智能高分子材料

从图中可看出，随应力的强度变化，传感 器频率也随之相应变化。
展望

智能高分子的研究涉及众多基础理论的探 索，贯穿信息、电子、生命科学、宇宙、 海洋科学等领域。不少成果已在高科技、 高附加值产业中得到应用，成为了高分子 材料的重要发展方向之一。，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 。

它具有Seebeck效应和Peltier效应

Seebeck效应是一种温差电效应, 它是指在 材料的两端外加一定的温度差时, 相应材料 的两端就会有产生一定的电动势。 Peltier效应是Seebeck效应的逆效应, 是指 在材料中通以一定方向的电流时，相应在 材料的两端分别会产生吸放热现象; 改变电 流方向, 吸放热端也随之反向。
此类材料处于电场中的绝缘材料会沿电力线方向收缩 同时沿垂直于电力线方向膨胀，此现象称为麦克斯维 尔应力。
上图为电活性聚合物制动器的基本原理
其沿电力线方向的有效作用力为 P=
其中，ε为绝缘常数， 施加电压，D为电力线方向的材料厚度。
， E为电场强度，V为
电活性聚合物PAA合成

聚丙烯酸简称PAA，结构式为[－CH2－ CH]n－

简而言之，它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 高 分 子 材 料 耳 机
智能材料的设计构思
Байду номын сангаас
材料开发的历史： 结构材料 功能材料 智能材料


人工智能材料的水平反映——生物计算机的未来 模式 软件功能引入材料 能量传递 要求材料有寿命预告，自修复、自分解、甚至自 学习、自增殖、自净化和可应对外部刺激积极自 变的动态功能
COOH
O2+Ag
CH2=CH2
CH2—CH
O
H3O+
NaCN 2 滴加酸
CH2—CH2
OH CN
—H2O
CH2=CH—CN
CH2=CH—COOH
—[—CH2—CH]n—
COOH
记忆合金
记忆合金 可制成卫星用自展天线，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 。
智能轮胎
定义：智能轮胎是指能够收集、传输有关自身技术性能 状况及所处环境的所有信息，并对这些信息作出正确判 断和处理的轮胎。 基本功能：检测轮胎的压力和温度。 智能轮胎的核心：安装在轮胎上的传感器。 根据目前的研究状况，智能轮胎传感器主要可以分为： 集成MEMS传感器、胎面阻抗传感器、超声波传感器、 电磁传感器、无源无线声表面波传感器和虚拟传感器。


利用其Seebeck效应和Peltier效应, 热电 材料不仅可用于温控, 温差发电等许多领域, 而且还可应用于冷却电子器件、医疗器材 及高温超导等方面以及航天飞行器、潜艇 用空调设备等许多重要领域。

由波兰James Owen设计工作室 出品的米 其林EAP智能轮胎， 采用电活性聚合物 （EAP）制成
智能高分子材料的分类
人造肌肉

美国加州大学洛杉矶分校 的研究人员已经制造出了 一种人造肌肉，能自我愈 合并发电。此人造肌肉可 用于制造行走机器人，开 发更好的义肢，帮助那些 残障人士。
人造肌肉可自我修复并 储存电量
电活性聚合物—人造肌肉材料



电活性聚合物是一类膜状绝缘材料，如软硅树脂、 聚丙烯酸橡胶等，在直流电场作用下会产生大幅 度的形变（面积增大，厚度减小）。反之，两面 电极加上低电压并处于伸展状态的此类材料，在 外力作用下产生面积减小厚度增加的形变时，两 面电极之间的电压会升高。 由此现象可将其应用于电致动器或反过来制作制 动传感器。 此类材料形变幅度大具有柔软性，被视为制作人 造肌肉的理想材料。
智能高分子材料
小组成员： 郭园 刘婷婷 刘晓娟 邹义勇 罗中苹 张艳芳
内容提要

什么是智能高分子材料 智能材料的设计构思


智能高分子材料的分类
智能高分子材料应用举例及其机理 智能高分子材料展望


什么是智能高分子材料
智能高分子材料是 智能材料的重要组 成部分，是通过分 子设计和有机合成 的方法，使有机材 料本身具有生物所 赋予的高级功能： 自修与自增殖值能 力、识别与鉴别能 力、刺激响应与环 境应变能力等。
形状记忆合金应用于航天 技术
记忆合金的原理

一般认为，记忆合金由复杂的菱形晶体结构转变 成简单的立方晶体结构时，就会发生形状恢复的 记忆。而当记忆合金恢复原形时伴随产生极大的 力，比如镍钛诺合金高达产生的力为 60公斤平 方毫米，远比最初变形时加的力大。一般说来， 可达原变形的十倍，这就意味着输出的能量比输 入的能量大得多。科学家对此无法解释，物理学 家罗沙尔说：“热力学定律一点没有错的地方， 但这些定律就是不适合于镍钛合金……”。
智能材料：越战纪念墙再设计

墙上的每一块砖代表一个 阵亡的士兵，当观众的手 触摸到某一块砖时，此块 砖会在记忆弹簧的力量推 动下渐渐凸出来，同时藏 在砖内mp3将播放该士兵 的相关信息。 当手中的余 温散去，电力耗尽，砖会 慢慢缩会墙内
热电材料

热电材料是一类能够实现热能和电能之间 直接转换的特殊功能材料 19世纪———金属热电材料 20世纪50年代———半导体热电材料 目前———声子玻璃电子晶体型热电材料
胎面阻抗传感器，根据胎面电容和电阻随 压力变化的特性进行的一种新型传感器。 轮胎表面由橡胶和钢丝组成，可以将相邻 钢丝和钢丝之间的橡胶看做一个电容器，轮胎 在外力作用下引起胎体橡胶层的变形，橡胶层 将变形传递到钢丝层，引起钢丝层的变形，钢 丝层的变形引起相邻钢丝之间距离的变化，从 而引起电容量的变化，因此轮胎的变形可以引 起电容量的变化。 胎面阻抗传感器将轮胎本身作为传感器， 相关匹配电路非常简单，可以直接嵌入在胎面 内。