种。 1 粒子复合
将具有不同功能的材料颗粒按特定的方式进行组装 , 可构制出具有多种功能特性的智能复合材料。如在特定的 褊衬底上 ,通过电子束扫描产生电子气化花样 ,在电子静电 引力的作用下 ,带电的颗粒就会排列成设计的花样，如在 ＣａＴｉＯ3 的衬底上 ,用电子束扫描法可将ＳｉＯ2 粉末 粒子组成各种花样。这一技术可使微粒组装成多功能式的 智能复合材料。将一种机敏材料的颗粒复合在异质基体中 也获得优化的智能复合材料。例如压电陶瓷和压电高分子 以不同连接度复合 ,可获得性能优异的压电智能复合材料 ; 将压电陶瓷颗粒弥散分布在压电聚合物中可制得大面积的 各种形状的压电薄膜。
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。
（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过去的情况，对诸如
智能材料的构想来源于仿生（仿生就是模仿大自 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。这就使得 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。
(2 )选择基体材料和传感器部分、处理器部分、驱 动器部分的机敏材料 ;
(3 )从宏观上和微观上进行结构设计 ;
(4)建立数学和力学模型 ,对智能复合材料系统进 一步优化 ;
(5)进行理化测试 ,检验材料的功能。 随着计算机技术的日益发展和在生产实际中的
广泛应用 ,智能复合材料的设计也可应用计算机进 行模拟设计。
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，来修补
某些局部损伤或破坏。
（7）自调节环境和条件，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。
目前美国在智能蒙皮方面的研究包括：美国弹道导 弹防御局为导弹预警卫星和天基防御系统空间平台研制 含有多种传感器的智能蒙皮；美空军莱特实验室进行的 结构化天线（即把天线与蒙皮结构融合在一起）研究； 美海军则重点研究舰艇用智能蒙皮，以提高舰艇的隐身 性能。
智能复合材料的设计原理
智能复合材料的功能实现是依靠信息的传递、转换和 控制。因此信息的采集、流向对智能复合材料的功能有着 极为重要的影响。智能材料的作用机制可用下图说明。
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）
(3 )驱动器部分
构成驱动器部分的驱动材料如形状记忆合金、磁致伸缩材料、ＰＨ致伸缩 材料、电致伸缩材料等。在一定的条件下可产生较大的应变和应力 ,从而起到 响应和控制的作用。可以根据温度、电（磁）场等的变化而改变其形状、尺寸、 位置、刚性、自然频率、阻尼以及其它一些力学特征，因而可具有对环境的自 适应功能。
智能复合材料的构成：
(1 )基体材料
基体材料主要起承受载荷的作用 ,一般选用轻质 材料 ,其中高分子材料因重量轻、耐腐蚀等优点而 受到人们的重视。也可选用金属材料 ,尤其以轻质 有色合金为主。
(2 )传感器部分(敏感材料)
传感器部分由具有感知能力的敏感材料构成。它的 主要作用是感知环境的变化 ,如温度、压力、应力、 电磁场等 ,并将其转换为相应的信号。这种材料有形 状记忆合金、压电材料、光纤、磁致伸缩材料、ＰＨ 致伸缩材料、电致变色材料、电致粘流体、磁致粘流 体、液晶材料、功能梯度材料和功能塑料合金。
分类：
复合材料智能结构分为被动控制式和主动控制式两类。
被动控制式智能结构低级而简单（亦称为机敏结构）， 只传输传感器感受到的信息，如应变、位移、温度、压力 和加速度等，结构与电子设备相互独立。
主动控制式是一种智能化结构，具有先进而复杂的功 能，能主动检测结构的静力、动力等特性，比较检测结果， 进行筛选并确定适当的响应，控制不希望出现的动态特性。
复材0903 26~30号
定义： 智能复合材料(Intelligent CM, Smart Materials)与结
构是在复合材料基础上发展起来的一项高新技术，它是
一种由传感器、信息处理器和功能驱动器等部分构成的
新型复合材料。不同于结构材料和功能材料，它能通过 自身的感知，获取外界信息，作出判断和处理，发出指 令，具有执行和完成功能，所以单一材料不可能实现， 往往要由多种材料组元复合构成。智能复合材料是信息 科学融入材料科学的产物。
环境变化
传感器部分（具有检测声波、
信息处理器
（声音、光、热、 光波、力、温度、化学浓度、
力、辐射、化学等） 信 辐射强度的敏感元件） 输入
部分
息
输出
生产线
控制
驱动器部分（具有机械运动、 流体运动、电能、磁能、 化学能，改变强度的功能 元件）
智能复合材料的设计方法
(1 )根据智能复合材料的应用和目标 ,提出智能复 合材料的系统智能特性 ;
(4)信息处理器部分
信息处理器部分是智能复合材料的最核心部分。随着高度集成的硅晶 技术的发展 ,信息处理器也变得越来越小 ,这就为将信息处理器复合进智 能复合材料提供了良好的条件。
目前，在各种军事领域中，智能材料的应用主 要涉及到以下几个方面：
智能蒙皮
例如光纤作为智能传感元件用于飞机机翼的智能蒙 皮中，或者在武器平台的蒙皮中植入传感元件、驱动元 件和微处理控制系统制成的智能蒙皮，可用于预警、隐 身和通信。
智能复合材料的制备工艺方法
目前 ,在国内外 ,智能复合材料的合成方法有以下几种。 1 粒子复合
将具有不同功能的材料颗粒按特定的方式进行组装 , 可构制出具有多种功能特性的智能复合材料。如在特定的 褊衬底上 ,通过电子束扫描产生电子气化花样 ,在电子静电 引力的作用下 ,带电的颗粒就会排列成设计的花样，如在 ＣａＴｉＯ3 的衬底上 ,用电子束扫描法可将ＳｉＯ2 粉末 粒子组成各种花样。这一技术可使微粒组装成多功能式的 智能复合材料。将一种机敏材料的颗粒复合在异质基体中 也获得优化的智能复合材料。例如压电陶瓷和压电高分子 以不同连接度复合 ,可获得性能优异的压电智能复合材料 ; 将压电陶瓷颗粒弥散分布在压电聚合物中可制得大面积的 各种形状的压电薄膜。
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。
（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过去的情况，对诸如
智能材料的构想来源于仿生（仿生就是模仿大自 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。这就使得 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。
(2 )选择基体材料和传感器部分、处理器部分、驱 动器部分的机敏材料 ;
(3 )从宏观上和微观上进行结构设计 ;
(4)建立数学和力学模型 ,对智能复合材料系统进 一步优化 ;
(5)进行理化测试 ,检验材料的功能。 随着计算机技术的日益发展和在生产实际中的
广泛应用 ,智能复合材料的设计也可应用计算机进 行模拟设计。
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，来修补
某些局部损伤或破坏。
（7）自调节环境和条件，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。
目前美国在智能蒙皮方面的研究包括：美国弹道导 弹防御局为导弹预警卫星和天基防御系统空间平台研制 含有多种传感器的智能蒙皮；美空军莱特实验室进行的 结构化天线（即把天线与蒙皮结构融合在一起）研究； 美海军则重点研究舰艇用智能蒙皮，以提高舰艇的隐身 性能。
智能复合材料的设计原理
智能复合材料的功能实现是依靠信息的传递、转换和 控制。因此信息的采集、流向对智能复合材料的功能有着 极为重要的影响。智能材料的作用机制可用下图说明。
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）
(3 )驱动器部分
构成驱动器部分的驱动材料如形状记忆合金、磁致伸缩材料、ＰＨ致伸缩 材料、电致伸缩材料等。在一定的条件下可产生较大的应变和应力 ,从而起到 响应和控制的作用。可以根据温度、电（磁）场等的变化而改变其形状、尺寸、 位置、刚性、自然频率、阻尼以及其它一些力学特征，因而可具有对环境的自 适应功能。
智能复合材料的构成：
(1 )基体材料
基体材料主要起承受载荷的作用 ,一般选用轻质 材料 ,其中高分子材料因重量轻、耐腐蚀等优点而 受到人们的重视。也可选用金属材料 ,尤其以轻质 有色合金为主。
(2 )传感器部分(敏感材料)
传感器部分由具有感知能力的敏感材料构成。它的 主要作用是感知环境的变化 ,如温度、压力、应力、 电磁场等 ,并将其转换为相应的信号。这种材料有形 状记忆合金、压电材料、光纤、磁致伸缩材料、ＰＨ 致伸缩材料、电致变色材料、电致粘流体、磁致粘流 体、液晶材料、功能梯度材料和功能塑料合金。
分类：
复合材料智能结构分为被动控制式和主动控制式两类。
被动控制式智能结构低级而简单（亦称为机敏结构）， 只传输传感器感受到的信息，如应变、位移、温度、压力 和加速度等，结构与电子设备相互独立。
主动控制式是一种智能化结构，具有先进而复杂的功 能，能主动检测结构的静力、动力等特性，比较检测结果， 进行筛选并确定适当的响应，控制不希望出现的动态特性。