智能材料形状记忆材料
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度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这 种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为 单程记忆效应。 （2）双程记忆效应 某些合金加热时恢复高温 相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为 双程记忆效应。 （3）全程记忆效应 加热时恢复高温相形状， 冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形 状，称为全程记忆效应
（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 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
（1）嵌入式智能材料，又称智能材料结构或智能材 料系统。在基体材料中，嵌入具有传感、动作和处理 功能的三种原始材料。传感元件采集和检测外界环境 给予的信息，控制处理器指挥和激励驱动元件，执行 相应的动作。
（2）非嵌入式智能材料。有些材料微观结构本身就 具有智能功能，能够随着环境和时间的变化改变自己 的性能，如自滤玻璃、受辐射时性能自衰减的Inp半导 体等
实际成果
在建筑方面，英国科学家已开发出了两种“自愈 合”纤维。这两种纤维能分别感知混凝土中的裂 纹和钢筋的腐蚀，并能自动粘合混凝土的裂纹或 阻止钢筋的腐蚀。 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。 在军事方面，在航空航天器蒙皮中植入能探测激 光、核辐射等多种传感器的智能蒙皮，可用于对 敌方威胁进行监视和预警。美国军方发明出一种 可涂在潜艇上的智能材料，它可使潜艇噪声降低 60分贝，并使潜艇探测目标的时间缩短100倍。
（7）自调节能力 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，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。
智能材料的构成
一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材 料三部分构成。
（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。
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 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 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。
(d) 进一步回复后的形状
(e) 冷至室温后
定义
指具有一定形状的固体材料,在某种条件下经过一定的 塑性变形后,加热到一定温度时,材料又完全恢复到变 形前原来形状的现象。即它能记忆母相的形状。
比较常见的形状记忆材料有 形状记忆合金，形状记忆塑料，形状记忆陶瓷
形状记忆效应 （1）单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温
原理
从微观来看，形状记忆效应是晶体结构的固有变化规律。 通常金属合金在固态时，原子按照一定规律排列起来；而 形状记忆合金的原子排列规律则是随着环境条件的改变而 改变。比如，当温度下降到某个临界温度以下时，原子按 某一种规律进行排列，此时的结构称为马氏体相；而当温 度升高到某个临界温度以上，原子的排列规律就会发生改 变，原子又按另一种规律进行排列，此时又称之为奥氏体 相或母相。形状恢复的推动力是由在加热温度下母相和马 氏体相的自由能之差产生的。 从宏观来看，材料在高温下被处理成一定形状，再急冷下 来，在低温相状态下经塑性变形为另一种形状，然后加热 到高温相成为稳定状态的温度时，通过马氏体逆相变恢复 到低温塑性变形前的形状。具有这种效应的金属，通常是 由两种以上的金属元素构成的合金，故称为形状记忆合金。
定义
智能材料就是指具有感知环境(包括 内环境和外环境)刺激，对之进行分 析、处理、判断，并采取一定的措施 进行适度响应的智能特征的材料
智能材料与普通材料在构造上的区别
扰动
控制结构 结构
反应
执行器
传感器
扰动 智能结构 反应
结构 执wk.baidu.com器 传感器
控制器
控制器
分类
一般认为，智能材料由传感器或敏感元件等与传统材 料结合而成，可分为两大类：
（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 能通过分析比较系统目前的状况与 过去的情况，对诸如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 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。
形状记忆效应微观模型
形状记忆合金晶体结构变化模型
具有较
低的对 称性的 正交或 单斜晶 系
具有较 高的对 称性的 立方点 阵
热弹性马氏体相变时伴随有形状的变化。
形状记忆效应的实质： 是在温度的作用下，材料内部热弹性马氏体形成、 变化、消失的相变过程的宏观表现。
除上述几个方面外，智能材料的再一个重 要进展标志就是形状记忆合金。
一些国家用记忆合金制成了卫星用自展天 线。在稍高的温度下焊接成一定形状后， 在室温下将其折叠，装在卫星上发射。卫 星上天后，由于受到强的日光照射，温度 会升高，天线自动展开。
形状记忆材料
(a) 放入热水前
(b) 放入热水后 (c) 得到一定回复后的形状
研究方向
智能材料的出现将使人类文明进入一个新的高度，但 目前距离实用阶段还有一定的距离。今后的研究重点 包括以下六个方面：
（1） 智能材料概念设计的仿生学理论研究 （2） 材料智然内禀特性及智商评价体系的研究 （3） 耗散结构理论应用于智能材料的研究 （4） 机敏材料的复合-集成原理及设计理论 （5） 智能结构集成的非线性理论 （6） 仿人智能控制理论
（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 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
（1）嵌入式智能材料，又称智能材料结构或智能材 料系统。在基体材料中，嵌入具有传感、动作和处理 功能的三种原始材料。传感元件采集和检测外界环境 给予的信息，控制处理器指挥和激励驱动元件，执行 相应的动作。
（2）非嵌入式智能材料。有些材料微观结构本身就 具有智能功能，能够随着环境和时间的变化改变自己 的性能，如自滤玻璃、受辐射时性能自衰减的Inp半导 体等
实际成果
在建筑方面，英国科学家已开发出了两种“自愈 合”纤维。这两种纤维能分别感知混凝土中的裂 纹和钢筋的腐蚀，并能自动粘合混凝土的裂纹或 阻止钢筋的腐蚀。 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。 在军事方面，在航空航天器蒙皮中植入能探测激 光、核辐射等多种传感器的智能蒙皮，可用于对 敌方威胁进行监视和预警。美国军方发明出一种 可涂在潜艇上的智能材料，它可使潜艇噪声降低 60分贝，并使潜艇探测目标的时间缩短100倍。
（7）自调节能力 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，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。
智能材料的构成
一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材 料三部分构成。
（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。
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 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 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。
(d) 进一步回复后的形状
(e) 冷至室温后
定义
指具有一定形状的固体材料,在某种条件下经过一定的 塑性变形后,加热到一定温度时,材料又完全恢复到变 形前原来形状的现象。即它能记忆母相的形状。
比较常见的形状记忆材料有 形状记忆合金，形状记忆塑料，形状记忆陶瓷
形状记忆效应 （1）单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温
原理
从微观来看，形状记忆效应是晶体结构的固有变化规律。 通常金属合金在固态时，原子按照一定规律排列起来；而 形状记忆合金的原子排列规律则是随着环境条件的改变而 改变。比如，当温度下降到某个临界温度以下时，原子按 某一种规律进行排列，此时的结构称为马氏体相；而当温 度升高到某个临界温度以上，原子的排列规律就会发生改 变，原子又按另一种规律进行排列，此时又称之为奥氏体 相或母相。形状恢复的推动力是由在加热温度下母相和马 氏体相的自由能之差产生的。 从宏观来看，材料在高温下被处理成一定形状，再急冷下 来，在低温相状态下经塑性变形为另一种形状，然后加热 到高温相成为稳定状态的温度时，通过马氏体逆相变恢复 到低温塑性变形前的形状。具有这种效应的金属，通常是 由两种以上的金属元素构成的合金，故称为形状记忆合金。
定义
智能材料就是指具有感知环境(包括 内环境和外环境)刺激，对之进行分 析、处理、判断，并采取一定的措施 进行适度响应的智能特征的材料
智能材料与普通材料在构造上的区别
扰动
控制结构 结构
反应
执行器
传感器
扰动 智能结构 反应
结构 执wk.baidu.com器 传感器
控制器
控制器
分类
一般认为，智能材料由传感器或敏感元件等与传统材 料结合而成，可分为两大类：
（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 能通过分析比较系统目前的状况与 过去的情况，对诸如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 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。
形状记忆效应微观模型
形状记忆合金晶体结构变化模型
具有较
低的对 称性的 正交或 单斜晶 系
具有较 高的对 称性的 立方点 阵
热弹性马氏体相变时伴随有形状的变化。
形状记忆效应的实质： 是在温度的作用下，材料内部热弹性马氏体形成、 变化、消失的相变过程的宏观表现。
除上述几个方面外，智能材料的再一个重 要进展标志就是形状记忆合金。
一些国家用记忆合金制成了卫星用自展天 线。在稍高的温度下焊接成一定形状后， 在室温下将其折叠，装在卫星上发射。卫 星上天后，由于受到强的日光照射，温度 会升高，天线自动展开。
形状记忆材料
(a) 放入热水前
(b) 放入热水后 (c) 得到一定回复后的形状
研究方向
智能材料的出现将使人类文明进入一个新的高度，但 目前距离实用阶段还有一定的距离。今后的研究重点 包括以下六个方面：
（1） 智能材料概念设计的仿生学理论研究 （2） 材料智然内禀特性及智商评价体系的研究 （3） 耗散结构理论应用于智能材料的研究 （4） 机敏材料的复合-集成原理及设计理论 （5） 智能结构集成的非线性理论 （6） 仿人智能控制理论