对智能材料的感想

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对智能材料的感想与认识

随着科学技术的发展,材料学科在近些年来也有非常大的发展,其中最典型,最具有发展潜力的就是:智能材料。但并不是所有的材料都叫智能材料,智能材料的材料:智能材料,是一种能感知外部刺激,能够判断并适当处理且本身可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、人工设计材料之后的第四代材料,是现代高技术新材料发展的重要方向之一,将支撑未来高技术的发展,使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失,实现结构功能化、功能多样化。科学家预言,智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。一般说来,智能材料有七大功能,即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。具体来说,智能材料需具备以下内涵:具有感知功能,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;具有驱动功能,能够响应外界变化;能够按照设定的方式选择和控制响应;反应比较灵敏,及时和恰当;当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。

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。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,尤其具有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。敏感材料担负着传感的任务,其主要作用是感知环境变化(包括压力、应力、温度、电磁场、PH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。因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力,所以它担负着响应和控制的任务。常用有效驱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。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。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。

现如今,智能材料的应用十分的广泛。如在建筑方面,科学家正集中力量研制使桥梁、高大的建筑设施以及地下管道等能自诊其“健康”状况,并能自行“医治疾病”的材料。在医疗方面,智能材料和结构可用来制造无需马达控制并有触觉响应的假肢。这些假肢可模仿人体肌肉的平滑运动,利用其可控的形状回复作用力,灵巧地抓起易碎物体,如盛满水的纸杯等。因为智能材料结构不仅象一般功能材料一样可以承受载荷,而且它还具有了其他功能材料所不具备的功能,即能感知所处的内外部环境变化,并能通过改变其物理性能或形状等做出响应,借此实现自诊断、自适应、自修复等功能。所以,智能材料在军事应用中具有很大潜力,它的研究、开发和利用,对未来武器装备的发展将产生重大影响。智能材料的军事应用主要涉及到以下几个方面:智能蒙皮,结构监测和寿命预测减振降噪,环境自适应结构。美国的一项研究表明,在机翼结构中使用磁致伸缩致动器,可使机翼阻力降低85%。美国波音公司和麻省理工学院联合研究在桨叶中嵌入智能纤维,电致流变体时可使桨叶扭转变形达几度。美国陆军在开发直升机旋翼主动控制技术,将用于RAH-66武装直升机。美国防部和航空航天局也在研究自适应结构,包括翼片弯曲、弯曲造型/控制面造型等。

相信,随着以后材料科学的发展以及智能材料的突破,我们的医疗设备,住宅,马路,大桥,各类发电站,各类电器都会广泛的使用智能材料。相信到时候我们将会生活在一个智能化与信息化结合的新时代,这也意味着我们的生活会越

来越美好,越来越舒适,越来越安全。

何小伟

2012国际贸易

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