智能材料的研究现状与未来发展趋势
新型智能材料的研究现状和发展趋势
新型智能材料的研究现状和发展趋势随着科技的进步,新型智能材料成为各种领域发展的主要趋势之一。
智能材料是指能够对周围环境做出反应,改变自身物理特性的一类材料。
其内在的智能性质,广泛应用于人工智能、生物医学、新能源等领域。
本文将结合实例详细介绍新型智能材料的研究现状和发展趋势。
一、介绍智能材料与其研究现状智能材料最初的起源可以追溯到20世纪70年代。
它是一种有特殊响应功能的自敏感、自适应的青年红材料,通过自身获得信息并对其环境做出响应。
常见的智能材料包括形状记忆合金、电致变材料、光致变材料、磁致变材料等等。
其中形状记忆合金是应用最广泛的一种材料,它能够在变形后恢复原形,被广泛用于航空航天、汽车、医疗等领域。
目前,智能材料的研究已经发展到了第四代。
第一代的智能材料研究主要集中在形状记忆材料和传统聚合物材料的研究上;第二代则是发展了智能陶瓷材料、电致变材料和电光效应材料;第三代则添加了一些特殊功能材料,包括智能水凝胶材料等;而第四代的智能材料则是指利用仿生学和新能源技术、微纳技术等手段来研究材料。
二、新型智能材料的发展趋势随着科技的不断进步,新型智能材料得到了越来越多的关注。
下面我们将介绍几种新型智能材料的发展趋势。
1、光子晶体光子晶体是一种拥有介电周期性结构的光学材料,能够控制光的传播和分布。
光子晶体的制备方法和研究领域不断拓宽,产生了一些重大的科学和工程意义,被广泛用于开发光电传感器、光子芯片等应用方向。
2、触觉传感材料触觉传感材料是一种新兴的材料,能够模拟人类皮肤的手感,可与人体密切接触。
现在,触觉传感技术已经被应用在人造手臂、机器人等领域。
3、纳米材料纳米材料是指直径在1-100纳米之间的材料,具有特殊物理、化学和生物学性质。
纳米材料在磁学、能源、生物医学等各个领域都有广泛的应用。
4、自修复性材料自修复性材料是一种通过自动或外界刺激改变物质结构来修复材料损伤的材料。
应用自修复性材料可大大提高材料的使用寿命,降低维护成本。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势智能材料是一种能够感知、响应和适应环境变化的材料,它在各种领域中具有广泛的应用潜力。
智能材料的研究领域包括电子、光学、机械、化学等多个学科,目前已有许多突破性的进展。
下面我们来详细了解智能材料的研究现状和未来发展趋势。
智能材料的研究已经取得了一些重要的成果。
传感器材料可以通过感知环境信号,并将信号转化为电信号进行处理和传输。
这些材料可以应用于各种环境监测、医疗设备、智能交通等领域。
智能材料还可以根据外部刺激改变自身的形状、颜色或者物理性能。
这种形状记忆材料可以用于各种工程应用,比如机械臂、生物医学器械等。
未来智能材料的发展趋势主要包括以下几个方面。
新型的智能材料将继续涌现。
目前已经出现了许多新型的智能材料,比如可穿戴智能材料、自修复材料、光学响应材料等。
这些材料具有更高的灵敏度和更快的响应速度,可以满足不同领域的需求。
智能材料的集成化将成为发展的重点。
随着科技的发展,传感器、处理器和通信器件逐渐小型化和集成化,智能材料也将更加智能化和集成化,实现与其他设备的无缝链接。
智能纺织品可以监测体温、心率等生理指标,并将数据传输到手机或者其他设备上。
智能材料的应用领域将进一步拓展。
目前,智能材料主要应用于电子、机械和医疗等领域,未来它还可以应用于能源、建筑、环境等更多领域。
智能建筑材料可以根据环境变化自动调节室内温度、光照等。
智能材料的研究目前已经取得了一些重要的成果,未来还有许多发展的潜力和机会。
随着科技的不断进步和创新,智能材料将在各个领域中得到更广泛的应用,为人类创造更舒适、便利、安全的生活环境。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势智能材料是指具有自感知、自诊断、自修复、自适应和自响应等功能的新型材料。
随着科技的不断发展,对智能材料的研究也越来越深入,其应用范围也越来越广泛。
智能材料的研究现状和未来发展趋势备受关注,本文将对此进行详细分析。
一、智能材料的研究现状1.基础理论研究智能材料研究的基础理论主要包括功能材料、材料设计、制备方法、作用机理等方面。
在功能材料方面,目前主要研究的智能材料包括形状记忆材料、光敏材料、温敏材料、磁敏材料等。
材料设计方面,研究人员通过设计新的结构和组分,以实现材料的智能功能。
制备方法方面,研究者通过化学合成、物理合成和生物合成等方法,制备智能材料。
作用机理方面,研究者通过理论模拟和实验验证,揭示智能材料的作用机理。
2.应用领域智能材料已经广泛应用于医药、电子、航空航天、汽车、工程等领域。
在医药领域,智能材料被应用于药物控释、仿生组织工程、医疗器械等方面。
在电子领域,智能材料被应用于传感器、储能器件、光电器件等方面。
在航空航天领域,智能材料被应用于航天器件、机翼、控制系统等方面。
在汽车领域,智能材料被应用于车身材料、发动机零部件、安全气囊等方面。
在工程领域,智能材料被应用于结构材料、建筑材料、声学材料等方面。
3.国际合作与交流智能材料的研究和应用是一个国际化的过程,各国之间的合作与交流十分重要。
目前,许多国际组织和机构致力于智能材料的研究和应用,如美国材料研究学会(MRS)、国际材料研究学会(IMRS)等。
这些组织和机构通过举办国际学术会议、合作研究项目、人才培养等方式,促进了智能材料领域的国际合作与交流。
二、智能材料的未来发展趋势1.材料多功能化未来的智能材料将不仅仅具有单一的智能功能,而是具有多种功能的多功能智能材料。
具有形状记忆功能的材料同时还具有磁敏、光敏等功能,从而可以在不同的环境和条件下实现多种功能。
2.智能材料的可持续性未来的智能材料将更加注重可持续性和环保性,绿色合成、易降解、生物兼容等特性将成为智能材料设计的重要考量因素。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势智能材料是指能够根据外部刺激产生响应或改变其性质或功能的一类材料。
它们具有诸如形状记忆、敏感性、自修复等特点,能够为人类创造更高级别的产品和应用。
智能材料的研究发展已经取得了显著的成果,在许多领域有着重要的应用前景。
目前智能材料的研究重点包括材料的设计和合成、性能测试与表征、应用开发等方面。
关于智能材料的合成方法和加工工艺是研究的核心,主要包括基于聚合物的智能材料、复合材料和纳米材料等方向。
研究人员通过调控材料的结构和成分,实现材料的各种智能特性,并探索材料的新应用。
研究者还致力于开发智能材料的表征和测试方法,对其性能进行评估和监控。
在智能材料的应用方面,目前已经涉及到了许多领域。
医疗健康和生物医学是研究者们最为关注的领域之一。
智能材料在这些领域中的应用包括可穿戴设备、仿生材料、药物释放系统等。
智能材料还在能源存储与转换、电子器件与传感器、催化剂等领域中有着广泛的应用。
由于其在各种领域中的应用前景巨大,智能材料的研究也受到了越来越多研究机构和企业的关注。
未来发展趋势方面,智能材料的研究将会围绕以下几个方向进行深入探索。
随着人工智能和大数据等新技术的发展,智能材料将更加强调与其他智能系统的融合。
智能材料将通过感知能力和反馈机制与周围环境进行信息交流,实现更加智能的功能和性能。
智能材料的可持续性和环保性将成为未来研究的重点。
研究者将探索更加环保的制备方法和回收利用技术,开发可降解、可循环利用的智能材料,实现资源的有效利用和环境的保护。
智能材料在微纳尺度和多尺度系统中的应用也将成为未来研究的热点。
微纳尺度的智能材料可以实现更高级别的精确控制和响应,有望在生物医学、能源存储等领域中发挥重要作用。
跨学科和跨行业的合作将是未来智能材料研究的重要趋势。
智能材料的研究需要物理、化学、生物、工程等多学科的交叉融合,同时也需要与各个行业的合作,以实现智能材料的创新和应用。
智能材料的研究已经取得了丰硕的成果,未来仍然有着广阔的发展空间。
新型智能材料的研究与开发趋势
新型智能材料的研究与开发趋势随着时代的发展,新型智能材料研究与开发成为了众多科研领域的热点,其应用价值也越来越被人们所认可。
那么,什么是新型智能材料呢?简单来说,智能材料就是可以根据环境和条件自适应或自行改变形态或性质的材料。
相比传统材料,智能材料拥有更多的优势和应用场景。
本文将介绍新型智能材料的研究与开发趋势,以及其应用前景。
一、研究和开发趋势新型智能材料的研究和开发趋势主要是以下两个方向:1. 多功能化多种功能的结合是新型智能材料发展的必经之路,其主要原因在于发展的需要和应用的要求。
例如,一种具备感应性质的智能材料可以在受到外界刺激时能够自动改变形状。
但如果再加上光敏性质,那么它就可以在受到光照时改变形状。
再如,若将压敏性与磁敏性相结合,就可以实现材料在不同磁场和压力下的自适应性质,这对于机器人和可穿戴设备的研发具有重要意义。
2. 新型复合材料的研究和开发智能复合材料是新型智能材料的重要研究方向之一,是将两种或两种以上的材料经过改造后,通过复合而成的一种新型材料。
它具有高强度、高韧性、高刚性和高耐老化性等特点。
例如,碳纤维复合材料也是一种类似的材料。
复合材料的优点在于能够实现不同材料性质的优化整合,破解传统单一材料无法实现的突破口。
二、应用前景新型智能材料的应用场景越来越广泛,应用前景十分广阔。
以下是几个典型的例子:1. 智能化医疗设备智能化医疗设备是新型智能材料应用的典型范例之一。
例如,在治疗癫痫和帕金森等疾病时,通过植入智能材料控制脑神经的电脉冲,能够有效地缓解病情。
在人工智能领域也有许多与智能材料相关的研究和应用,例如机器人皮肤等。
2. 可穿戴设备随着智能时代的到来,可穿戴设备将成为一种常态。
例如,运动可穿戴设备可以通过智能材料感应人体运动情况,提供科学化的运动方案。
在医疗领域,通过牵引式关节支架控制人体的活动,实现康复治疗。
3. 车辆材料新型智能材料也在越来越广泛地应用于车辆材料中。
智能材料——未来材料学的发展趋势
智能材料——未来材料学的发展趋势随着科技不断进步和人类对未知领域的不断探索,材料科学也在不断创新和发展,最近几年出现了一种被称作智能材料的新型材料。
智能材料是一种集传感、控制、调节、响应等多种功能于一体的材料,它能够根据外界刺激的变化而自主地调整其自身的等各个方面表现。
因此,智能材料被认为是未来材料学的发展趋势。
一、智能材料的基本特征智能材料是一种在受刺激时能自行感知并做出相应反应的材料。
它们可以对外界环境做出不同的反应,包括物理、化学和生物的刺激。
同时,智能材料还能够自我修复、自适应、自我调节,甚至可以进行自我组装和自我复制。
因此,智能材料的基本特征可以被概括为四个关键特点:感知性、响应性、适应性和自我组装性。
二、智能材料的种类智能材料可以分为多种,以下是其中常见的几种:1. 形状记忆材料:指在其形状被改变之后,可以自动恢复原来的形状,比如一些用来做眼镜的金属材料,在被弯曲之后可以自动恢复原来的形状。
2. 压电材料:是指在受到电压作用后,可以产生形变,同时,当压电材料受到外加机械压力时,也能够产生电信号,可用于传感器等方面。
3. 光敏材料:指在光照作用下可以发生形变或者吸收光能,产生电信号等等。
4. 智能涂层:是一种涂覆在物体表面的材料,能够反应环境变化,比如智能玻璃,可以根据光照变化自动进行变换。
三、智能材料的应用智能材料广泛应用于医疗、航空、机械、水利、电气、信息technology 、环保等许多领域。
以下是智能材料在不同领域的典型应用:1. 医疗领域:智能材料可以被用于心脏起搏器、人工关节、假肢、便携式医疗设备等等。
2. 航空领域:智能材料可以被用于飞机的外饰、电气设备、飞机控制等等。
3. 机械领域:智能材料可以被用于制造机器人、汽车和飞行器等等。
4. 水利领域:智能材料可以被用于防水材料、水果保鲜剂、自动灌溉设备等等。
5. 电气领域:智能材料可以被用于电路板、电信设备、聚光灯等等。
6. information technology 领域:智能材料可以被用于可穿戴设备、平板电脑、智能手机等等。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势智能材料是一种具有响应和适应能力的材料,其具有自主地感知环境、做出反应并改变自身性质的能力。
智能材料的研究涉及多个领域,包括物理学、化学、材料科学以及工程学等。
目前,智能材料的研究发展迅速,广泛应用于航空航天、建筑、医疗、汽车等领域。
未来,智能材料的发展趋势将更加注重可持续发展和环境友好。
目前智能材料的研究主要集中在以下几个方面:1. 形状记忆材料:形状记忆材料是一类具有记忆形状能力的材料,可以在被外界激励后恢复其原始形状。
这些材料可以应用于医疗装置、海洋工程和航天器件等。
未来,研究人员将致力于提高这类材料的稳定性和机械性能。
2. 智能液体:智能液体是一种能够在外界刺激下改变粘度或流动性质的材料。
这种材料可应用于液体透镜、机器人和运动控制器等。
未来,研究人员将努力提高智能液体的动态响应速度和控制精度。
3. 光敏材料:光敏材料是一种能够在光照下改变自身性质的材料。
这些材料可应用于光开关、光传感器和光电器件等。
未来,研究人员将探索新型的光敏材料,提高其灵敏度和光响应速度。
未来,智能材料的发展趋势将更加注重可持续发展和环境友好。
研究人员将关注以下几个方面:1. 绿色制备技术:智能材料的研究需要大量的材料制备和加工过程,这些过程可能会对环境造成污染。
研究人员将致力于开发环境友好的绿色制备技术,减少对环境的影响。
2. 可再生能源驱动:为了实现智能材料的长期可持续发展,研究人员将不断探索可再生能源驱动的智能材料系统,如太阳能和风能。
这将有助于降低能源消耗和环境污染。
3. 多功能集成:智能材料的研究将趋向于多功能集成,将不同种类的智能材料集成到一个系统中,以实现更复杂的功能。
这将有助于提高智能材料的应用领域和性能。
智能材料的研究现状已经取得了一定的成就,未来的发展趋势将更加关注可持续发展和环境友好。
通过绿色制备技术、可再生能源驱动和多功能集成等方面的研究,智能材料有望在各个领域的应用中发挥重要作用。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势智能材料是指具有感知、响应、控制、自适应等智能特性的材料,能根据特定环境和外部刺激自主地发生可逆变化和调节,具有广泛的应用前景。
本文将从智能材料的原理、研究现状和未来发展方向三方面探讨智能材料的发展趋势。
1. 原理智能材料的原理主要有三种:形状记忆、感应和光、磁性控制。
形状记忆材料包括笑形记忆合金、聚氨酯、聚乙烯醇等,其特点是在特定温度下可以快速恢复到原始形状。
感应材料主要包括热、光、电和磁等形式,通过对不同形式的外部刺激进行传感并响应变化,比如光敏材料可以根据光照强度调节材料的透光性。
光、磁性控制材料则是利用光或磁场来调节材料的性质和功能,如晶体可通过可见光或紫外线光线使其发生可逆材料结构的调整。
2. 研究现状智能材料的发展已经取得了一定的研究进展,主要应用于光学、生物医药、航空航天、机械制造等领域。
光学方面主要应用于光纤通信、激光开关、光学传感等方面;在生物医药方面,智能材料被常用于医疗设备、病房控制和治疗设备的制造;在航空航天领域应用较为广泛,比如可用于自适应空气动力学表面、载荷传递等方面;在机械制造领域应用较为广泛,可以用于微透镜、声波过滤器、运动控制等方面。
3. 未来发展方向在未来,智能材料将继续得到广泛的应用。
其中,纳米智能材料将成为发展的重点。
纳米智能材料具有超强表面积和纳米特性,能在小尺寸下发挥更强的物理、化学特性,具有广泛的应用前景。
另外,新型的智能材料将会出现,如液晶材料、电子材料等。
具有更优异的响应能力和更广泛的应用范围。
继续加强材料加工和制备工艺的开发,研究制造更高效、更环保、更安全的智能材料。
同时,智能材料也将进一步实现从可实验性到实用性,从实验室到工业化生产的转化,为实现智慧物联网、人工智能等领域的发展提供更好的服务。
材料科学中的智能材料技术
材料科学中的智能材料技术随着科学技术的不断进步,人们对材料的性能和特性的需求越来越高,而智能材料技术的应用成为当前材料科学的研究热点之一。
智能材料技术是指将材料设计成能根据环境和条件自主改变其性能和特性的新型材料。
这种材料可以被应用在各种领域,例如微电子、生物医学、机械和环境工程等。
本文将介绍智能材料技术的概念、研究现状和未来发展方向。
智能材料技术的概念智能材料技术是指能够根据环境或外界条件自主改变其形态、结构和性能的材料。
这种材料能够完成自我修复、形态变化、感应、响应和控制等功能,从而具有更广泛的应用前景。
其中,常见的智能材料有:压电材料、形状记忆合金、光致变色材料和磁记忆合金等。
智能材料技术的研究现状智能材料技术的研究和应用存在多个方向和领域。
其中,最重要的是几种常见的智能材料。
1. 压电材料压电材料是指通过压缩、扭曲或伸展等载荷作用使材料发生形变的物质。
压电材料的最大特点是能够将机械能转化为电能和电场的变化转化为机械能。
这种材料广泛应用于声波发生和检测、超声波技术等领域中。
2. 形状记忆合金形状记忆合金是一种特殊的合金,通常由镍、钛、铜等材料组成。
这种合金可以在加热的条件下从原始的形状(通常是一种预定形状)变形为另一种形状。
通过简单的热源和外力的设定即可实现形状记忆合金的智能形变。
这种材料被广泛应用于医疗、机器人、工具和航空航天等领域中。
3. 光致变色材料光致变色材料是一类特殊的材料,可以通过光的照射(例如紫外线或可见光线)来改变其颜色和光学性质。
这种材料大多数被应用于光学成像和光学记录等领域中。
4. 磁记忆合金磁记忆合金是一种特殊的合金材料,可通过外加的磁场改变其形态和结构。
这种材料被广泛应用于磁力传感器、磁力执行器和磁控摆等领域中。
未来发展方向智能材料技术具有广泛的应用前景。
未来,人们预计将在以下几个方面进行研究和开发。
1. 新型生物医学应用随着人口老龄化和疾病负担的增加,新型智能材料在接下来几年将成为医学应用中的重要发展方向。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势智能材料是一种具有自感知、自适应、自诊断、自修复和自动反应等功能的新型材料,是当今材料科学和工程领域的研究热点之一。
智能材料的应用领域广泛,涉及到军事、航空航天、汽车、医疗器械、建筑、环境保护和可穿戴设备等领域,对于提升产品性能、延长使用寿命、降低维护成本具有重要意义。
目前,智能材料的研究现状主要聚焦在以下几个方面:一、生物仿生智能材料研究生物仿生智能材料是基于生物体内部复杂的结构和功能,模拟生物体的某些结构和功能原理而设计的新型智能材料,如仿生智能材料的光敏、温敏、机械敏感性等。
目前,生物仿生智能材料的研究涉及到仿生结构、仿生材料和仿生功能的设计和制备,包括仿生纳米片、仿生多孔结构和仿生复合材料等。
这些材料在生物医学、机器人和传感器等领域具有巨大的应用前景。
二、智能材料的功能化改性研究智能材料的功能化改性是指在传统材料的基础上,通过加入合适的功能组分或控制其微观结构,使其具有感应、响应等特定功能的改性过程。
目前,智能材料的功能化改性研究主要集中在液晶材料、形状记忆合金、电致变色材料、光敏材料、压敏材料等方面,通过对材料的结构和性能进行调控,实现材料的智能化。
三、智能材料的制备技术研究智能材料的制备技术主要包括化学合成、物理制备、生物制备和仿生制备等多种手段,同时也涉及到纳米技术、生物技术、材料工程等多个学科的交叉。
目前,智能材料的制备技术正在不断地向纳米尺度、高性能和多功能化方向发展,如采用纳米材料、生物模板、自组装技术等方法,实现智能材料的精准设计和高效制备。
随着科学技术的不断进步,智能材料的研究未来将呈现出以下几个发展趋势:一、智能材料的多功能化随着人们对材料性能要求的不断提高,智能材料的未来发展趋势将朝着多功能化方向发展。
未来的智能材料不仅具有自感知、自诊断、自修复、自适应等基本功能,还将具有多种功能的集成和协同作用,如光、电、热、声等多种功能的融合,从而实现更加智能、多样化的应用。
智能材料的发展与应用前景
智能材料的发展与应用前景智能材料是指可以根据外在环境作出相应变化、表现出智能、反应能力的具有特殊功能材料。
随着科技的发展和人们对材料需求的不断增加,智能材料的应用日益广泛。
本文将从智能材料的类型、发展现状和应用前景三个方面进行探讨。
一、智能材料的类型智能材料根据其特性分为多种类型,以下是一些常见的智能材料:1、光敏材料光敏材料可以对光的刺激作出反应,主要用于光学器件、激光器、表面处理等领域。
2、温度敏感材料温度敏感材料可以随着温度的变化而发生形状、尺寸或其他性质的改变,主要应用于医学、电子、纺织和建筑等领域。
3、压敏材料压敏材料对外力的反应敏感,能够感知、检测和传递压力信息,可用于传感、储能、控制等领域。
4、形状记忆材料形状记忆材料是一种具有记忆功能的材料,其能够记忆最初的形状,在外部温度或形变状态变化时恢复原形,主要应用于医学、航空航天、建筑等领域。
5、磁敏材料磁敏材料可以感受磁场的变化,可以用于磁场测量、磁场控制、磁场影像以及记忆装置等领域。
二、智能材料的发展现状智能材料是一个新兴的领域,目前正处于高速发展的阶段。
智能材料的发展离不开科学技术,而人工智能、生物技术、纳米技术等技术的创新迅速推动了智能材料的发展。
在研究智能材料的过程中,人们不断地通过物理效应、化学反应和机械振动等方法来实现智能材料的“智能化”。
同时,智能材料的合成和制造也日益成熟,通过纳米技术和材料加工,可以制造出各类具有不同性质和用途的智能材料。
三、智能材料的应用前景随着智能材料的不断发展,其应用前景也越来越广泛。
以下是一些常见的应用领域:1、医疗领域智能材料可以在体内实现远程传感、控制和治疗等功能,尤其是在癌症诊疗、药物送达、假肢等方面应用前景广阔。
2、航空航天领域形状记忆材料在航空航天中应用广泛,例如可以制造形状记忆合金舵机、形变智能结构等,还可以应用于太空站自动维护系统等。
3、电子设备领域智能材料的抗菌、自愈合、阻止水氧化等优异特性为电子设备提供了广泛的应用空间,如有机太阳能电池、敷料、感温芯片等。
智能材料和结构的研究与开发
智能材料和结构的研究与开发智能材料和结构是近年来备受瞩目的领域。
它们具有智能响应、自修复、形变等特性,已被广泛应用于军事、航空航天、医疗、建筑、能源等领域。
在未来,智能材料和结构的发展将成为人类技术进步的一个重要方向。
本文将探讨智能材料和结构的研究现状、应用前景和未来发展趋势。
一、智能材料的研究现状及应用智能材料是指在受到外部刺激(如温度、光、电磁场等)时能够自动或自主地产生变化,以实现对外界环境的感知和响应的一种新型材料。
目前,针对智能材料的研究主要包括形状记忆合金、电敏感材料、磁致伸缩材料、智能涂层材料、智能纳米材料等。
智能材料最常见的应用领域为军事和航空航天领域。
在军事上,利用智能材料制作的自主引导武器、自适应结构体等,可以大大提升作战能力;在航空航天领域,一些研究成果也被广泛应用,如利用智能材料制作的飞机翼和机身可以自行修复裂缝和减小空气阻力。
此外,智能材料还在医疗、建筑、能源等领域有广泛应用。
例如在医疗中,智能材料可用于人工心脏起搏器、智能体外循环等医疗设备制作;在建筑中,智能材料可用于建筑隔音、节能、抗震等领域;在能源中,智能材料可用于高效能源获取和储存。
二、智能结构的研究现状及应用智能结构是指能够自动感知和控制自身形变、强度、稳定性等性能的新型结构。
它包括智能陶瓷、纤维增强复合材料、智能混凝土、智能钢结构等。
智能结构最常见的应用领域为建筑和桥梁工程。
例如在建筑中,智能结构可用于减震、消音、防火、节能等领域;在桥梁工程中,智能结构可用于提高承载能力、抗震能力和延长使用寿命。
三、智能材料和结构未来发展趋势智能材料和结构的未来发展趋势可以从以下几个方面来展开:1.开发更为复杂的智能结构。
未来的智能结构将会更加复杂,并将整体结构化、模块化,以提高自身的智能性。
2.应用范围的扩展。
未来智能材料和结构的应用范围将会继续扩展,并进一步渗透至智能机器人领域。
3.发展基于智能材料和结构的新型技术。
未来将会发展出基于智能材料和结构的新型技术,如智能感知系统、智能控制系统等。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势1. 引言1.1 智能材料的定义智能材料的定义是指一类具有自主、自适应和自响应功能的材料。
这类材料能够根据外部环境的变化或内部激励的影响,自动地做出相应的响应或行为,具有“智能”特性。
智能材料能够感知外界环境的信号或刺激,并作出相应的反应,以实现特定的功能或性能。
这种自适应性和自响应性的特点使得智能材料在各个领域具有广泛的应用前景。
智能材料与传统材料相比具有更加灵活多变的特性,能够实现多种复杂功能。
智能材料不仅可以实现形状变化、结构调节等基本功能,还可以实现自愈合、自修复、自清洁等高级功能,具有广泛的应用前景。
在工程领域中,智能材料可以被广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械等领域,能够提高产品的性能和可靠性,推动科学技术的发展进步。
1.2 智能材料的研究意义1. 创新科技发展:智能材料的研究可以推动科技领域的创新和发展,为传统材料的升级换代提供可能性,推动各个领域的技术进步。
2. 提高产品性能:智能材料拥有响应、适应、感知等特性,能够随着外部环境的变化自主调整,可以为产品提供更高的性能和稳定性,提升产品质量和竞争力。
3. 实现智能化应用:智能材料的研究为智能制造、智能健康、智能交通等领域的发展提供了重要支撑,推动物联网、人工智能等前沿技术的应用与发展。
4. 促进经济增长:智能材料的研究与应用能够创造新的产业链,推动相关产业的发展,有效带动经济增长,提高国家科技竞争力。
5. 促进社会进步:智能材料的应用范围广泛,不仅可以提升生产效率、改善生活质量,还可以应用于环境保护、医疗健康等领域,为社会进步和人类福祉做出积极贡献。
1.3 智能材料的研究现状智能材料是一种具有识别、感知、响应和控制能力的新型材料,其独特的性能使其在多个领域有着广泛的应用前景。
目前,智能材料的研究已经取得了许多重要的进展。
在智能材料的研究领域中,形状记忆合金、聚合物和液晶等材料被广泛应用于传感、控制、储能等方面。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势智能材料是一种能够感知外部环境并做出相应响应的材料,它具有自主性和适应性,可以通过自身内部结构或外部刺激来实现自我调节和控制。
近年来,随着科技的发展,智能材料逐渐成为研究热点,并在多个领域展现出了巨大的应用潜力。
本文将介绍智能材料的研究现状与未来发展趋势。
一、智能材料的研究现状1. 主要类型智能材料主要包括形状记忆材料、压电材料、磁致伸缩材料、光致变色材料等。
形状记忆材料是一种在外部刺激下能够恢复原始形状的材料,具有广泛的应用前景;压电材料能够在施加电场或机械压力时发生形变,被广泛应用于传感器、能量收集等领域;磁致伸缩材料是一种在外部磁场作用下能够发生形变的材料,可以用于智能结构和执行器等领域;光致变色材料则能够在受到光照时发生颜色变化,被广泛应用于显示技术和光学材料等领域。
2. 研究进展随着科技的进步,智能材料的研究取得了长足的进步。
近年来,研究人员利用纳米技术和生物技术改善了智能材料的性能,使其更加灵活、高效和环保;智能材料在医疗器械、柔性电子、智能纺织品等领域的应用也在不断拓展,为生产和生活带来了便利。
3. 应用领域目前,智能材料已经在多个领域得到了广泛应用。
在医疗领域,智能材料被应用于仿生器官、医疗传感器等方面,有望实现对患者的远程监测和康复治疗;在建筑领域,智能材料能够实现结构自适应和能源调控,使建筑更加节能高效;在汽车领域,智能材料可以实现自身修复和碰撞感知,提高汽车安全性能。
未来,智能材料有望在人工智能、机器人技术以及环境监测等领域得到更广泛的应用。
二、未来发展趋势1. 多功能复合材料未来,智能材料将向多功能复合材料发展,以实现更加复杂的功能需求。
具有形状记忆功能的同时能够实现自愈合和自清洁的智能材料,将为多个行业带来巨大的变革。
2. 生物仿生材料随着生物技术的发展,智能材料将向生物仿生材料方向发展,模仿生物体内的神经元和细胞,实现更加智能的自我调节和自我修复功能。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势随着科学技术的不断发展,智能材料也随之出现并逐渐得到广泛关注。
智能材料是指能够对外界环境做出反应或产生主动变化的材料,广泛应用于航空航天、电子、医疗、军事等领域。
目前,智能材料的研究方向主要集中在以下几个方面:1.响应型材料响应型材料是一种能够对外界刺激产生反应的材料。
响应型材料可根据激励类型不同分为压电材料、热响应材料、光响应材料等。
常用于开关、控制和传感器等领域。
2.形状记忆材料形状记忆材料是一种能够记住形状并在受到刺激后恢复原始形状的材料。
形状记忆材料可分为单向形状记忆材料、双向形状记忆材料等。
常用于变形、传感器、储能等领域。
3.自修复材料自修复材料是一种能够自动修复自身缺陷的材料。
自修复材料可分为活性修复材料、反应修复材料、微胶囊修复材料等。
常用于涂料、塑料、复合材料等领域。
4.智能表面涂层智能表面涂层是一种能够在接触或环境变化时产生变化的涂层。
智能表面涂层可分为摩擦削减涂层、智能防水材料、智能环保涂料等。
常用于航天、汽车、建筑等领域。
未来发展趋势:1.集成化发展未来智能材料将越来越多地融入到各行业领域中。
智能材料的集成化将成为一个趋势,多种智能材料的组合将产生更多的应用场景。
2.生物仿生趋势生物仿生是智能材料发展的重要趋势之一。
通过仿生材料的研究,人们可以学习自然界中的生物材料,并将其应用于工业和医疗等领域。
3.纳米技术的应用纳米技术被认为是智能材料发展的重要支撑。
纳米技术的发展将带来更多的新材料、新成像等应用。
总之,智能材料具有很大的开发潜力,其广泛应用可以促进各行业的发展。
智能材料的研究目前正处于快速发展阶段,其未来的发展趋势也将越来越多地向集成化、生物仿生和纳米技术等方向发展。
智能材料产业发展趋势
智能材料产业发展趋势智能材料是指具备可以感知、响应或适应外界环境的特性的材料。
这些材料能够根据外界刺激做出自主决策并产生相应的行为。
智能材料的出现和发展对于现代工业和科技领域具有重要意义,其应用前景广阔。
本文将从多个角度分析智能材料产业的发展趋势。
一、市场概况智能材料产业开始出现在20世纪80年代,当时主要集中在军事和航空航天领域,但随着科技的进步和应用的推广,智能材料开始在更多的领域得到应用,如消费电子、汽车、医疗、建筑等。
根据市场研究公司市场andMarkets的数据显示,2019年全球智能材料市场规模已经达到132亿美元,并预计2025年将增长到216亿美元。
智能材料市场的增长主要受到电子产品的普及和智能化需求的增加的推动。
二、发展趋势1. 新材料的涌现:随着科技的不断进步,新型智能材料将不断涌现。
比如,具有自愈合性能的材料、具有自清洁性能的材料、具有形状记忆性能的材料等。
这些材料将在各个行业得到应用,极大地改善产品的性能和使用体验。
2. 多功能材料的应用:智能材料将不再只有单一的功能,而是具备多种功能。
比如,智能材料可以同时具备感温、感湿、感压等多种感知功能,使产品能够更好地适应外界环境。
多功能智能材料的出现将进一步提高产品的竞争力。
3. 智能材料与人工智能的结合:智能材料与人工智能的结合将进一步推动智能材料产业的发展。
通过将传感器、执行器等智能材料与人工智能算法相结合,可以实现更高级别的智能化。
比如,智能材料通过感知外界环境,与人工智能系统进行数据交互,并做出相应的自主决策和行动。
4. 3D打印技术的应用:3D打印技术是一种快速制造技术,可以根据设计的CAD文件直接将材料打印成复杂的形状。
智能材料与3D打印技术的结合,可以快速制造出具有智能功能的产品。
这将极大地推动智能材料产业的发展。
5. 可穿戴智能材料的应用:随着可穿戴技术的发展,可穿戴智能材料将成为智能材料产业的一个重要领域。
比如,可穿戴智能材料可以用于制造智能手表、智能眼镜等电子产品,使用户能够更方便地获得信息和进行交互。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势1. 引言1.1 智能材料的重要性智能材料是一种具有特殊功能和响应能力的材料,能够根据外部环境的变化做出自主调节和响应。
这种材料的重要性在于它们可以为各个领域提供全新的可能性和解决方案。
智能材料的出现不仅可以提升产品的性能和功能,还可以改变我们的生活方式和工作方式。
智能材料在医疗领域的应用可以帮助治疗各种疾病和提高患者的生活质量。
在建筑领域,智能材料可以增强建筑物的耐久性和安全性。
在航空航天领域,智能材料可以减轻飞行器的重量并提高其性能。
在军事领域,智能材料可以提升武器装备的效率和战斗力。
在智能穿戴设备和智能家居中,智能材料也起着至关重要的作用。
智能材料不仅可以推动科学技术的发展,还可以创造更多的商业机会和就业岗位。
有关智能材料的研究和应用将成为未来科技发展的重要方向,引领着我们走向更加智能化和高效化的社会。
1.2 研究现状概述目前,智能材料的研究已经取得了不俗的成绩,成为材料领域中的热门研究方向之一。
智能材料的研究主要集中在材料科学、力学工程、电子学、光学等领域,涉及到材料的设计、合成、性能测试等多个方面。
研究者们通过不断探索材料结构与性质之间的关系,为智能材料的开发和应用提供了坚实的基础。
目前,智能材料的研究重点主要集中在形状记忆材料、光敏材料、温度敏感材料、磁敏材料等方面。
这些材料具有各自独特的性能和应用特点,为各行业提供了丰富的选择。
在应用领域上,智能材料已经广泛应用于航空航天、生物医药、电子产品、智能传感器等多个领域,发挥着重要的作用。
智能材料的研究现状呈现出多样化的特点,各个领域都在不断推动智能材料的发展与创新。
随着科技的不断进步和人们对材料性能需求的不断提升,智能材料的研究必将迎来更加辉煌的发展前景。
1.3 研究现状分析智能材料是当前科技领域中备受关注的研究方向之一。
随着科技的不断发展,智能材料的研究也在不断深入和扩展。
目前,智能材料的研究现状主要体现在以下几个方面:智能材料的种类逐渐增多。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势智能材料是一种能够感知外界环境并做出相应响应的材料。
近年来,随着科技的发展,智能材料在各个领域都展现出了巨大的潜力。
智能材料可以广泛应用于生物医学、航空航天、电子通信、建筑材料等领域,这些领域的发展也使得对智能材料的需求不断增加。
本文将介绍智能材料的研究现状以及未来发展趋势。
智能材料按照其响应方式可以分为:形变响应型、化学响应型、电磁响应型、光响应型、温度响应型等。
形变响应型智能材料是通过改变自身形状来实现对外部环境的响应,常见的有形状记忆合金和电致变色材料;化学响应型智能材料是通过对外部化学物质的感知来实现响应,如PH响应型荧光探针材料;电磁响应型智能材料则是通过对外部电磁场的感知来实现响应,如铁电材料和磁敏材料;光响应型智能材料是通过对外部光信号的感知来实现响应,常见的有光敏材料和光响应型聚合物;温度响应型智能材料是通过对外部温度变化的感知来实现响应,如热致变色材料和温度敏感聚合物。
以上种种智能材料在不同领域的应用也是因其不同的响应方式而各有侧重。
目前,智能材料的研究已经取得了一些重要的成果。
国内外的科研机构和企业已经成功研发了一些商业化的智能材料产品,如智能窗、智能涂料、智能传感器等。
这些产品在建筑、航空航天、汽车和电子通信等领域得到了广泛应用。
还有一些创新的智能材料技术正在不断涌现,如基于纳米技术的智能材料、柔性电子材料、以及智能医疗材料等。
这些新技术的出现为智能材料的研究和应用带来了新的发展机遇。
在未来,智能材料的研究与开发将会朝着以下几个方向发展。
智能材料的性能将会不断得到提升,包括响应速度、稳定性、以及响应灵敏度等方面。
智能材料将会更加注重与其他先进技术的融合,如人工智能、大数据、物联网等。
这样一来,智能材料将能够更好地适应社会和经济发展的需求。
智能材料的应用领域将会不断拓展,包括但不限于能源领域、环境保护领域、生物医学领域等。
智能材料的生产工艺将会朝着更加环保、高效和可持续的方向发展。
智能材料的研究现状与应用前景
智能材料的研究现状与应用前景随着科技的快速发展,材料科学的研究也在不断拓展,近年来,智能材料的研究和应用越来越受到关注。
智能材料是指能够对外界刺激做出自我响应的一类有机和无机材料。
智能材料的应用领域广泛,包括电子、建筑、能源、医疗等领域。
智能材料的研究与应用前景十分广泛,本文将对智能材料研究现状和应用前景进行阐述。
一、智能材料的研究现状智能材料的研究起源于1950年代,当时主要研究对象是电致变色材料和压电材料。
此后,随着材料科学和纳米技术等领域的迅速发展,智能材料的研究也得到了快速拓展。
目前,智能材料的研究主要包括以下方面:1.形状记忆材料形状记忆材料(Shape Memory Material)是指能够在经历物理变形或加热等外界刺激后恢复原有形状的材料。
形状记忆材料有极高的应用价值,在医疗、机械、建筑等领域都有着广泛的应用。
目前,国内外相关研究机构正在加大对形状记忆材料的研究力度,争取更多创新成果。
2.电致变形材料电致变形材料是指能够在电场作用下发生发生形变或运动的自适应材料。
该类材料常用于往返运动、定向运动、作为传感器等领域。
随着智能城市的迅速发展,电致变形材料在建筑和道路照明等领域的应用逐渐增多。
3.化学敏感材料化学敏感材料是指可以对周围环境中化学变化做出反应,具有高度灵敏度的材料。
该类材料可用于恶劣环境中的检测、医疗、污染监测等领域。
目前,相关领域的研究机构正在加大化学敏感材料的研究力度,不断推出新型材料。
二、智能材料的应用前景随着智能材料的研究不断深入,相关应用也在不断发展。
智能材料的应用前景十分广泛,包括但不限于以下领域:1.医疗领域智能材料在医疗领域的应用十分广泛,可以应用于人工关节、药物释放等方面。
此外,在医疗设备和诊断工具中也可以应用智能材料提高诊断准确性和医疗效果。
2.能源领域智能材料在能源领域的应用也十分广泛。
智能材料可用于太阳能、风能和水力发电设备中,提高能源利用率。
3.航空航天领域智能材料在航空航天领域的应用也十分广泛。
智能建筑材料的未来发展方向是什么
智能建筑材料的未来发展方向是什么在当今科技飞速发展的时代,建筑行业也在不断经历着变革与创新。
其中,智能建筑材料的出现和发展成为了推动建筑行业进步的关键力量。
那么,智能建筑材料的未来发展方向究竟是什么呢?智能建筑材料,顾名思义,是具有智能化特性的建筑材料。
它们能够感知环境的变化,并做出相应的反应,从而为建筑物提供更好的性能和舒适度。
从能源管理的角度来看,未来的智能建筑材料将更加注重节能和能源的高效利用。
例如,太阳能光伏材料有望取得重大突破。
当前,太阳能电池板在建筑中的应用已经较为常见,但未来的太阳能光伏材料可能会更加轻薄、柔韧,能够与建筑的外观完美融合,不仅可以安装在屋顶,还能应用于墙面甚至窗户。
这样一来,建筑物本身就能成为一个巨大的能源产生器,大大减少对传统能源的依赖。
同时,智能隔热材料也将得到进一步发展。
传统的隔热材料在性能上存在一定的局限性,而未来的智能隔热材料能够根据外界温度和光照的变化自动调节隔热性能。
在炎热的夏季,它们能够有效地阻挡热量进入室内;在寒冷的冬季,则能减少室内热量的散失,从而降低建筑物的能源消耗,实现节能减排的目标。
在环境适应方面,智能建筑材料将具备更强的适应能力。
比如,能够自我修复的材料将会越来越普及。
建筑物在长期使用过程中,难免会出现裂缝、损伤等问题。
未来的智能材料能够像生物体一样感知到这些损伤,并通过内部的化学反应或物理机制进行自我修复,延长建筑物的使用寿命,降低维护成本。
另外,防水防潮的智能材料也将不断优化。
在一些气候潮湿的地区,建筑物容易受到湿气的侵蚀。
未来的智能防水防潮材料能够根据湿度的变化自动调节其防水性能,有效地保护建筑物的结构和内部设施。
在健康与舒适方面,智能建筑材料将为人们创造更加优质的生活环境。
空气质量监测和净化的智能材料将成为重要的发展方向。
随着人们对室内空气质量的关注度不断提高,未来的建筑材料能够实时监测室内空气中的有害物质浓度,并自动启动净化功能,为居住者提供清新、健康的空气。
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智能材料的研究现状与未来发展趋势
作者:邓焕
来源:《科学与财富》2017年第36期
摘要:智能材料这一概念在上世纪80年代首次被提出,近年来,关于智能材料在航空航天领域的研究与应用被频繁提及。
由于智能材料具备着结构整体性强、可塑性高、功能多样化等优点,因此在航空航天领域得到了广泛的研究与使用,首先根据功能性的不同对智能材料进行了系统的分类与概述,然后对当前智能材料在航空航天领域的主要应用进行了系统性的分析与总结,最后对智能材料在未来的航空航天的应用前景中进行了进一步地展望。
关键词:智能材料;复合材料;航空航天;功能多样化
1 引言
进入二十一世纪以来,全球各大航空航天强国在航天航空领域投入了大量的研发资金,而作为航空航天领域重要环节的航天材料,近年来也不断有着新的突破,而其中被提及最多的就是智能材料在航空航天领域的应用。
在智能材料的范畴中,智能复合材料最具有代表性,智能复合材料主要具备着:外界环境感知功能;判断决策功能;自我反馈功能;执行功能等。
此外,由于当前智能复合材料都向着轻量化、低成本化的方向发展,因此在航天领域复合材料的设计结构以及使用用途上都有着不同的侧重发展方向。
而近年来国内外各国也均加快了各自在该领域的研发使用发展进度,主要的研究大方向还是集中在了智能检测、结构稳定性、低成本化等方向上,本文着重对相关部分进行系统性的概述与总结。
2 航空航天领域智能复合材料的功能介绍
在航空航天领域中,国内外普遍利用智能复合材料以实现在降低航空航天飞行器的自身重量的前提下保证系统结构的稳定性,其次根据复合智能材料具备智能检测自身系统内部工作状态和自愈合等功能实现航空航天材料在微电子与智能应用方向的交叉发展。
2.1 智能复合材料在航天结构检测方向的应用
智能复合材料在航空航天器中的应用,主要是通过将传感器以嵌入的方式与原始预浸料铺层以及湿片铺层等智能复合材料紧密键合,最终集成在控制芯片控制器上实现对整个系统的实时监控诊测、自我修复等供能,值得注意的是,在这一过程中,智能化不仅仅是符合材料的必要功能,复合材料在很大程度上可以有效承受比传统应用材料更大外界机械压力[1]。
除此之外,由于智能复合材料作为传感器的铺放衬底,因此智能复合材料还可以实现对整个材料内部结构的状况进行收集并且将出现的诸如温度异常、结构异常、表面裂痕等隐患及时
反馈至中央处理器,这在一定程度上可以有效实现整个系统内部的检测与寿命预测,在这方面的技术上,美国的Acellent公司研发的缠绕型复合材料以压力感应的形式,按照矩形布线形式对整个飞船的壳体实现损伤检测,其中主要根据检测到的损伤前后信号的差异进行归一化处理,对反馈的信号进行侦测辨认,最终确定损伤位置以及损伤的程度采集。
此外有研究表明,一种型号为FGB的传感器与复合材料黏贴于飞行器的外部元器件表层,可以有效实现对飞行器发射与返航过程中的实时压力监控与温度过载监控,从而有效获得飞行器的剩余寿命期限[2]。
2.2 智能复合材料在航空自愈能力方向的应用
航空航天飞行器在飞行过程中不仅仅要受到外部压力对自身的结构影响,还会在高速飞行状态下对飞行器表层产生细微的微观损伤,这些细节部分的损伤往往不容易发现,但是这些损伤的积累将会直接影响整个系统使用状态的下降,并且会对系统的安全带来极大的隐患。
而且考虑到整个飞行器的开发投入成本较大,保障其使用寿命首当其冲,因此采用具备着自愈合能力的智能复合材料实现整个系统的稳定性和可靠性是一个重大的发展方向。
传统的修复手段主要是对出现损伤的部分实现机械修复,但是宏观层面的修复该种方法尚可维持,但是往往飞行器内部的微观损伤很难通过该种方法实现修复,因此使用复合材料实现飞行器内部精密器件的自我愈合具有着重要的意义。
而关于具备着自我愈合功能的复合材料的自我愈合方式主要有原位自修复和埋植式自修复两种,关于原位自修复,它主要是材料本身就具备自修复功能,直接可以对自身内部与外部损伤部位实现系统性的修复;而关于埋植式修复,则是模仿了生物系统修复能力的一种修复能力对自身损伤部分进行指定性修复,这种修复手段的好处在于可以根据压力和温度的指标将自身分散的一种修复剂流入相关损失部位与表面催化剂发生聚合反应实现表面裂纹修复和内部损伤修复的双重功效[3]。
2.3 形状记忆复合材料的航天领域应用
形状记忆复合材料具备着优异的形状记忆回复能力,而且其展开过程较为平缓,不会对结构本体产生较为剧烈的振动影响,保证了系统的稳定性,从而最终为航天飞行器的运载稳定性提供了有效的保障。
关于航天飞行器中的空间展开性研究主要包括了套筒式空间可伸展机构、桁架式空间可伸展机构和充气式空间可展开机构.在航天器中,传统折叠式空间展开与结构锁定都是通过铰链实现的,但是记忆复合材料的介入可以实现更为智能化的代替。
常见的空间展开结构还有:套筒式空间可伸展机构一般通过螺旋传动系统传动,一般在高功率运载条件下,滚动螺旋传动的工作方式可以有效实现帆板展开之后具备着较好的自身刚度强度。
桁架式空间可伸展机构一般可分为两类,即构架式空间可伸展机构和桁架式天线可展开机构.其中构架式空间可展开机构又可分为两类:压盘杆展开机构和铰链杆展开机构. 压盘杆展开机构用弹性杆件,以周向盘旋方式进行收拢[4]。
所谓记忆性复合材料在空间伸展结构中的应用,主要是指的记忆复合材料制作而成的铰链,这些铰链主要应用于太阳能电池帆板展开过程中,更加有效地实现帆板在不同条件下的展开角度以及展开面积等,在美国这方面的研究已经有了显著的进展,而国内的的这方面研究也由哈尔滨工业大学等军工院校实现突破性的研发进展,目前地面试验已经基本完成,并且朝着下一步快速发展[5]。
3. 智能复合材料在航空领域的应用
3.1 军工军机领域的智能复合材料的应用
目前以美国为首的西方国家的四代战机已经研发成熟,我国的四代战机也在深度耕耘着,在四代战机中,战机自身的稳定性与隐身性能是主要的研发方向,这里面离不开智能复合材料的应用。
当前国内外新一代的战机机身普遍开始普及复合材料的使用,主要是利用了智能复合材料的结构轻便并且具备隐形特性的优点,机身质量的减轻很大程度上提高了战机的续航能力,保证了远程目标打击实现的可能性,而复合材料提供的隐身特性则可以进一步保证战机作战过程中自身的隐蔽性,为战机的安全带来了保障。
在军机中常用到的智能复合材料例如当前使用较为普及的碳纤维增强树脂基复合材料,此前该材料通常使用在军机的辅助结构部件上面,但是随着近年来这方面的技术手段进一步提升,在军机的一些主要零部件以及主要机身部位开始逐渐采用碳纤维增强树脂基复合材料来提升军用飞机的抗腐蚀性和它自身的抗疲劳性,最终实现减轻整体机身的重量,提升飞行的高效性的作用。
以国外的比较先进的四代战机F22为例,因为其自身巡航过程中超音速巡航时长存在,在这一过程中,高速飞行带来的飞机表层空气剧烈摩擦聚热现象严重,普通材料在这一条件下因为不能承受高温甚至会带来起火的隐患,因此采用智能复合材料例如双马来酰亚胺树脂基体材料可以很大幅度提高机身表面的耐热特性,为超音速飞行中的安全提供有效的保障[6]。
3.2 民航民机领域的智能复合材料的应用
智能复合材料在民航客机中的应用和军机的使用不尽相同,主要是因为它们自身所履行的智能准则不同,民航客机以载客作为自身主要运载职能,对于安全性、舒适性、稳定性有着更高的要求,因此智能复合材料应用在民航客机后给乘客所带来的自身体验感很大程度上会制约智能复合材料的应用。
并且当前关于智能复合材料应用在民航客机上的各方面参数也并不多数,据了解,民航客机上智能复合材料的应用目前做的比较前沿的主要有波音公司和空客两家航空巨头,这里面主要使用到的就是结构型智能复合材料和机身内部的复合材料,这两家公司在机身内部的复合材料的使用占比最高目前可达52%,这已经是目前商用客机中智能复合材料占比最高的案例。
4智能材料在航空航天领域的未来发展前景
在当今环球的大环境中,航空航天的快速发展离不开复合材料的不断创新与应用,而智能复合材料由于兼具智能感知、自我判断、自动执行指令以及结构性能稳定和隐身等特性,具有着非常广阔的应用空间和前景,随着空间技术的进步,各空间大国均已进行了大量研究和开发,部分技术已接近实用阶段。
在航天航空领域,近几十年我国逐渐加入航空航天大国的队列,但是与国际美国俄罗斯这些国家的相关技术仍然有着较大的差距,如何在接下来奋起直追实现弯道超车,寻找新技术的突破口,智能复合材料的研究不失为一个重要的方向。
5结论
随着航空航天领域在当今全球环境中的迅速发展,各国针对这一领域的突破口都主要集中在了智能材料的研发上,本文针对航空航天两个领域中智能复合材料的应用展开了系统性的概述与总结,分析了具备着外界环境感知功能、判断决策功能、自我反馈功能、执行功能等一类先进的智能复合材料的研究与使用进展,随着这些智能复合材料具备着成本较低、结构性更加稳定等优点,无论是未来的航天领域还是军用民用大飞机的发展上都会有着广泛的应用前景。
参考文献
[1] 刘立武,赵伟,兰鑫,刘彦菊,冷劲松. 智能软聚合物及其航空航天领域应用[J]. 哈尔滨工业大学学报,2016,(05):1-17.
[2] 胡亦安. 航空航天复合材料发展现状及前景探究[J]. 科技创新与应用,2016,(34):68.
[3] 汤旭,李征,孙程阳.先进复合材料在航空航天领域的应用[J].中国高新技术企业,2016(06):13-15.
[4] 冷劲松,孙健,刘彦菊.智能材料和结构在变体飞行器上的应用现状与前景展望[J]. 航空学报,2014,35(1): 1-15.
[5] 刘强.碳纤维复合材料在航空航天领域的应用[J].科技与企业,2015,(22).
[6] 唐见茂.航空航天复合材料发展现状及前景[J].航天器环境工程,2011(09):3-5.。