智能材料设计技术及应用研究进展_刘俊聪
智能材料的新进展和应用
智能材料的新进展和应用智能材料是一种能够实现功能性响应的新材料，是当今材料科学领域的研究热点之一。
它具有很多特殊的物理性质和机械性能，可以响应外部环境的变化产生特定的功能性响应。
随着科技的不断发展，智能材料也在不断进步，并应用于各个领域。
本文将分享智能材料的新进展和应用。
一、新进展1. 灵敏度提高目前，智能材料的灵敏度已大大提高。
智能材料可以对温度、压力、湿度、磁场等外部环境参数产生响应。
智能材料的响应速度、响应范围以及响应灵敏度也在不断提高，这使得智能材料在许多领域具有了更广泛的应用前景。
2. 功能性增强智能材料通过在普通材料中引入一些特殊的物理机制，可以实现很多特殊的功能。
比如，将石墨烯掺入聚氨酯中，可以制成具有超强阻尼性的材料。
另外，还可以通过将镍和钛的合金加工成形状记忆合金，来实现形状记忆效应。
3. 新类型的智能材料涌现传统的智能材料主要有形状记忆合金、磁性材料、微流控芯片等，但是随着科技的不断发展，新类型的智能材料也在不断涌现。
比如，生物响应性材料可以在生理体液的作用下实现生物功能的恢复。
此外，光致变形材料也是近年来一种新型的智能材料，其可以在受到光束的照射下产生变形。
二、应用领域1. 智能结构智能材料的响应特性能够在结构损坏前发出预警信号，从而实现结构的自诊断、自修复。
比如，在航空航天领域，可以将超声波检测器和智能材料结合使用，对飞机结构进行了有效的非破坏性检测。
2. 医疗健康智能材料在医疗健康领域也有很大的应用前景。
比如，智能电缆可以实现人体的神经仿生接口，从而将假肢与人体神经相连接。
另外，可降解敷料材料也是近年来智能医疗领域的研究热点之一。
3. 人机交互采用智能材料制成的人机交互设备，可以通过人体的姿态、语音、手势等实现设备的智能控制。
比如，可穿戴智能手环、智能手表等，都是利用智能材料制成的。
结论：智能材料的新进展和应用领域不断扩大。
未来，随着科技的不断发展和智能材料的不断研究，智能材料势必会得到更广阔的应用，为人类带来更多的福利和便利。
新型智能高分子材料的研究与应用
新型智能高分子材料的研究与应用随着科技水平的不断发展，智能材料的研究和应用越来越受到广泛的关注。
而在众多的智能材料中，新型智能高分子材料的研究和应用也成为了当前的热点话题。
智能高分子材料是目前材料科学领域中一种较为先进的材料，它的特殊性能和广泛的应用领域受到了各个领域的研究者和应用者的广泛关注。
下面我们将从新型智能高分子材料的研究和应用方面来一一介绍。
1.新型智能高分子材料的研究进展(1)嵌段共聚物嵌段共聚物是指在一条聚合物链上，有两种或多种不同的聚合单体交替出现，由此形成了多种纳米结构的高分子材料。
在这种结构之中，聚合单体之间的相互作用是非常重要的。
随着研究的深入，嵌段共聚物的应用场景越来越广泛，例如将其应用于纳米材料的研究工作当中。
(2)烯烃-芳香二元共聚物烯烃-芳香二元共聚物是指在一条聚合物链上，同时存在烯烃和芳香烃两种聚合单体。
这种材料在制备的过程中，烯烃和芳香烃之间的相互作用非常重要。
(3)超支化聚合物超支化聚合物是一种具有非常高分子量的聚合物，其形状非常奇特，由于其特殊的结构，超支化聚合物的性质也非常独特。
在实际应用当中，超支化聚合物的应用场景非常广泛，例如在纳米材料和生物医学领域等方面都能够发挥非常重要的作用。
(4)中息肉中息肉是指一种新型智能高分子材料，在制备过程中会发生逆转的“脱溶-相分离-再溶胀”过程。
中息肉具有很好的智能响应性质，能够非常敏锐地响应于外部环境的变化。
在实际应用方面，中息肉也被广泛用于人工智能领域的研究工作中。
2.新型智能高分子材料的应用新型智能高分子材料的应用场景非常广泛，下面我们将介绍一些比较典型的应用领域。
(1)传感器新型智能高分子材料由于具有非常好的响应性质，在传感器方面的应用也非常广泛。
例如在温度传感器、压力传感器和湿度传感器等方面都有广泛的应用。
而在这些传感器中，新型智能高分子材料具有更好的灵敏度和响应速度。
(2)生物医学在生物医学领域中，新型智能高分子材料也被广泛应用。
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。
新型智能材料的研究与应用展望
新型智能材料的研究与应用展望随着科技和经济的不断发展，新型智能材料已经成为未来重要的研究领域。
它们的出现不仅为人类生活带来便利，也给企业带来了新的商机和竞争优势。
本文将讨论新型智能材料的研究与应用展望。
一、新型智能材料的定义和分类新型智能材料是根据人类对材料本质及其物理特性的不断探究和理解而发展起来的一类材料，具有自觉、自适应、自愈合、自修复和自组装等智能性质。
它们可以在外部作用下自行调整材料的形态、性质、功能和状态。
根据材料的智能性质，它们可以分为以下几类：1. 导电材料：如碳纳米管、石墨烯等，它们具有良好的导电性和导热性能，可以应用于电子、机械、能源等领域。
2. 智能生物材料：如智能人工皮肤、生物传感器等，具有仿生学特性，可用于医疗、康复和生物科学领域。
3. 结构智能材料：如智能复合材料、智能金属材料等，结构可变性能、高强度、高韧性、高温性等特点，可用于工程和军事领域。
二、新型智能材料的研究进展新型智能材料的研究在全球范围内不断加速，尤以美、日、欧洲等国家和地区的投入最为巨大。
目前，新型智能材料的研究方向主要有以下几个。
1. 核心技术的研发：自组装、自修复、自适应等智能特性的实现需要基础材料、制备和表征手段等先进技术的支撑。
这是我们开发新型智能材料所需的最核心技术。
2. 材料的设计与制备：新型智能材料的开发需要“设计材料”这一动态过程，建立材料的数学模型，预测材料的性质和能力。
制备技术必须具备高分子化学知识、材料科学、物理化学和力学等多项学科的综合能力。
3. 引入现代化先进生产技术：此外，新型智能材料可通过3D打印、纳米技术、表面处理技术等现代化技术生产，以减少污染、浪费和环境影响。
三、新型智能材料的应用前景新型智能材料具有极大的应用潜力，不仅可以改善人类的生活条件，而且可以创造更多的经济和社会价值。
具体地，新型智能材料的应用前景有以下几个方面。
1. 智能家居随着智能家居的普及和推广，智能化材料也将平民化。
智能材料的研究现状和应用
智能材料的研究现状和应用近年来，随着科技的不断进步，智能材料受到越来越多的关注。
智能材料是一种新型的功能材料，其在外界条件发生变化时，能够自主地实现形态、色彩、物理性能等方面的变化，实现对外界环境的自适应性，同时还能通过外部控制手段实现预设的特定功能。
在实际应用中，智能材料能够广泛应用于生物医学、能源环保、信息通讯、智能交通等大量领域，成为当今材料研究的热门方向之一。
一、智能材料研究现状目前，智能材料的研究已经涉及到了多个领域。
其中，形状记忆材料，是一类能够在外界刺激后发生形状变化，并且能在无外界刺激下恢复到初始形状的新型材料。
这种材料的应用前景非常广阔，能够用于可穿戴设备、生物医学器械、气密密封系统、遥控医疗等领域。
同时，变色材料也是智能材料研究的热门方向之一。
从化学反应到电化学反应，一系列反应的竞争和平衡导致材料的颜色在变化，这一点对于颜色模式识别方面的研究尤为重要。
实际应用中，变色材料能够用于纸质传感器、传感器标签等应用场景。
除了形状记忆材料和变色材料，可充电电容器、电致变色液晶、铁电材料、热变形材料等也是目前研究的重点。
在逐渐实现“智能化”和“自适应”趋势的大环境下，智能材料正逐步发挥其独特的优势，成为了科技创新和产业智能升级的重要工具。
二、智能材料应用前景智能材料的应用前景非常广泛。
它能够涉及到生活的方方面面，比如医疗保健、智能家居、能源环保等。
其中，医疗保健是智能材料应用的一个热点领域。
通过在力、形、温度、光照等方面实现自适应，智能材料能够用于制作可穿戴医疗设备，监测人体生理指标，及时预警和处理出现的异常情况。
同时，它也能用于人工智能机器人以及人工智慧核心芯片的生产等领域。
此外，智能材料还能应用于智能家居领域。
通过与电子设备和家居设备结合，实现智能化的交互和反应，使家居生活更加智能化、便捷化，例如智能家庭智能面板和智能电力控制系统，能够实现远程控制、自动调节功能，使家庭更加舒适和节能环保。
智能材料的研究及其应用
智能材料的研究及其应用随着科技的不断发展，我们的生活也越来越依赖于科技的支持。
在这个科技日新月异的时代，智能材料的发展成为了人们关注的热点之一。
智能材料是一种具有响应、适应和控制能力的先进材料，它能够根据外部环境的变化自动调节其本身的物理、化学、电学和光学性质，从而实现自主制动、感知、调控和适应。
本文将探讨智能材料的研究进展及其应用。
一、智能材料的分类智能材料可以分为以下几类：1、压电材料：压电材料是指在机械应力或电场作用下，能够产生极化电荷的材料。
应用于声波发生器、振动器、控制器、音叉等。
2、形状记忆合金：形状记忆合金是指在外力作用下具有形状记忆功能的合金材料。
应用于机器人、太阳能板、智能窗帘等。
3、磁致伸缩材料：磁致伸缩材料是指在磁场作用下，能够产生较大的应变的材料。
应用于传感器、减振器、阀门等。
4、光致变色材料：光致变色材料是指在光照作用下，能够发生颜色变化的材料。
应用于太阳镜、防紫外线材料等。
5、智能液晶材料：智能液晶材料是指在电场或温度作用下具有光学响应的材料。
应用于显示屏、液晶窗帘、自适应透明材料等。
二、智能材料的研究进展自1990年代以来，智能材料的研究与应用一直是国际上热门的研究领域之一。
目前，智能材料在机械、电子、光学、生物、环境、储能等领域都有广泛的应用。
1、智能材料在机械领域的应用智能材料在机械领域的应用主要涉及精确控制和优化设计方面的问题。
智能材料的响应速度快、控制精度高、阻尼系数优秀，使其成为细小结构、高精度、高可靠性机械系统的重要构成部分。
例如，压电陶瓷可以用于超声波加工、纳米加工等领域；形状记忆合金可以用于精确定位和微尺度操纵；磁致伸缩材料可以用于定量检测压力和形变等领域。
2、智能材料在电子领域的应用智能材料在电子领域的应用主要涉及感应、存储、传输和处理等方面。
智能材料的本质特征和强大功能，使其适用于传感器、复合材料、光学器件、非线性元器件、分子电机、微机械系统等领域。
智能材料设计技术及应用研究进展_刘俊聪
智能材料的基础是功能材料，功能材料通常可分为 两大类，一类被称为驱动材料，它可以根据温度、电场或 磁场的变化来改变自身的形状、尺寸、位置、刚性、阻尼、 内耗或结构等，因而对环境具有自适应性功能，可用来 制成各种执行器；另一类被称为感知材料，它对来自外 界或内部的刺激强度及变化（如应力、应变、热、光、电、 磁、化学和辐射等）具有感知，可用来做成各种传感器，
现在人们已经认识到生物体中有许多组织具有类 似水凝胶的结构，如人体器官内壁粘液层、眼的玻璃体 和角膜、细胞外基质等均为凝胶状组织。这为从仿生 构思研制智能生物材料指明了方向。当生物组织受到 温度、化学物质等刺激时，形状和物性发生变化，进而 呈现相应的功能。将生物的某些功能引入材料，使材 料智能化，是 21 世纪开拓并应用生物材料所面临的挑 战之一。智能高分子材料是通过分子设计和有机合成
除了智能传感技术、智能驱动技术以及智能控制技 术这 3 种较为重要的技术外，智能信息处理与运输也至 关重要。对多传感器数据与信息融合，以及多传感器的 优化配置的研究 [6] 也是智能结构信息处理研究的重要 内容。
2 智能材料的 3 种基础材料
随着研究工作的逐步深入，可用于构建智能材料系 统的基础材料正日趋完善并不断丰富。目前，国内外现 已研制成功并实现了商品化的该类材料有两类：一是形 状记忆材料、智能高分子材料等，可用作智能材料系统 中的驱动器材料；另一类是压电材料、光导纤维等，可用 作智能材料系统中的感知材料 [7]。 2.1 形状记忆材料
1.1 智能传感技术 智能传感技术是实现智能结构实时、在线和动态检
智能材料结构系统在土木工程中的应用
智能材料结构系统在土木工程中的应用摘要：在知识经济时代，随着科学技术的飞速发展，社会生活质量和人民生活幸福水平也开始逐步大幅提高，与此同时，随着建筑科技的发展，广大人民群众的生活质量对各类建筑工程材料提出了更高水平的新要求。
随着社会科学、技术和经济的进一步发展，许多新的建筑技术、新工艺、新材料等建筑材料随着时代的要求逐渐涌现，成为人们生活环境的焦点，智能材料作为新材料之一，诞生于智能化背景下，并以其独特的优势成为工程建设中的重要材料之一。
关键词：土木工程施工；智能材随着人类科技手段的日益迅猛发展，越来越多的高新技术手段被用于各种工程材料的研究、制造和生产开发。
随着上述一大批先进材料成果的不断涌现，智能材料技术的迅速出现为解决机械问题提供了一系列更加实用、科学、有效、经济的方法。
在实际应用领域，科学家们利用偶然材料将光电导电纤维材料与纳米碳纤维反应，在意外条件下生产出另一种新型导电材料，即智能材料。
1智能材料的分类和特点1.1智能材料分类智能材料技术的基本理论分类和体系也是随着相关工程科学研究、基础理论研究成果和先进工程技术及其应用理论的不断快速发展而需要总结、修正、改进和发展的过程。
其中一个主要类别是光纤压电传感功能材料，主要是指如何通过改进光纤维护结构和制备压电传感器驱动材料来逐步改进它们。
具体技术研究的分析范围涉及各种环境化学条件应用中的各种材料变化，如光声和热电耦合。
其次，它主要是一种压电驱动的传感材料。
这种传感材料的结构通常主要由两个或多个有机元素或多个结构部件组成。
一部分通常是形状记忆合金，另一部分主要是压电驱动材料。
这两种传感材料的主要感应功能之一是对各种大型土木工程和建筑工程系统中各种结构部件的内部条件或各种结构的外观和形状的变化产生或感应影响。
此外，不同结构的材料标准会受到环境因素变化引起的诱导的影响，从而导致不同材料结构之间的诱导效应。
1.2智能材料特性(1）传感与反馈智能材料传感器可以直接感知设备的外部特性或材料本身及其所在位置的电磁环境特性，综合比较其他系统产生的特性输入值和特性输出信息，并将测试结果及时传递给现场控制系统。
新型智能材料的研究进展
新型智能材料的研究进展近年来，随着科技的不断发展，新型智能材料在人们的生产生活中扮演着越来越重要的角色。
新型智能材料是指具有感知、响应、调控或自适应功能的一类材料，在材料性能表现上呈现出智能化特征。
这类材料常见的应用领域包括智能传感器、智能控制系统、智能医疗设备等。
本文将着重介绍新型智能材料的种类、应用及研究进展。
一、新型智能材料种类根据智能材料的特性，我们可以将其分为以下几类：1. 压电材料压电材料是一类能够在受到外部力作用下产生电荷的材料。
其在医疗、通讯、传感器等领域都有广泛应用。
比较常见的样品有氧化锌、铁电体、陶瓷等。
2. 形状记忆合金材料形状记忆合金材料是指可以在不同温度下保持形状的金属合金。
该类材料在机器人、汽车制造、航空航天等行业中有广泛应用。
其中比较常见的是镍钛合金。
3. 智能橡胶材料智能橡胶材料是一种能够感知外部环境并做出自适应变化的弹性材料。
除了一般橡胶的耐磨耐酸碱、弹性恢复等特性以外，还具有一定的敏感性和自适应性。
在医疗、柔性电子等领域有应用。
4. 磁形材料磁形材料是指受到外部磁场或机械应力作用而发生形变的材料。
该类材料主要应用于控制器件、巨磁阻传感器、电机性能等领域。
比较常见的是镍、钴等金属。
二、新型智能材料应用新型智能材料具有诸多特性和应用，下面将简单介绍其主要应用领域。
1. 建筑装饰在建筑室内装饰中，有一种智能玻璃材料被广泛应用，即通过电子控制可改变透明度的玻璃。
该类玻璃可以根据需求调节光线、改善室内舒适度。
2. 智能医疗设备智能材料在医疗设备领域的应用较为广泛。
智能材料的敏感、响应和可变性质特点，使其被运用到智能监测装置、生物医疗器械等方面。
例如，在人工器官、药物缓释、医用材料、假肢、拐棍等方面均有应用。
3. 汽车工业智能材料对汽车产业有着很大的帮助。
采用新型智能材料在汽车中制造不仅可以提高汽车安全、舒适性、美观性、性能等多方面的要求，同时还可减轻汽车自重，降低燃油消耗量，提高汽车的动力性能。
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。
材料科学中的智能材料：探索智能材料的设计、制备与在传感器、驱动器与自修复材料中的应用
材料科学中的智能材料：探索智能材料的设计、制备与在传感器、驱动器与自修复材料中的应用摘要智能材料作为材料科学的前沿领域，具有感知、响应、自适应等特性，为传感器、驱动器和自修复材料等领域带来了革命性的发展。
本文深入探讨智能材料的设计原则、制备方法以及在上述领域的应用。
通过对材料结构、功能和性能的精确调控，智能材料在感知环境变化、执行特定任务、自我修复损伤等方面展现出巨大潜力。
本文将回顾智能材料的发展历程，介绍各类智能材料的特性与应用，并展望其未来的发展趋势与挑战。
引言智能材料（Smart Materials）是指一类能够感知外部刺激（如温度、压力、光、电、磁等），并能根据环境变化做出响应，从而改变自身形状、颜色、刚度等属性的材料。
智能材料在航空航天、生物医学、电子信息、能源环境等领域具有广泛的应用前景。
随着材料科学的不断发展，智能材料的设计和制备技术日益成熟，为智能材料的应用开辟了更广阔的道路。
智能材料的设计原则智能材料的设计需要遵循以下原则：1. 多功能性：智能材料应具备多种功能，如感知、驱动、自修复等，以满足不同应用场景的需求。
2. 可控性：智能材料的响应行为应具有可控性，可以通过外部刺激进行精确调控。
3. 稳定性：智能材料应具有良好的稳定性，能够在长期使用中保持性能不变。
4. 生物相容性：对于生物医学领域的应用，智能材料应具有良好的生物相容性，不会对生物体产生毒副作用。
5. 环境友好性：智能材料应具有良好的环境友好性，不会对环境造成污染。
智能材料的制备方法智能材料的制备方法多种多样，主要包括以下几类：1. 复合材料制备：将具有不同功能的材料进行复合，制备出具有多功能性的智能材料。
例如，将压电材料与形状记忆合金复合，可以制备出同时具有感知和驱动功能的智能材料。
2. 表面改性：通过对材料表面进行改性，赋予材料新的功能。
例如，通过在材料表面涂覆一层光敏材料，可以制备出光响应智能材料。
3. 纳米技术：利用纳米技术制备具有特殊结构和性能的纳米智能材料。
材料科学中的智能功能材料研究进展
材料科学中的智能功能材料研究进展材料科学是一门基础性、交叉性极强的学科，其研究领域和内容丰富多彩，包含着诸如功能材料、结构材料、复合材料等多个细分领域，其中智能功能材料无疑是较为热门的研究方向之一。
智能功能材料（Smart Materials），顾名思义，是一类可以实现自主响应、控制和调整的动态材料，如形状记忆材料、光敏材料、电致变材料等。
在智能功能材料的研究中，诸如机器人、传感器、自适应结构等领域都具有重要的应用前景和潜力。
近年来，智能材料领域也出现了许多值得关注和探究的新材料。
下面，我们将结合实际案例来探讨智能材料的进展。
一、形状记忆材料形状记忆材料（Shape Memory Materials）是一类能够在受到外界温度、力、电、磁等刺激时自主发生形状变化的高科技智能材料。
目前，形状记忆材料已经被应用于电子和机械工程领域，包括热敏电子部件、医疗手术器械和智能混凝土等。
以智能混凝土研究为例，该领域的研究学者制备出了一种新型形状记忆混凝土，可在恒温下发挥优异的超弹性行为，并且在受到温度变化等外界刺激时，能够自主调节内部应力，进而对混凝土膨胀或收缩，以应对环境变化，从而有效改善建筑物抗震性能和减少能源消耗。
二、光敏材料光敏材料（Photo-sensitive Materials）也被称之为光致变色材料，是一类具有光学响应性质的新型材料，其特点是某些物质无需添加任何光反应试剂，就能够在指定波长范围内对不同光强度、光角度、光频率产生响应。
该类材料常被用于颜料、高效能智能窗帘等领域。
特别是在色彩印刷领域，金属有机框架（MOF）光致变色材料是智能材料研究的热点领域之一。
研究表明，利用MOF光致变色材料，可在低强度紫外线照射下引发芳香环的整体异构化和电荷传输，最终实现红外线范围内的可逆荧光开关。
三、电致变材料电致变材料（Electrostrictive Materials）可以在电场作用下体积发生变化，是一种高性能的智能材料，它具有优异的电致变效应、机械强度和耐疲劳性能。
智能超材料研究与进展
智能超材料研究与进展一、本文概述随着科技的飞速发展，智能超材料作为一种前沿科技，正逐渐走进人们的视野。
智能超材料，顾名思义，是指具有超越传统材料性能，并能通过外界刺激（如光、热、电、磁等）实现性能调控的新型复合材料。
其独特的性能以及广泛的应用前景，使得智能超材料在航空航天、医疗、军事、能源等领域展现出巨大的潜力。
本文旨在全面综述智能超材料的研究现状与发展趋势，包括其基本原理、设计策略、制备方法、性能调控机制以及实际应用等方面。
通过对近年来国内外相关文献的梳理和分析，本文旨在为读者提供一个清晰、系统的智能超材料知识体系，并探讨未来可能的研究方向和应用前景。
在文章结构上，本文将首先介绍智能超材料的基本概念、分类及其独特性能，为后续研究提供理论基础。
接着，本文将重点分析智能超材料的制备方法及其性能调控机制，包括各种外部刺激下的响应行为及其调控原理。
在此基础上，本文将探讨智能超材料在航空航天、医疗、军事、能源等领域的应用案例及前景。
本文将对智能超材料的研究现状进行总结，并展望未来的发展趋势和挑战。
通过本文的阅读，读者可以深入了解智能超材料的基本原理、制备方法、性能调控机制以及实际应用，为其在相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
本文也期望能激发更多科研工作者对智能超材料的关注和兴趣，共同推动这一领域的快速发展。
二、智能超材料的基本原理智能超材料，作为一种前沿的材料科技，其基本原理主要基于材料内部结构与外部刺激之间的动态互动。
这类材料通过先进的制造技术，如纳米技术、3D打印和生物技术，实现了在传统材料中难以达到的性能和功能。
可调性：智能超材料能够通过外部刺激，如温度、光照、电场、磁场等，改变其内部微观结构或组成，从而实时调整其宏观性质。
这种可调性使得智能超材料能够适应不同的环境和应用需求。
自适应性：智能超材料具有自适应性，能够在受到外部刺激时自动调整其性能。
例如，某些智能超材料能够在受到压力或温度变化时，改变其硬度和弹性，以适应外部环境。
智能材料的合成与应用研究
智能材料的合成与应用研究智能材料是一种可以根据外界环境、物理、化学或者生物变化而自主改变其形态、结构、性能以及功能的新型材料。
由于其具有自主控制和响应外界环境的能力，因此，智能材料在各个领域有着广泛的应用前景。
本文将介绍智能材料的合成方法和应用研究进展。
一、智能材料的合成方法目前，智能材料的合成方法主要分为三种：有机合成法、无机合成法、生物合成法。
1.有机合成法有机合成法是通过化学合成的方式来制备智能材料的一种方法。
这种方法的主要优点是合成出的智能材料可以通过调整合成过程中的反应条件来实现所需性能。
有机合成法制备出的智能材料种类繁多，例如，聚合物和液晶材料等。
2.无机合成法无机合成法主要是通过物理气相沉积、化学气相沉积等方式来进行合成。
这种方法的优点在于其合成速度较快，同时合成出的材料具有较高的品质。
无机合成法制备出的智能材料可以应用于传感器、磁介质材料、光学材料等领域。
3.生物合成法生物合成法是通过利用生物体系或基因工程手段制备智能材料的一种方法。
这种方法的优点在于其合成过程比较环保、资源消耗较少，且生物体系能够自行进行组装和调控。
生物合成法制备出的智能材料可以应用于药物输送系统等领域。
二、智能材料的应用研究进展智能材料的种类繁多，其应用领域也非常广泛，涉及到了生物医学、光电信息、环境监测、生物传感器等领域。
1.生物医学领域智能材料可以应用于药物输送系统、组织工程、生物成像等方面。
目前，研究人员利用智能材料设计出了一些具有自主控制药物释放、可编程支架、组织工程支架等特点的生物材料，这些新型材料能够有效地促进组织修复和再生，有着非常广泛的应用前景。
2.光电信息领域智能材料在光电信息领域的应用也是非常广泛的。
例如，智能光学材料可以根据光的波长、功率等参数来调节其光学性能；电致变色材料可以通过电场的控制来改变其颜色；智能传感器可以通过感知外部环境变化而响应并输出信号。
3.环境监测领域智能材料在环境监测领域的应用主要是利用其控制和响应外界环境的能力，来对环境进行监测和控制。
智能材料的制备及应用研究
智能材料的制备及应用研究智能材料是指能够响应外部或内部刺激并产生强化、阻尼或形变等特性的材料。
它们具有自动调节、自我适应和智能性的特点，可广泛应用于机械、电子、化工、生物工程等多个领域。
因此，智能材料的制备及应用研究逐渐成为材料科学的一个热门方向。
一、智能材料制备技术在制备智能材料时，需要考虑所用材料的响应性、稳定性、可重复性和性质调控等方面。
目前智能材料的制备技术主要有以下几种：1. 化学合成法化学合成法是一种常用的制备智能材料的方法。
其优点在于可通过控制制备过程中的反应条件、物质组成及结构等方面进行调控，从而达到所需的物理、化学或生物特性。
例如，可通过控制化学物质的浓度、pH值和温度等因素制备智能水凝胶材料。
这种材料由于具有高度的吸水性和保水能力，因此常用于医疗、装饰、环保等领域。
2. 响应性分子自组装法响应性分子自组装法适用于制备具有响应性的聚合物材料。
该技术是通过响应性分子的自组装形成具有一定3D结构的智能材料，其响应性能包括较高的强度和稳定性。
例如，利用具有响应性的车轮酰亚胺（TSA）可制备高性能有机太阳能电池。
TSA在光照条件下可以发生可逆的一重–双重转化反应，从而实现光控制性能。
3. 微观纳米制备技术微观纳米材料具有大小可控、特异性、高效性和生物相容性等优良性质，能满足多个领域的应用需求，如生物医学、能源、传感器等。
例如，利用电化学法可以制备出纳米结构的多功能材料，这种材料具有高灵敏度的电化学传感特性，利用其可实现特定目标的化学分析和监测，具有非常广泛的应用前景。
二、智能材料应用领域智能材料的应用领域广泛，涵盖了机械、电子、化工、生物工程、能源等多个领域。
其中，机械制造领域是使用智能材料最广泛的领域之一，智能材料能够控制复杂的机械过程，提高机械工程的效率和精度，同时为机械制造行业提供更大的应用前景。
1. 智能材料在机械制造领域中的应用随着制造业的快速发展，智能材料的应用更广泛了。
实际上，智能材料在机械制造领域中的应用已经被广泛验证了。
智能材料设计与应用研究进展
智能材料设计与应用研究进展智能材料是指能够对外界刺激做出自动响应的材料，它具有自主感知、智能判断和快速响应的能力。
在当今科技发展的浪潮中，智能材料的设计与应用一直是研究者们的关注焦点。
本文将介绍智能材料设计与应用的最新研究进展，包括自愈合材料、形状记忆材料、传感器和储能材料等方面。
自愈合材料是一类具有自我修复能力的智能材料。
当材料发生破损时，自愈合材料能够通过化学反应、物理变化等方式自动修复。
目前，研究者们已经成功开发出多种自愈合材料，并在一些领域进行了应用。
例如，在建筑材料中加入自愈合聚合物可以增强材料的耐久性和可靠性。
在电子设备中使用自愈合电导粘合剂能够提高设备的可靠性和长寿命。
此外，自愈合材料的研究还有助于解决材料的再利用和资源的可持续利用问题。
形状记忆材料是一种能够根据外界刺激改变形状的智能材料。
当形状记忆材料受到温度、光线或电磁场等刺激时，它们可以从一种形状转变为另一种形状，并且在刺激消失后能够恢复原状。
形状记忆材料的应用非常广泛。
例如，在医疗领域，形状记忆金属可以用于微创手术器械的设计，使手术操作更加精确。
在航空航天领域，形状记忆聚合物可以用于设计自适应变形结构，提高飞行器的性能和安全性。
形状记忆材料的研究不仅为实现自动控制和智能化提供了基础，还对材料科学领域的发展具有重要意义。
传感器是一种能够实时感知和检测环境变化的智能材料。
传感器的研究与应用广泛涉及到生物医学、环境监测、智能交通等领域。
研究者们利用各种材料的特性设计和制备出了各种类型的传感器，例如压力传感器、光电传感器、化学传感器等。
这些传感器不仅可以实时感知环境参数的变化，还可以将感知到的信息转化为电信号或其他形式的信号输出。
通过传感器技术的应用，我们可以实时获取环境信息，进行智能化决策和控制。
储能材料是一类具有高能量密度和高功率密度的智能材料。
随着电子设备的广泛应用和新能源的发展，储能材料的需求越来越大。
研究者们通过设计和开发储能材料，提高储能器件的性能和稳定性。
新型智能材料的制备与应用
新型智能材料的制备与应用随着科技的不断发展和人们的需求不断增加，新型智能材料也逐渐成为了当前材料科学研究的热点。
这些智能材料可以根据外界刺激或内部条件自主改变自身的形态、性能或状态，具有很大的潜力和广泛的应用前景。
本文将介绍新型智能材料的制备方法和应用领域。
一、现有智能材料的分类目前已经发展出的智能材料主要包括形状记忆材料、压电材料、磁致伸缩材料、化学敏感材料、光敏材料以及智能聚合物材料等多种类型。
这些材料广泛应用于机器人技术、医疗器械、生化传感器、飞行器制造、无线电通讯等领域，在未来还有着广阔的应用前景。
二、制备新型智能材料的方法1.化学法制备智能材料。
由于化学方法具有成本低、控制性好等优势，因此在制备智能材料方面得到了广泛的应用。
化学方法制备智能材料主要分为两类：一类是通过在单体分子中引入适当的官能团，实现单体中自组装过程的调控，形成具有特定性质的材料；另一类是通过分子间的水合作用或氢键作用来控制材料的性能和形态。
这些方法制备出的智能材料具有配合度高、稳定性好等特点。
2.物理法制备智能材料。
物理法制备智能材料的方法包括熔融法、液晶法、热力学法等。
这些方法利用纳米材料、有机淀粉等高科技手段，控制材料中的微观结构，从而实现材料性能的调控。
3.仿生学制备智能材料。
仿生学制备方法是以生物体之中的智能材料为模板，进行仿制。
这种制备方法原理简单，适用范围广泛，制备出的材料性能优良，已经成为智能材料制备领域的主流方法之一。
三、新型智能材料的应用领域1.医疗保健领域。
智能材料在医疗保健领域的应用非常广泛，如可撑开血管、牙齿及骨骼修复、人工器官等。
2.环境领域。
智能材料具有嘶吼对环境响应的特性，如可供检测污染物、治理水资源、保护植物等领域。
3.航空航天领域。
智能材料可以大大提高航空航天领域产品的性能，如智能结构材料、智能控制材料等。
4.智能电子产品领域。
如柔性显示、可穿戴设备、可折叠屏幕等。
四、新型智能材料发展趋势1.多功能化和复合化发展。
新型智能材料的研究与应用探讨
新型智能材料的研究与应用探讨智能材料指具有一定响应机制和自适应性的材料，能够根据外界热、电、光、力等物理、化学或生物因素的变化而发生适应反应，具备特殊的功能和性能。
随着信息技术和材料科学的发展，智能材料日益成为一种新型、前沿的研究领域，应用前景广阔，尤其在汽车、航空航天、电子、医疗等领域有着巨大的潜力。
一、智能材料的研究进展智能材料的研究始于20世纪60年代，其主要特点是由不同的构成物质通过物理、化学或生物诱导相互作用而联合成一种具有特定响应、智能性和自适应性的复合材料。
目前，智能材料的研究主要涉及形状记忆材料、压敏材料、光致变色材料、磁敏材料等四类。
1.形状记忆材料形状记忆材料是一种具有特殊之处的材料，它可以通过加温、冷却、电磁场等外界刺激，改变其原来形态，经过去除外界刺激后，又可以变形恢复到原形。
其中，聚合物形状记忆材料应用最为广泛，可以应用于体外医疗器械、飞行器以及电子产品等领域。
2.压敏材料压敏材料是一种具有电学、力学、光学等多种敏感性能的材料，在电子工业、测量传感、医学监测等领域有着广泛的应用。
目前，常用的压敏材料有一氧化碳、气敏材料等。
3.光致变色材料光致变色材料是指在受到光照后而发生颜色变化的材料，广泛应用于光学、化学、电子等领域。
它的特点是通过特定物质吸收光子后，电子的跃迁、晶格结构改变或分子的转动引起颜色发生变化。
4.磁敏材料磁敏材料是指在磁场作用下具有响应性能的材料。
磁敏材料的研究也得到了飞快的发展，目前已经在电子、微波、电磁波等领域得到广泛应用。
二、智能材料的应用发展智能材料的应用也是众所周知的，其中与科技领域的融合发挥作用最为明显。
信息技术的迅猛发展，对智能材料的应用提供了强有力的推动。
1.汽车领域智能材料在汽车领域中也发挥了重要作用，汽车领域中的材料大都对车速、温度等参数有敏感性，可以在车速低温时加热蒸发，达到自清洁的效果。
智能材料的使用可以达到提高汽车性能和节能环保的效果。
智能材料的应用与进展
智能材料的应用与进展材料是人类生活和生产的基础一般将其划分为结构材料和功能材料两大类对结构材料主要要求的是其机械强度而对功能材料则侧重于其特有的功能。
智能材料不同与传统的结构材料和功能材料它模糊了两者之间的界限，并加上了信息科学的内容，实现了结构功能化、功能智能化，由智能材料组成的智能结构具备传感驱动和控制三个基本要素，能通过自身的感知，做出判断，发出指令，并执行和完成动作，实现自检测、自诊断、自监控、自校正、自修复及自适应等多种功能[1~5]。
当前科学技术的发展对材料性能的要求越来越高。
本文将对智能材料的设计原理和其中几类智能材料的发展状况及其应用情况作概括介绍。
1、智能材料设计原理智能材料的设计思想来自于下列因素：（1）材料的开发历史，结构材料→功能材料→智能材料；（2）人工智能计算机对材料性能的新要求；（3）从材料设计的角度考虑智能材料的制造；（4）软件功能引入材料；（；）对材料的期望；（3）能量的传递；（2）材料具有时间轴的观点，即仿照生物体的功能[3]。
随着信息科学的迅速发展，自动装置不仅用于机器人和计算机等人工机械，更可用于能条件反射的生物机械。
此自动装置能依据过去的输入信号（信息），产生输出信号（信息）。
过去输入的信息则作为内部状态存储于系统内。
因此，自动装置由输入、内部状态、输出三部分组成。
智能材料与自动装置的概念相似，可控制材料内部状态系数、状态转变系数和输出系数的变化来实现材料的智能化。
对于陶瓷，就是涉及材料组成、结构与功能性的关系。
陶瓷一般是微小晶粒的多晶聚集体，可添加微量的第二组分控制其特性。
该第二组分的本体和微晶界的性能均影响材料特性。
为使陶瓷具有高功能进而达到智能化，应使材料处于非平衡态、拟平衡态和亚稳定状态。
用现有材料组合，并引入多重功能，特别是软件功能，可以得到智能材料。
由于智能材料具有传感、处理和执行功能，其研制即是将此类软件功能（信息）引入材料，将多种软件功能寓于几纳米到数十纳米厚的不同层次结构，使材料智能化。
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20 世纪 80 年代中期，人们提出了智能材料的概念， 智能材料要求材料体系集感知、驱动和信息处理于一 体，形成类似生物材料那样的具有智能属性的材料 [1]。 目前的文献中智能材料也被称为机敏材料、机敏结构、 自适应结构、智能材料、智能结构，这些概念至今在国内 外的文献中没有统一的定论，关于“机敏”和“智能”，不 少文献也进行了说明 。 [2-3]
1.1 智能传感技术 智能传感技术是实现智能结构实时、在线和动态检
测的基础，其中用于感受周围环境变化以实现传感的一 类功能元件叫传感元件，它相当于人的神经系统，通过 埋入或粘结于主题材料内部或表面的传感元件能够有 效地将所感受的物理量（如力、声、光、电、磁、热等）的 变化转换成另一种物理量（如电、光的变化），它是结构 实现智能化的基础元件之一。智能结构中的传感元件 应满足如下要求：（1）厚度薄，尺寸小，不影响结构外形； （2）与主体材料相容性好，埋入后对原结构强度影响小； （3）性能稳定可靠，传感信号覆盖面宽，电磁兼容性好， 抗干扰能力强 [5]。
3 智能材料的应用
3.1 智能材料在航空领域的应用 航空领域最早开展了智能材料结构研究。随着航
空科学技术的飞速发展，对飞行器的结构提出了更高要 求，如轻质、高可靠性、高维护性、高生存能力，为了适应 这些要求，必须增加材料的智能性，使用智能材料结构。 智能材料结构在航空飞行器上的应用主要有智能蒙皮、 自适应机翼、振动噪声控制和结构健康监测等。 3.1.1 智能蒙皮
形状记忆是指具有初始形状的制品，经形变固定之 后，通过加热等外部条件刺激手段的处理，又可使其恢 复初始形状的现象。形状记忆材料包括形状记忆合金 （SMA）、形状记忆陶瓷（SMC）、形状记忆高分子（SMP）。 SMA 是研究最早的智能材料之一，是利用应力和温度诱 发相变的机理来实现形状记忆功能的。将其在高温下 进行定型，在低温或常温下使其产生塑性变形，当环境 温度升至临界温度时，合金变形消失并恢复到定型的原 始状态，将这种加热后又恢复的现象称作形状记忆效应 （SME），将具有形状记忆效应的合金称作形状记忆合 金。形状记忆合金主要用来制作驱动器，其具有许多独 特的性能，其中最主要的是形状记忆效应（SME）、伪弹
trics, aerospace, civil engineering are introduced. Finally,
the future development of intelligent materials’ design
technology is prospected.
Keywords: Intelligent material Design technol-
传感元件犹如一种感应器，可以感知外界信息的变 化，进而将信息记录并传给材料，同时发出感应。故而， 智能传感技术是智能材料发展的一项重要技术。 1.2 智能驱动技术
驱动技术包括驱动元件、激励和控制方式等，是智 能结构实现形状或力学性能自适应变化的核心问题，也 是困扰结构自适应的一个“瓶颈”。其中，驱动元件是 使结构自身适应其环境的一类功能元件，它像人的肌 肉，可改变结构的形状、刚度、位置、固有频率、阻尼、摩 擦阻力、流体流动速率、温度、电场及磁场等。驱动元件 是自适应结构区别于普通结构的根本特征，也是自适应 结构从初级形态走向高级形态的关键。对驱动元件的 要求如下：（1）与主体材料相容性好，具有较高的结合 强度；（2）本身具有较好的机械性能，如弹性模量大、静 强度和疲劳强度高、抗冲击等；（3）频率响应宽，响应速 度快，激励后的变形量和驱动力大，且易于控制 [5]。
现在人们已经认识到生物体中有许多组织具有类 似水凝胶的结构，如人体器官内壁粘液层、眼的玻璃体 和角膜、细胞外基质等均为凝胶状组织。这为从仿生 构思研制智能生物材料指明了方向。当生物组织受到 温度、化学物质等刺激时，形状和物性发生变化，进而 呈现相应的功能。将生物的某些功能引入材料，使材 料智能化，是 21 世纪开拓并应用生物材料所面临的挑 战之一。智能高分子材料是通过分子设计和有机合成
智能材料是一种能够判断、处理从自身表层或内部 获取的关于环境条件及变化的信息并做出反应、以改变 自身结构与功能，使其很好地与外界协调的、具有自适 应性的材料系统 [4]。
智能材料的基础是功能材料，功能材料通常可分为 两大类，一类被称为驱动材料，它可以根据温度、电场或 磁场的变化来改变自身的形状、尺寸、位置、刚性、阻尼、 内耗或结构等，因而对环境具有自适应性功能，可用来 制成各种执行器；另一类被称为感知材料，它对来自外 界或内部的刺激强度及变化（如应力、应变、热、光、电、 磁、化学和辐射等）具有感知，可用来做成各种传感器，
关键词 : 智能材料 设计技术 应用 进展 材 料
[ABSTRACT] Three design technologies, for ex-
ample, intelligent censoring technology, intelligent driving
technology and intelligent controlling technology and three
学术论文 RESEARCH
智能材料设计技术及应用研究进展
Design Technology and Application Advance of Intelligent Material
中国兵器工业集团第五三研究所 刘俊聪 王丹勇 李树虎 秦贞明 贾华敏
[ 摘要 ] 综述了智能材料的智能传感技术、智能驱 动技术、智能控制技术 3 种关键设计技术，形状记忆材 料、压电材料、智能高分子 3 种基础智能材料以及在船 舶、电子、航空航天、土木工程等领域的应用进展，并对 其未来技术发展进行了展望。
大多数压电器件通常由压电陶瓷构成。使用最广 的压电陶瓷是醋钦酸铅（PZT），其在许多广为人知的器 件和商品化器件内做致（起）动元件和敏感元件，例如 所有的呼机都是以压电陶瓷声频换能器为核心构成的。 超声净化器、定时器与声纳系统、流体测量装置、气压计 以及扩音器都离不开压电陶瓷。由于 PZT 压电态至非 压电态的转变温度低，其工作温度范围比较狭窄，因而 目前正开发其在较高温度条件下的应用，如 Zahi 等 [11] 合成了一种三元压电陶瓷，考察了其介电和电性能，发 现当居里温度（Tc）在 250~305℃范围内时，这种材料具 有较高的机电撬合系数（kp）。再比如 Amen[12] 等研制 的 PZT 压电纤维可用于震动控制。 2.3 智能高分子材料
性效应（PE）、类橡皮性（HDC）[8]。目前 SMA 已在航空 航天、电子、仪器仪表、自动控制、能源、建筑、医疗以及 日常生活中得到了广泛应用。
与形状记忆合金相比，形状记忆高分子材料不仅变 形量大、赋形容易、形状响应温度便于调整，还具有保 温、绝缘性能好、不易锈蚀等特点。根据形状记忆高分 子材料的材料回复原理可将其分为 : 热致感应型、电致 感应型、光致感应型等。如最近 KEN 等 [9] 利用纳米级 SIC 颗粒增强形状记忆高分子基体，把颗粒状 SiC 掺入 一种热固性形状记忆高分子树脂中，通过调节 SiC 颗粒 的含量，可以得到不同回复性的形状记忆高分子材料， 在其含量小于 40% 时，显示出良好的回复性。再比如 Annick 等 [10] 研究聚氨醋栓塞的细胞毒性和诱发性，发 现利用其形状记忆功能和泡沫结构的弹性既能很好的 保持栓塞的形状，又具有良好的生物相容性。 2.2 压电材料
除了智能传感技术、智能驱动技术以及智能控制技 术这 3 种较为重要的技术外，智能信息处理与运输也至 关重要。对多传感器数据与信息融合，以及多传感器的 优化配置的研究 [6] 也是智能结构信息处理研究的重要 内容。
2 智能材料的 3 种基础材料
随着研究工作的逐步深入，可用于构建智能材料系 统的基础材料正日趋完善该类材料有两类：一是形 状记忆材料、智能高分子材料等，可用作智能材料系统 中的驱动器材料；另一类是压电材料、光导纤维等，可用 作智能材料系统中的感知材料 [7]。 2.1 形状记忆材料
basic intelligent materials, for example, shape memory al-
loy (SMA), piezoelectric material and intelligent polymers
are summarized. And then its applications in boating, elec-
2014年第 1/2 期·航空制造技术 131
学术论文 RESEARCH
的方法使有机材料本身具有生物所赋予的高级功能：如 自修复与自增殖能力、认识与鉴别能力、刺激响应与环 境应变能力等 。 [13] 这些特殊性能使它可应用于一些特 殊领域，如北海道大学长田义仪教授利用凝胶的压电效 应，制成人工肌肉，实现类似人的肌肉那样的人工触觉 系统 [14]。根据高分子凝胶所受刺激信号的不同，可以将 其分为以下几种：温敏性、光敏性、磁场响应、电场响应、 PH 响应、化学物质响应等，如利用高分子凝胶的热可逆 沉淀—溶解现象，可以将分子阀引入高分子链，即把具 有识别功能的生物分子或某种受体的配体（如细胞抗体） 结合到高分子链上应用于沉淀诱导的亲和分离，制备生 物反应器 [15]。此外，美国科学家利用智能染料分子的荧 光效应已研究出一种超微纤维—光纤传感器，它的直径 仅为人类毛发的 1‰ ~1%。当光纤将激光传输至固定在 其端部的荧光指示器，并与被分析物分子在尖端处相互 作用时，发射光的波长与强度的改变就可转化为被分析 物的浓度。
同时具有敏感材料与驱动材料特征的材料，被称为机敏 材料。
智能材料在通常情况下不是单一材料，而是由多种 材料系统组元通过有机的、紧密或严格的科学组装的一 体化系统，是敏感材料、驱动材料和控制材料（系统）的 有机结合。智能材料在促进航空航天领域的快速发展 方面发挥着愈来愈重要的作用。
1 智能材料设计关键技术
压电材料是通过电偶极子在电场中的自然排列而 改变材料的尺寸，响应外加电压而产生应力或应变，电 和力学性能之间呈线性关系。压电材料具有以下特点： （1）具有正逆压电效应，使得它在智能结构中既可作传 感元件又可作驱动元件；（2）频响范围宽，响应速度快， 功 耗 低；（3）输 入 输 出 均 为 电 信 号，易 于 测 量 与 控 制； （4）容易加工得很薄，特别适合于柔性结构。压电材料 包括压电陶瓷和压电高分子。