电子智能材料与智能系统及结构

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智能材料的结构及应用

智能材料的结构及应用智能材料是一种能够对外界环境做出反应、产生特定功能的物质，其内部结构和组分具有一定的特殊性质。

智能材料主要包括聚合物、金属合金、陶瓷材料和复合材料等，这些材料具有响应外部刺激的能力，可以实现形变、形状记忆、传感、自修复等功能，具有广泛的应用前景。

智能材料的结构可以根据其不同的功能进行分类，主要可分为以下几种：1. 形变材料：形变材料主要包括压电材料、电致伸缩材料和磁致伸缩材料等，其结构可呈现不同形态，根据外部电场、磁场或应力的刺激而产生形变。

这类材料在航空航天、汽车制造、医疗设备等领域有着广泛的应用，如用于制造智能变形机构、智能阀门等。

2. 形状记忆材料：形状记忆材料能够在外界条件变化时回复其预设的形状，具有记忆性和形变性能，主要包括铁-钛合金、镍钛合金等。

这类材料在医疗器械、纺织品、航空航天等领域有着广泛的应用，如用于制造支架、导管、折叠式太阳帆等。

3. 智能传感材料：智能传感材料能够对外界环境的变化产生敏感反应，并将这种信号转化为相应的物理、化学信号。

常见的智能传感材料包括压阻传感器、光纤传感器和水凝胶等。

这类材料在环境监测、健康管理、机器人技术等领域有着广泛的应用，如用于制造智能健康监测设备、智能控制系统等。

4. 自修复材料：自修复材料具有自愈合能力，能够在受到破坏后自动进行修复，主要包括聚合物、陶瓷和金属材料等。

这类材料在建筑材料、航空航天、电子设备等领域有着广泛的应用，如用于制造自修复混凝土、自修复涂料等。

智能材料在各个领域都有着广泛的应用，具有巨大的市场潜力。

以医疗器械行业为例，智能材料可以用于制造智能假肢、智能矫形器件、智能药物释放系统等，帮助提高患者的生活质量；在航空航天领域，智能材料可以用于制造智能结构件、智能控制系统、智能航空器件等，提高航空器的性能和安全性。

此外，智能材料还可以用于环境监测、能源领域、信息技术等诸多领域，为人类社会带来更多的便利和创新。

总的来说，智能材料具有奇特的结构和功能，具有广泛的应用前景。

2023年智能材料与结构专业介绍

2023年智能材料与结构专业介绍智能材料与结构是一门涉及材料科学、机械工程、电子工程和控制工程等多个领域的综合性学科，其主要研究方向是通过将传感器、执行器和控制系统集成在一起，使得材料和结构能够呈现出自主控制、自适应、自愈合、自传感、自修复等智能化特性。

该学科已经成为未来智能制造、智慧工程、低碳环保等领域的关键技术之一。

智能材料是指具有自主感知、自主响应及自主适应性能的材料，这类材料常常具有一些特殊的物理、化学或生物特性，如固体、液体、气体以及纳米颗粒等材料，其中包括形状记忆合金、智能陶瓷、聚合物、橡胶、液晶等材料。

这些材料不仅仅具有传统材料的特性，更有着自身独有的智能化特性。

智能结构则是指采用智能材料制造出来的结构，其能够通过感知、响应和控制手段，实现自主控制、自适应、自愈合、自传感、自修复等智能化特性。

智能结构可以广泛应用于飞机、火车、汽车、船舶以及桥梁、高楼大厦等工程结构，以及体育装备、医疗保健等领域。

智能材料与结构专业涉及的技术包括传感器技术、执行器技术、材料和结构分析与设计、智能控制和自适应控制、自适应材料与结构、多物理场交叉作用等方面。

在该专业的学习过程中，学生需要深入学习材料科学、物理学、数学、机械工程、电子工程、自动控制等学科的基础知识，并掌握有关材料和结构的设计、加工、测试、分析和控制等关键技术。

目前，智能材料与结构专业的应用领域广泛，涵盖了智能制造、航空航天、交通运输、民用设施、医疗保健、体育装备等诸多领域。

该专业的毕业生可以在科研机构、企事业单位、政府部门等多个领域就业，从事新材料、智能材料和结构设计、仿真科研、自动控制与机器人等方面的工作。

此外，智能材料与结构专业还具有较高的研究价值，毕业生可以在高校、科研院所、研究中心等机构从事教学和科研工作。

总之，智能材料与结构专业是一门前沿、高新、多学科交叉的综合性学科，其研究领域广阔，应用前景广泛，具有巨大的发展潜力和市场前景。

该专业的毕业生不仅可以成为从事科研和工程设计开发的专业人才，还可以成为各大高校的教育者和创新者。

智能材料和智能结构——形状记忆材料

磁（电）致流变流体和某些功能聚合物。集成和混合高等材料是可获得具有传感、控制和多值响应本征机理
的复合材料。
Ｉ
ｌ
二、形状记忆材料
形状记忆材料（ＳＭＭ）是智能复合材料的主要组成部分之一。由于材料内部的可逆相变，ＳＭＭ具有某些特殊的性质，例如形状记忆效应（ＳＭＥ）、准确性或较大的可恢复冲击应变、高阻尼性和自适应性。
形状记忆、超弹性等，可用于各种智能系统。形状记忆材料中的激励感应相变导致了材料的许多独特的
性能，支配着材料性质的显著变化。讨论了改进目前材料系统和研发新的形状记忆材料所面临的技术障
碍和挑战。
关键词：形状记忆材料；合金；陶瓷；聚合物；激励感应相变；智能系统中图分类号：Ｔ３１文献标识码：Ａ文章编号：０６８３２１）９００ — ７Ｂ８１０ — ８Ｘ（０ — ０６０００
特性、形状记忆特性和其它性质影响很大，在２元合金中，２由立方晶系到单斜晶系［９］的一级相变改变为由立方晶Ｂ１
系［２到斜方晶体系［９以及由Ｂ１Ｂ］Ｂ１］９到Ｂ１（ｕ取代Ｎｉ９Ｃ
纤维丝、颗粒和多孔材料，可与其他材料一起形成复合材
（）７、阻尼：ＳＭＭ的阻尼特性来源于其特征微结构和相变，大部分ＳＭＭ都具有较高的固有阻尼性。
ｉ
０跨露：０
≯
到目前为止已发现各种合金（ＳＭＡ）陶瓷（Ｓ）、ＭＣ、聚合物（状记忆Ｓ）凝胶（Ｓ形ＭＰ和ＭＧ）胶呈现出Ｓ凝ＭＥ，其中有些材料已商品化，特别是某些ＳＭ易于制成薄膜、Ｍ

(智能材料与结构系统)第2章智能材料

智能材料与结构系统第2章：智能材料智能材料是指具有感知、响应和控制功能的材料。

这种材料可以根据外部环境的变化自主地进行响应和调节，以实现特定的功能和效果。

智能材料的开发和应用在多个领域都具有重要的意义，包括机械工程、电子工程、生物医学等。

2.1智能材料的分类2.1.1智能材料的动作响应方式智能材料的动作响应方式可以分为主动式和被动式两种。

•主动式响应：这种材料具有自发性地响应外界刺激的能力，可以主动地产生形变或力学反应。

常见的主动式智能材料包括压电材料、形状记忆合金等。

•被动式响应：这种材料需要外部刺激才能发生变化,比如温度变化、光线变化等。

常见的被动式智能材料包括热敏材料和光敏材料等。

2.12智能材料的功能分类智能材料根据其功能可以分为感应与控制、调节与适应、传感与信号处理等。

•感应与控制：这类智能材料能够感知外界刺激，并通过自身的响应产生相应的动作。

例如，压电材料可以通过施加电压产生形变，而形状记忆合金则能根据温度变化自行恢复到其原始形状。

•调节与适应：这类智能材料能够通过自身的调节来适应外界环境的变化，从而保持一定的性能和功能。

例如，热敏材料可以根据温度变化自行调整其导电性能。

•传感与信号处理：这类智能材料能够感知外界的信息，并将其转化为输出信号进行处理。

例如，光敏材料可以感知光线的强度和波长，并将其转化为电信号进行处理。

2.2智能材料的应用领域智能材料的应用领域非常广泛，下面列举了一些常见的应用。

2.2.1机械工程领域在机械工程领域，智能材料常用于制造机械传动系统、控制系统^运动控制装置等。

例如，压电材料可以用于制造振动传感器和声波发生器，从而实现智能控制。

2.2.2电子工程领域在电子工程领域，智能材料常用于制造传感器、开关和执行器等。

例如，光敏材料可以用于制造光电开关和光电传感器,从而实现自动控制。

2.2.3生物医学领域在生物医学领域，智能材料有很多应用。

例如，形状记忆合金可以用于制造支架和植入物，从而实现自主调节和修复功能。

现代建筑中的智能材料与结构设计

现代建筑中的智能材料与结构设计在当今科技飞速发展的时代，建筑领域也迎来了一场深刻的变革。

智能材料与结构设计的出现，正逐渐改变着我们对建筑的认知和体验。

智能材料，顾名思义，是指那些能够感知环境变化，并能根据预设的条件做出相应反应的材料。

它们具有独特的性能，能够在建筑中发挥重要作用。

例如，形状记忆合金能够在温度变化时改变形状，这一特性使得其在建筑结构的变形控制方面具有潜在应用价值。

当温度升高或降低时，形状记忆合金可以自动调整构件的形状，从而增强结构的稳定性和耐久性。

另一种常见的智能材料是压电材料。

当受到压力或机械变形时，压电材料会产生电荷。

利用这一特性，可以将其应用于建筑的能量收集系统中。

例如，在人员活动频繁的区域铺设压电材料地板，通过人们的行走产生的压力来发电，为建筑的部分设备提供能源。

同时，压电材料还可以用于结构的健康监测，当结构受到损伤时，其产生的电荷信号会发生变化，从而及时发现问题。

智能结构设计则是将这些智能材料与传统的建筑结构相结合，以实现更高效、更灵活、更可持续的建筑性能。

在抗震设计方面，智能结构能够通过传感器实时监测地震波的传播，并迅速调整结构的刚度和阻尼，从而减小地震对建筑的破坏。

智能通风系统也是现代建筑智能结构设计的一个重要体现。

通过温度、湿度和空气质量传感器的监测，智能通风系统可以自动调节窗户的开合程度和通风设备的运行状态，以保持室内舒适的环境。

在炎热的夏季，当室内温度过高时，窗户会自动打开，引入自然风降温；而在寒冷的冬季，窗户则会关闭，保持室内温暖。

此外，智能遮阳系统也是智能结构设计的一部分。

根据太阳的位置和光照强度，遮阳板可以自动调整角度，既能有效阻挡阳光直射，降低室内温度，又能保证充足的自然采光，减少人工照明的需求，从而实现节能的目的。

智能材料与结构设计在绿色建筑中也发挥着关键作用。

例如，自修复材料能够自动修复混凝土结构中的微小裂缝，延长建筑的使用寿命，减少维修成本。

同时，具有光催化性能的材料可以分解空气中的污染物，改善建筑周围的空气质量。

智能材料与结构专业就业方向

智能材料与结构专业就业方向
智能材料与结构专业毕业生可以在以下方向就业：
1. 研发工程师：毕业生可以在科研机构、大学或企业从事智能材料与结构的研发工作，开展新材料的设计、合成、制备、性能测试和优化等工作。

2. 控制系统工程师：智能材料与结构专业毕业生可以在自动化、电子、机械等行业从事控制系统的设计与开发工作，利用智能材料和结构来实现自动化控制。

3. 制造工程师：毕业生可以在制造行业从事智能材料与结构的生产工艺设计与优化工作，提高产品的性能和质量。

4. 嵌入式系统工程师：智能材料与结构专业毕业生可以从事嵌入式系统开发工作，利用智能材料和结构来实现各种功能的嵌入式系统。

5. 建筑工程师：毕业生可以在建筑行业从事智能建筑材料与结构的设计与施工工作，优化建筑的能源利用和环境适应性。

6. 智能设备工程师：毕业生可以在智能设备制造、智能家居等行业从事智能材料与结构相关设备的设计、制造和维护工作。

7. 市场营销专员：毕业生可以在智能材料与结构相关企业从事市场调研、产品推广和销售工作，提升企业在市场上的竞争力。

综上所述，智能材料与结构专业毕业生可以在科研机构、制造业、建筑业、设备制造业等多个领域就业，具有较广阔的就业前景。

智能材料与结构专业就业方向及前景分析

智能材料与结构专业就业方向及前景分析导言随着科技的不断发展，智能材料与结构专业逐渐成为热门的就业方向之一。

智能材料与结构专业涉及材料与结构科学、机械工程、电子工程等多个学科，通过引入智能材料和先进技术，设计出能够响应外界环境的智能结构，具有广阔的应用前景。

本文将分析智能材料与结构专业的就业方向及前景，并对相关的行业领域进行探讨。

就业方向智能材料与结构专业毕业生具备较高的综合素质和专业技能，可以在以下方向找到就业机会：1. 智能材料设计与开发智能材料设计与开发是智能材料与结构专业较为常见的就业方向之一。

就业者可以参与各类智能材料的研究、设计、开发和制造，如形状记忆合金、电致变色材料等。

这一方向在汽车、航空航天、建筑等行业有广泛的应用。

2. 智能结构设计与优化智能结构设计与优化是另一个重要的就业方向。

毕业生可以参与智能结构的设计、优化和分析，如智能拱桥、智能悬挂系统等。

这一方向主要应用于建筑、桥梁、航空航天等领域。

3. 智能材料与结构测试与检测智能材料与结构测试与检测是保证智能材料与结构性能的重要环节。

毕业生可以在实验室、科研机构、检测机构等从事相关的测试、检测和分析工作，如力学性能测试、腐蚀性能检测等。

4. 智能材料与结构应用工程师智能材料与结构应用工程师负责将智能材料与结构技术应用于实际工程项目中。

毕业生可以负责项目的规划、设计、施工等工作，参与各类工程项目的研发与应用，如智能建筑、智能交通系统等。

就业前景智能材料与结构专业具有广阔的就业前景，以下几个方面为该专业的就业前景提供了保障：1. 市场需求增长随着社会对智能化产品的需求不断增加，智能材料与结构专业的市场需求也在逐渐增长。

智能材料与结构的应用领域广泛，如智能家居、智能交通、医疗器械等，这些领域的不断发展为智能材料与结构专业毕业生提供了丰富的就业机会。

2. 技术革新推动发展智能材料与结构专业以其创新性和前瞻性受到了越来越多的关注。

随着科技的不断进步，新型智能材料的研发和应用不断涌现，推动了该专业的发展。

(智能材料与结构系统)第2章智能材料

(智能材料与结构系统)第2章智能材料1. 引言智能材料是一种能够响应外部刺激并改变其物理性质的材料。

它具有智能感知、自适应调节和灵活响应等特点，在许多领域都有着广泛的应用。

本章将介绍智能材料的概念、分类和应用等内容。

2. 智能材料的概念智能材料是指能够基于外部刺激作出一定响应的材料。

这种响应可以是物理性质的改变，如形状、颜色、光学特性等，也可以是化学性质的改变，如溶解度、反应速率等。

智能材料可以感知环境变化或接收控制信号，并作出相应的动作。

智能材料可以分为两类：一类是被动响应型智能材料，另一类是主动响应型智能材料。

被动响应型智能材料是指在外界刺激下发生物理性质的变化，如热敏材料、压敏材料等。

主动响应型智能材料是指能够根据外界刺激主动改变其物理性质的材料，如形状记忆合金、光敏材料等。

3. 智能材料的分类智能材料可以根据其响应机制进行分类。

常见的智能材料分类包括形状记忆材料、光敏材料、热敏材料、电致变色材料等。

3.1 形状记忆材料形状记忆材料是一类能够在外界刺激下恢复其原始形状的材料。

形状记忆效应是指材料在经历过塑性变形后能够回复到其原始形状的能力。

常见的形状记忆材料包括形状记忆合金和形状记忆聚合物等。

3.2 光敏材料光敏材料是能够对光信号做出响应的材料。

光敏材料可以根据光信号的不同强度、波长和频率做出不同的响应。

光敏材料广泛应用于光电子器件、光学器件和光学传感器等领域。

3.3 热敏材料热敏材料是能够对温度变化做出响应的材料。

热敏材料可以根据温度的不同改变其物理性质，如导电性、热导性等。

热敏材料在温度控制、温度传感器等领域有着广泛的应用。

3.4 电致变色材料电致变色材料是能够在受到电场刺激时改变其颜色的材料。

电致变色材料广泛应用于智能窗户、显示器件和光学涂层等领域。

4. 智能材料的应用智能材料在许多领域都有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：•智能结构：智能材料可以用于构建智能结构，如形状记忆合金用于航空航天领域中的控制杆；光敏材料用于自动调节建筑窗户的透光度。

智能材料和智能结构(2)——混合复合材料

孔隙率为８％，在室温下铝网格加长约１％，Ｔ— ｉ纤维２使ｉＮ
１．７ｐ２３５ｌ＝５７ｃ＋８１（Ｔ老６．用６化处理）１．９７．９『＝８１＋７９（６７５用Ｔ老化处理）
… ●ｌ ’
ｍａｅｉｌＳｔｒ，ＭＭ）它功能材料或结构材料相混合可生产出智能复合材料。ａ其生产智能复合材料的一般方法是将
智能记忆材料集成在单点阵或复合基质材料中形成复合材料。界环境的变化可感应其静态和动态性质的增外强，引起材料结构间的相互作用，具有重要的工程应用。例如，聚合物网格形状记忆复合材料的应用范围包括：形状和位置控制、在动态负荷下材料振动和声传递的有源和无源控制、冲击损伤和结构断裂控制。本文重点研究了基于ＳＭＭ的智能复合材料的设计、制造、特性和应用。
关键词：智能记忆材料；形状记忆复合材料；智能系统；多值响应中图分类号：ＴＢ８３１文献标识码：Ａ文章编号：０６８Ｘ（０）００６６１０ —８３２１１－００ —００
史永基曹慧敏刘刚田叶芳
一
、
引言
智能材料和智能结构自１９９８年问世以来受到世界范围的广泛注意［。将智能记忆材料（ｍａｍｏｙ１】Ｓｒｍｅｒｔ

智能材料与智能结构讲

政策支持
各国政府对智能材料和智能结构的研发和应用给予政策支持，鼓励企业加大投入，推动产业发展。
THANKS
感谢观看
02
自适应结构的特性包括自适应性、自修复性和自优化性等。
03
自适应结构的应用领域包括航空航天、汽车、建筑和机器人等。
智能复合材料结构
智能复合材料结构是指由两种或两种以上材料组成，并具有感知、响应和自适应等智能特性的结构。
智能复合材料结构的特性包括传感性、驱动性、信息处理和自适应性等。
智能复合材料结构的应用领域包括航空航天、汽车、船舶和土木工程等。
药物控制释放
智能药物载体能够在特定环境下按需释放药物，提高治疗效果并降低副作
用。
个性化医疗
利用智能材料制成的生物传感器可实时监测患者的生理参数，为个性化治疗提供依据。
生物医学诊断
智能材料能够用于生物标志物的检测和识别，为疾病诊断提供快速、准确的方法。
在建筑领域的应用
总结词
智能材料与智能结构在建筑领域的应用主要涉及结构健康监测、节能减排和灾害防控等方面。
仿生结构
01
仿生结构是指模仿生物体的形态、结构和功能等特性而设计的结构。
02
仿生结构的特性包括生物相容性、生物可降解性和仿生功能性
等。
仿生结构的应用领域包括医疗器械、生物工程和机器人等。
03
柔性可展开结构
01 柔性可展开结构是指能够在弯曲的表面上展开并形成所需形状和尺寸的结构。
02 柔性可展开结构的特性包括轻质、高强、可折叠和自适应性等。
压电材料
总结词
压电材料是指在外加压力的作用下，能够产生电压的智能材料。
详细描述

智能材料与智能结构

智能材料与智能结构随着科技的不断进步，科学家们走出了一条发展智能材料与智能结构的新路。

智能材料和智能结构是现代科技的重要组成部分，它们可以通过独特的特性和特定的设计让一些看似不可能完成的工程成为现实。

一、智能材料的新进展智能材料是为特定任务开发而设计的一种高科技材料。

它们通过各种物理、化学、生物等因素的相互作用，实现了各种自动化功能。

这些功能包括变形、可感知、自适应、自修复等。

智能材料可以应用于机器制造、生命科学、移动设备、汽车等许多领域。

近年来，智能材料的技术不断发展。

作为智能材料的代表之一，DNA 水凝胶可以帮助设计出精准的纳米结构。

科技公司 Cytiva 正在开发一种具有记忆功能的 DNA 水凝胶，这种水凝胶可以通过受到的压力和温度的变化来改变其形状。

“神经元传感器”是另一种智能材料。

这种材料可以自主感知和响应外部压力，就像人类的神经元一样。

它可以应用于医疗和机器制造领域。

二、智能结构提高了建筑物的安全性智能结构是一种可以自主感知和响应外部变化的结构体系。

它可以通过集中控制和自我修复来保持它的稳定性，从而提高建筑物的安全性和稳定性。

在地震等自然灾害的情况下，智能结构可以自动迅速地进行反应，从而有效地保障建筑的安全。

智能结构的应用范围非常广泛。

在建筑领域，智能结构可以帮助我们开发更加稳定的建筑物。

在航空业，智能结构可以帮助我们开发更加安全和节能的飞行器。

在天文学领域，智能结构可以帮助我们更好地研究太空环境。

值得一提的是，智能结构还可以用于创造具有令人惊叹的美学价值的建筑。

例如，南澳大利亚芭蕾舞团剧院就是一个非常好的例子。

这个建筑物采用了智能结构技术，使得建筑物的外观可以自主改变，创造出美妙的视觉效果。

三、智能材料和智能结构的联合应用智能材料和智能结构的联合应用可以带来更加令人惊叹的效果。

例如，南澳大利亚芭蕾舞团剧院就是一个非常好的例子。

这个建筑物采用了智能材料和智能结构技术，使得整个建筑物可以自主改变，创造出美妙的视觉效果。

智能材料系统与结构

智能材料系统和结构介绍摘要人类总是把自然作为工程的灵感，不论是在设计还是在执行上。

在智能材料系统与结构领域的构思上，其发展也不例外。

Zuk和Clark在《动力学体系》一书中写道：“生命本身是一种运动，从单个细胞到最复杂的组织——人类……正是运动、灵活、变化、适应这些特性将生命体置于比静态物质更高的进化程度上。

事实上，这些生物的生存依赖于它们的运动能力：自我强健，自我医疗，自我繁殖，适应变化和适应环境……”创造一种更高级的材料系统和结构，使它具有感知、激励、控制和智能这些“生命”功能，这种构思鼓舞和激励了在这个新领域努力的开始。

本文包括了关于智能材料系统与结构的一些较早的描述，并且介绍了与智能系统相关的各种概念、定义和分类。

本文对智能材料系统领域中应用的一些驱动和传感材料作了简单的调查，并以此来举例说明已取得的进步和研究中的构想。

引言“智能的”、“灵巧的”、“感知的”、“适应的”和许多其它的术语都用来描述或对材料和结构分类，这些材料和结构拥有它们自己的传感器、驱动器和计算控制能力或硬件。

一个已提出的智能材料的定义是：具有固有的或完整的智能性，能对外加负载或外界环境等外界激励产生自适应的材料。

这种材料的控制或智能是通过材料组成、加工处理、缺陷和微观结构来决定的，或者是适应不同等级激励的控制方式来实现的。

智能结构可能简单的由智能材料系统构筑而成，组成驱动器、传感器和一些更为离散的智能结构。

绝大部分早期的“灵巧材料”主要为嵌入式或分布式的压力和温度传感器。

但是，目前在材料、驱动器、传感器和控制器领域，智能材料系统的复杂性和效用每月都在迅速发展。

虽然智能材料系统和结构的观念可以应用到建筑、堤坝、桥梁、管道、船舶和各种运载工具的设计和落实上，但是目前的研究主要还是面向先进航空器、发射器和大型太空平台等航空航天领域的潜在应用。

为了对相关学科的概念和差异有所理解，这里提出两个明确的定义。

第一个定义是来自于Wada,Fanson和Crawley的一篇文章(1990)，在这篇文章中他们试图建立一个框架来对结构系统分类。

《智能材料与结构》课件

智能结构
1
传感器及其应用
传感器是用于检测和测量环境参数的智能材料，广泛应用于自动化、医疗和环境监测领域。
2
智能材料在结构控制中的应用
智能材料在主动控制和从动控制中都发挥着重要作用，为结构提供更优异的性能和响应。
智能材料与结构的发展
1 国内外发展状况
智能材料与结构领域在全球范围内得到了广泛的研究和应用，中国也在该领域取得了重要突破。
《智能材料与结构》PPT 课件
# 智能材料与结构
智能材料与结构是一个令人着迷的领域，通过使用具有特殊特性的材料和创新的结构设计，我们可以开创全新的科技应用和解决方案。
定义及概述
智能材料的定义
智能材料是一种能够对外界环境作出反应并具备适应性的材料。
智能材料的分类
智能材料分为压电材料、形状记忆合金和智能聚合物等不同类型。
智能结构的概念
智能结构是将智能材料与工程结构相结合，实现更高级的功能和性能。
智能材料
压电材料
压电材料表现出压电效应，可以转化机械能和电能之间的相互转化。
形状记忆合金
形状记忆合金可以根据温度和应力变化改变其形状，适用于许多工艺和医疗应用。
智能聚合物
智能聚合物具有响应温度、pH 值和光照等外界刺激的特性，可广泛应用于传感和控制系统。
2 发展趋势与展望
智能材料与结构将继续深入研智能材料与结构的意义
智能材料与结构的发展将推动科技和工程领域的创新，为社会带来更安全、高效和可持续的解决方案。
继续探索智能材料与结构的发展可能性
我们应该继续深入研究智能材料与结构的潜力，探索更多新的应用领域，为未来做出更多贡献。

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。

智能材料与智能结构及其应用

质量、阻尼、刚度或通过结构的重新设计来改变系统的特性，其降噪效果有限。目，前采用扬声器、声探测器有
源消声原理为基础的噪声主动控制，系统复杂庞大，难
以实际应用。近年迅速发展的智能结构及智能材料，将
智能材料制作的传感器、器集成在结构上，致动传感器
感知内外环境变化，控制致动器输人，能直接降低结构的振动和噪声。主结构监测和寿命预测２智能结构可用于实时测量结构内部的应变、、温度裂纹，探测疲劳和受损伤情况，从而能够对结构进行监
黄国权
（尔滨工程大学机电工程学院，哈黑龙江哈尔滨１００）５０１摘要：介绍了智能结构的概念和智能材料的内，容阐述了智能结构的组成：传感器、致动器和控制器，说明了智能材料、智能结构的应用，并总结了国外智能结构研究应用的特点。关键词：智能材料；智能结构；传感器；致动器；控制器中图分类号：Ｍ ” Ｔ文献标识码：Ａ文章编号：０－３３２００－０９０１２２３（０２）６００－３０ＩｔｌｅｔｔｉｏＩｔｉｅｔｕｔｒａＡｌａｏｅｄｐｃｔｎｎｌｎＭａｅａｒｅｇｎＳｃｅｉｇｒｌｎｌｔｕｎｐｉｉｒ
３１减振降噪．智能结构用于航空、航天系统可以消除系统的有害振动，减轻对电子系统的干扰，系统的可靠性。提高智能结构用于舰艇，可以抑制噪声传播，提高潜艇和军舰的声隐身性能。潜艇及飞机机舱的内部噪声，损害健康，危及安
全，完成任潜力传统的降噪是降低务的。被动通过增加
２控制器．３
测和寿命预例如，测。采用光纤传感器阵列和氟乙聚偏

智能材料与智能结构讲稿分析

9
智能材料的构成
• 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：（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。
（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。（3）驱动材料在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力，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。（参见p5表1-1，p6图1-4）（4）信息处理材料包括导电材料、磁性材料、光纤和半导体材料等。
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智能材料的分类
按来源来分，智能材料可以分为金属系智能材料、无机非金属系智能材料和高分子系智能材料： 1.金属系智能材料：形状记忆合金；形状记忆复合材料
2.无机非金属系智能材料：电流变体；压电陶瓷；光致变色材料；电致变色材料 3.高分子系智能材料：刺激响应性高分子凝胶；智能高分子膜材；智能高分子粘合剂；智能型药物释放体系；智能高分子基复合材料
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已发现的记忆合金
已研制成几十种有“记忆”能力的合金：
人的记忆与金属的记忆
• 经历某一事件，在脑海里留下了印象再看一看这种金属：初始形状——另外一种形状 (低温)——（刺激：热、应力）——初始形状
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记忆合金的发现
• 在1962年，在美国海军研究所军械研究室里，几个专家正致力于一种新型武器的研究。在加工、制作一个部件时，冶金学家比勒需要一些镍钛合金丝。于是他命令助手去取一些来。助手遵命来到仓库，只见仓库内所有的镍钛合金都是弯弯曲曲的，没有一根是直的。助手把一根根镍钛合金拉直，交给比勒。比勒顺手把它们放在搁板上。几天后，当比勒需要这些镍钛合金丝时，他惊奇地发现，这些合金丝又变成弯弯曲曲的样子了。他又叫助手把镍钛合金拉直，然后再将它们放在原来的地方。一段时间后，这些合金又鬼使神差般地变成了曲线状。 “这是怎么回事呢?”比勒对放置合金丝的周围环境进行认真的观察，证实周围没有存放特殊的化学物质，也不存在电场或磁场。 • 最后，比勒发现放置镍钛合金丝的地方特别热。原来，在搁板下有一根蒸汽管道通过。比勒马上着手做了一个试验：将一根笔直的镍钻合金放在酒精灯上方，慢慢地加热。不一会儿，奇迹果然出现了：这根合金丝恢复了弯弯曲曲的样子!

智能材料与结构

智能材料与结构智能材料与结构是一种能够根据外部条件自动调节其性能和功能的先进材料和结构系统。

智能材料与结构的研究领域涉及材料科学、机械工程、电子工程等多个学科，其应用广泛，包括航空航天、汽车工业、建筑工程等领域。

智能材料的核心是其具有响应外部刺激的能力。

这些材料可以通过改变其形状、结构、光学、电磁等性质来对外部刺激做出反应。

例如，形状记忆合金材料可以根据温度变化自动改变其形状，可以用于隔热材料、纳米器件等领域；压电材料可以通过施加电场来改变其形状和大小，常用于声波传感器、精确定位装置等设备中。

智能结构则是指能够根据外部条件自动调节其形状和性能的结构系统。

智能结构可以根据外部压力、力矩或电磁场等变化来调节其形状和刚度，从而实现自适应功能。

例如，自适应隔振系统可以根据外部震动频率和幅度来调节结构的振动模态，从而实现对外部震动的减振效果。

智能结构的应用领域很广泛，可以用于建筑结构的抗震设计、飞机和船舶的减振系统等。

智能材料和结构的研究和应用可以极大地提升材料和结构系统的性能和功能。

智能材料和结构具有自适应、自修复、自感知等特点，能够根据外部环境和条件的变化来自动调节其性能和功能，从而实现更高的效率、更好的安全性和更长的寿命。

然而，智能材料和结构的研究和应用面临着一些挑战。

首先，智能材料和结构需要具备高度灵敏的感知和反应能力，这对材料和结构的设计和制备提出了更高的要求。

其次，智能材料和结构的制备和成本较高，限制了其在一些应用领域的推广和应用。

最后，智能材料和结构的稳定性和可靠性也是一个重要的问题，对于一些关键应用领域，如航空航天等，需要更高的可靠性和寿命。

总之，智能材料和结构是一种具有自适应、自修复和自感知等特点的先进材料和结构系统。

其研究和应用能够极大地提升材料和结构的性能和功能，广泛应用于航空航天、汽车工业、建筑工程等领域。

然而，智能材料和结构的研究和应用面临着一些挑战，如灵敏度、成本和稳定性等。

希望在未来的研究中能够进一步解决这些问题，推动智能材料和结构的发展和应用。

智能材料和智能结构(3)——智能结构的设计、控制和探测

较高的水准考虑到控制问题。从控制系统的观点，波前传感器的设计应解决两个基本问题：可控制性、可观察性问题和子孔径位置最佳化问题。１、可控制性和可观察性分析
（）系统模型１
建立自适应光学系统输入／输出模型常用的方
法是影响函数法【。图ｌ自适应光学系统框图。１】是
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史永基曹慧敏刘刚田叶芳
一
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引言
一
般说来，智能结构是指一种具有确定目的和意志的非生物结构，该研究领域起始于上个世纪８０年代，
当时是将雷达天线集成到军事飞机的表层，称为智能皮层，后来将智能皮层的概念扩大到整个结构，称为智能结构。实现智能结构的技术包括材料设计、高等执行和传感技术、白适应计算机算法和能量利用最佳化。智能
式中，Ｓ是波前传感器算符。常用的波前传感器是剪切干涉仪和Ｈｒｎ．ｈｃ传感ａｔｎＳａｋｍａ
器【，任务是测量系统波前误差
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综不ｊ术
智能材料和智能结构（）３
摘要：智能结构是当代最具挑战性、最活跃的新研究领域之一。智能结构技术包括材料设计、高等执行和
传感技术、自适应计算机算法和能量利用最佳化。智能结构的应用范围从空间飞行器和飞机到大型民用建
传感器世界２１．００１１
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