智能材料

智能材料及其在医学领域的应用

1、智能材料的概述

1.1智能材料的定义和基本特征........................................................

1.2智能材料的构成............................................................................

1.3智能材料的分类............................................................................

1.4智能材料的制备............................................................................

2、智能材料的应用领域

2.1智能材料的研究方向...................................................................

2.2智能材料在医学上的应用............................................................

2.3智能材料在医疗方法中的应用....................................................

2.4智能材料在医学器械方面的应用.................................................

3、结束语....................................................................

4、参考文献................................................................

摘要本文综合评述了智能材料的研究、应用和进展。对智能材料与结构的概念进行了描述，全面总结了智能材料智能材料生物医药方面的应用, 探讨了智能材料光明的应用前景和发展趋势。

关键词智能材料；医学应用；发展

1智能材料的概述

1.1定义：智能材料（Intelligent material），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。

基本特征：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（Sensor）

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（Feedback）

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。

（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（Self-diagnosis）

能通过分析比较系统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（Self-recovery）

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。

（7）自调节能力（Self-adjusting）

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。

1.2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、和信息处理器四部分。

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：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。

4、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。

智能材料的基本构成和工作原理

1.3智能材料的分类

作为一种新型材料，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。这种材料可以自我发现故障，自我修复，并根据实际情况作出优化反应，发挥控制功能。智能材料可分为两大类：

（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）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。

这只是一种比较笼统的分类方法，由于智能材料还在不断的研究和开发之中，因此相继又出现了许多具有智能结构的新型的智能材料。如，英国宇航公司在导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间，仅为10分钟；在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果

1.4智能材料的制备

物理方法：

（1）物理气相沉积法物理气相沉积法( 简称PVD) 是高温加热金属使其蒸发然后沉积于基材上, 形成一定厚度( 约100m) 的致密薄膜。加热金属的方法有电阻加热、电子束加热、等离子加热及利用气体等离子的溅射等方法。

（2）喷涂法喷涂法是把金属、陶瓷等的粉末及它们的混合物用高温气焰或等离子加热使之熔融或半熔, 然后喷涂到基体表面形成膜层的表面处理技术。常用的有火焰喷涂、爆震喷涂、等离子喷涂等。

（3）烧结法烧结法是粉末冶金的一种方法, 该法是把金属或陶瓷等粉末置于用石墨制成的模中, 然后加压、加热或加压后加热烧结的方法。目前应用的有放电烧结法、激光烧结法、微波烧结法、等离子烧结法等。

（4）注射成型法金属注射成型技术是将金属粉末悬浮于由树脂( 塑料) 与蜡组成的混合物黏结剂中, 这种混合物熔化后于高压下注射入模子中。经过模注成型之后, 脱除黏结剂, 经过烧结而制成“生坯”元件, 因为这种生坯的气孔率极低, 故而性能极接近于铸造材料。金属注射成型元件的尺寸精度很高, 所以节省了机械加工费用。注射成型技术是20世纪70年代后期由美国发明的, 在技术上尚未十分成熟, 还有待于理论研究的深入和生产工艺的改进。

2、智能材料的应用领域

1、在军事领域中的应用

2、与现代医学相联系的智能材料

3、主动震动声控

2.1研究方向

智能材料是一种集材料与结构、智然处理、执行系统、控制系统和传感系统于一体的复杂的材料体系。它的设计与合成几乎横跨所有的高技术学科领域。构成智能材料的基本材料组元有压电材料、形状记忆材料、光导纤维、电（磁）流变液、磁致伸缩材料和智能高分子材料等。智能材料的出现将使人类文明进入一个新的高度，但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

2.2智能材料在医学上的应用

（1）人造皮肤

1944年意大利比萨大学的科研人员为了使机器人与真人更接近，让它的皮肤具有感觉功能，研制成功一种人造皮肤智能材料，这种材料可以感知温度、热流的变化以及各种应力的大小，并且有良好的空间分辨力。这种智能材料还可以分辨表面状况，例如，粗糙度、摩擦力等。2004年日本北里大学黑柳能光教授研制出一种新型人造皮肤，为重度烧伤及褥疮患者带来了福音。该人造皮肤是一层由胶原和透明质酸制成的特殊海绵，海绵上附有志愿者提供的皮肤细胞。随着科技的发展，学科的交叉渗透，相信这种人造皮肤智能材料会得到进一步的开发和利用。

（2）人造肌肉

因为生物弹性材料能模拟活体生物，而且其力量和反应速度均接近于人体的肌肉。所以这种材料可以应用于人体组织的修复，而且它们还具有与生物体的相容性，随着伤口的愈合，这种聚合物就会在体内逐渐降解，最后将会消失。

（3）在药物自动投入系统中的应用

智能型水凝胶作为医药控制释放材料是近年来研究的热点。科学家正在研制一种能根据血液中的葡萄糖浓度而扩张收缩的聚合物，这种聚合物可制成人造胰细胞，将它注入糖尿病患者的血液中，小球就可模拟胰细胞工作，使病人的血糖浓度始终保持在平常的水平上。（4）智能材料的抗癌作用

有两种方法：

Ⅰ、用高分子聚合物抗癌药物胶囊，即药物“导弹”。疏水性药物载体形成了“导弹”的疏水内核，而亲水性部分则在内核周围形成了一个水化物外壳。所形成的这种高分子聚合物胶囊是一种智能型药物载体，它能自动避免被机体内单核吞噬细胞捕获而有效的到达癌细胞所在地。

Ⅱ、20世纪90年代后期，研制出用对电磁场敏感的铁氧体包覆Ti-Ni形状记忆合金丝制成了癌症温热疗法用针。首先，通过导管将这种针植入病人癌变部位，由于形状记忆作用，这种针会发生弯曲变形现象；其次，在通过涡流效应产生高频电磁场作用下，形状记忆合金针将能够产生一定的热量而使癌变区得到萎缩。

2.3智能材料在医疗方法中的应用

（1）打靶疗法

药物打靶疗法就是将药物按照事先设计的、有选择性的输送到人体的某一病变位置，在那里药物能最大地发挥某药理作用并同时能够有效地抑制药物的毒副作用。

智能型药物释放系统的载体材料设计应能够使得药物载体具有三种功能：a):药物释放量的控制功能；

b)：病灶部位特异的识别与传感功能；

c):身体异常感知的传感功能。

（2）替代疗法

这种治疗方法的构思是利用具有生物适应性的智能材料所制成的人造器官取代已丧失应有功能的病变器官。此外，在发展具有生物相容性和内部自控性的新型功能材料以替代外部控制的假体材料，在人工组织和血管等方面，智能材料也可以提供广泛的应用前景。

（3）全生物体疗法

免疫系统对生物体有着十分重要的作用。目前为了区分淋巴细胞中的B细胞和T细胞，已研制出了一种特制的智能性生物识别材料。它是一种多分子聚合物，可以通过它毫无损坏的从淋巴细胞中分离出B细胞和T细胞。

2.4智能材料在医学器械方面的应用

在医疗器械方面，智能材料也取得了一定的进展。最常见的医用形状记忆装置是牙箍。Nitionol合金牙箍于1975年第一次进行临床应用，并于1977年获得了专利注册。传统的牙箍有一根不锈钢线，该钢线的弹性不足，因此时常需要进行调整。而Nitinol合金线不但弹性更大，同时还能使牙齿承受的负荷恒定，因此不需要或很少需要进行调整。首先将Nitinol合金线模压成所需形状，然后由正牙医师将其固定到病人的牙齿上，根据需要，对其进行弯曲。病人的体温会将Nitinol合金线激活，使其恢复到最初模压的形状。

形状记忆矫形钉和矫形板的原理与此类似，这些工具用来促进骨折的愈合。然而，形状记忆材料对医学领域最为重要、最为突出的贡献或许是它在心血管手术上的应用。其中的一个例子是西蒙Nitinol过滤装置，该装置是一个Nitinol合金细筛，置入血管后能够捕获血流中的血栓。被捕获到的血栓会慢慢溶解，从而避免血栓或血管堵塞的出现。西蒙Nitinol 过滤器在冷却、发生形变的马氏体状态下通过导管置入血管，然后体温使其温度增高后膨胀回原来的尺寸。

3、结束语

目前，世界上许多国家都已开展对智能材料的研究，其发展将全面提高材料的设计和应用水平。智能材料涉及的领域非常广泛，它是一种军民两用技术，不但在宇航及国防工业，而且在民用方面，有着极为广泛的应用前景。智能材料的应用还能节省资源、减少污染等，其经济效益和社会效益是巨大的。智能结构的实用性很强，效益明显，已引起发达国家的高度重视。今后的主要研究方向：一是研制低能耗、大应变量、宽频带、高稳定和高寿命的致动器材料；二是研制高稳定、耐温好、低成本、可单线多路复用且与基体易于融合的光纤传感器；三是研制高性能可植入基体材料中的微型电子器件；四是进行深入结构的控制方法研究；五是继续进行集成方法研究；六是智能材料与结构的设计、制造、数据库、可靠性等研究。作为方兴未艾的高新技术，智能结构的潜在发展有着广阔的天地。智能材料结构的发展将引起结构设计上的革命，以原来的强度结构设计发展为强度和多功能结构设计，并且它是多学科的综合应用技术，将随着新技术的发展而不断发展。

4、参考文献

1、张光磊，智能材料与结构系统，北京：北京大学出版社，2010

2、杜善义，智能材料系统和结构，北京：科学出版社，2001.5

3、价值中国网^财经^产业^智能材料的应用雷光远原创

4、智能材料在现代医学中的研究与应用概况张陵综述西安交通大学

吴杰审核西安医科大学:

5、智能材料的开发与应用魏凤春张恒张晓贺跃进郑州

大学机械工程学院

6、只能高分子材料的研究和应用前景左兰陈大俊张清华

东华大学材料科学与工程学院

7、中国第一空压机网

8、ThompsonS ,L oughlanJ .En hancingth eP ost-bucklingR esponseo fa C ompositePan el S tructureU tilisingS hapeM moryA lloyA ctuators-a S martS tructuralCo nce pt .C ompositeS tructures.51 (2001):2 136

9、Benard W L, Kahn H, Heuer A H,et al. Thin film shape memory alloy actuated micropumps[J].Journal of Microelectromechanical Systems,1998,7(2):245-251.

10、Makino E,Mitsuya T,Shibata T. Micromachining of TiNi shape memory thin film for fabrication ofmicropump[J]. Sensors and Actuators, 2000,79:251-259.

11、Kuribayashi K, Fujii T?A new micro SMA thin film actuator prestrained by polyamide[A]. Proceedings of the 1998 International Symposium on Micromechatronics and Human Science[C].Nagoya (Japan): MHS′98, 1998.165 -170.

12、SI Nai-chao,LU Song-hua, FU Ming-xi. Aseismic and vibration control of frame structures with CuZnAl SMA dampers[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals,2005,7:356-361.

13、MAO Chenxi; LI Hui; OU Jinping. Experimental and analytical investigations of shape memory alloy as passive energy dissipation device for seismic response reduction of building[J]. Journal of Building Structures,2005,3: 311-316.

14、Kohl M, Dittmann D, Quandt E,et al.Thin film shape memory microvalves with adjustable operation temperature[J]?Sensors and Actuators,2000,83:214-219.

智能材料及其发展

智能材料及其发展 1.材料的发展材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或者其他产品的物质，是人类生活、生产的基础，是人类认识自然和改造自然的工具，与信息、能源并列为人类赖以生存、现代文明赖以发展的三大支柱。材料也是人类进化的标志之一，一种新材料的出现必将促进人类文明的发展和科技的进步，从人类出现，经历旧石器时代、新石器时代、青铜时代……，一直到21世纪，材料及材料科学的发展一直伴随着人类的文明的进步。在人类文明的进程中，材料大致经历了一下五个发展阶段。 1）利用纯天然材料的初级阶段：在远古时代人类只能利用纯天然材料（如石头、草木、野兽毛皮、甲骨、泥土等），也就是通常所说的旧石器时代。这一阶段人类只能对纯天然材料进行简单加工。 2）单纯利用火制造材料阶段：这一阶段跨越了新石器时代、青铜时代和铁器时代，它们风别已三大人造材料为象征，即陶、铜、铁。这一时期人类利用火来进行烧结、冶炼和加工，如利用天然陶土烧制陶、瓷、砖、瓦以及后来的玻璃、水泥等，从天然矿石中提炼铜、铁等金属。 3）利用物理和化学原理合成材料阶段：20世纪初，随着科学的发展和各种检测手段及仪器的出现，人类开始研究材料的化学组成、化学键、结构及合成方法，并以凝聚态物理、晶体物理、固体物理为基础研究材料组成、结构和性能之间的关系，并出现了材料科学。这一时期，人类利用一系列物理、化学原理、现象来创造新材料，这一时期出现的合成高分子材料与已有的金属材料、陶瓷材料（无机非金属材料）构成了现代材料的三大支柱。除此之外，人类还合成了一系列的合金材料和无机非金属材料，如超导材料、光纤材料、半导体材料等。 4）材料的复合化阶段：这一阶段以20世纪50年代金属陶瓷的出现为开端，人类开始使用新的物理、化学技术，根据需要制备出性能独特的材料。玻璃钢、铝塑薄膜、梯度功能材料以及抗菌材料都是这一阶段的杰出代表，它们都是为了适应高科技的发展和提高人类文明进步而产生的。 5）材料的智能化阶段：自然界的材料都具有自适应、自诊断、自修复的功能。如所有的动物和植物都能在没有受到毁灭性打击的情况下进行自诊断和修复。受大自然的启发，近三四十年的研发，一些人工材料已经具备了其中的部分功能，即我们所说的智能材料，如形状记忆合金、光致变色玻璃等。但是从严格意义上将，目前研制成功的智能材料离理想的智能材料还有一定的距离。材料科学的发展主要集中在以下几个方面：超纯化（从天然材料到复合材料）、量子化

功能材料课程简介

课程编号：02014925 课程名称：功能材料/Functional Materials 学分：2 学时：32 开课单位：材料科学与工程学院金属材料工程系课程负责人：张庆安先修课程：物理化学、材料科学基础考核方式：开卷笔试主要教材：功能材料概论，殷景华等主编，哈尔滨工业大学出版社，2002.9. 参考书目：现代功能材料，陈玉安等编，重庆大学出版社，2008.6. 课程简介：《功能材料》是材料科学与工程等材料类专业的一门专业课，重点介绍具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型功能材料发展状况、基本原理以及应用情况。通过本课程学习，使学生对特种功能材料，如新能源材料、形状记忆合金、非晶态合金、磁性材料、纳米材料、半导体材料、超导材料等的研究现状及其应用有一定的了解，掌握各种特种功能材料的基本原理。

课程编号：02014925 课程名称：功能材料/Functional Materials 学分：2 学时：32 开课单位：材料科学与工程学院金属材料系适用专业：材料科学与工程等材料类专业先修课程：物理化学、材料科学基础一、课程性质、目的与任务《功能材料》是金属材料工程专业选修课，重点介绍当今各种特种功能材料的发展状况、基本原理以及应用情况。通过本课程学习，使学生对特种功能材料，如新能源贮氢材料、形状记忆合金、非晶态合金、磁性材料、纳米材料、半导体材料、超导材料等的研究现状及其应用有一定的了解，掌握各种特种功能材料性能的基本原理。二、教学内容、基本要求及学时分配（按章节列出内容要求学时等，实验上机项目要列在课程内容一栏）

（教学基本要求：A-熟练掌握；B-掌握；C-了解）三、能力培养要求了解各种功能材料的基本原理、用途和制备方法，开阔学生视野，拓宽知识面。四、教学方法与教学手段以课堂讲授为主，采用多媒体教学手段进行教学。五、教材与主要参考书目 1．功能材料概论，殷景华等主编，哈尔滨工业大学出版社，2002.9. 2．现代功能材料，陈玉安等编，重庆大学出版社，2008.6. 六、考核方式开卷笔试。七、大纲编写的依据与说明本大纲依据“安徽工业大学材料类专业本科指导性培养方案（2016版）”编写。

几种智能材料在一些领域中有应用1

上课班级：2班学院：艺术学院姓名：王定波专业：雕塑学号：1016040104 几种智能材料在一些领域中的应用智能复合材料成型工艺的在线监控技术智能结构健康监控系统的研究智能结构振动主动控制系统的研究形状自适应改变智能结构的研究智能蒙皮的研究 1、建筑和结构工程领域将建筑和结构传感元件、微型计算机芯片、形状记忆合金’电流变体及压电材料等经设计后复合在结构体中，可研制出带有感知用判断能力，可自动加固用防护的自适应性智能结构，实现在线监测、自诊断、自预警、自修复，防止灾难性事故的发生。 ●自诊断混凝土 ●自愈合混凝土 2、航空航天领域能经受恶劣环境，同时能对自己的状况进行自我诊断，并能阻止损坏和退化，能自动加固或自动修补裂纹，从而防止灾难性事故的发生。

a.机翼用智能材料：在高性能复合材料中嵌入细小的光纤，光纤象神经那样感受机翼上承受的不同压力，光纤断裂时，光传输中断，发出事故警告。 b.自动加固的直升飞机水平旋转叶片：当叶片在飞行中遇到疾风作用而猛烈振动时，分布在叶片中微小液滴会变成固体自动加固叶片。 c.智能蒙皮：对于飞行器如飞机、火箭、卫星及潜水艇等，具有随外界条件变化而变化以及探测周围环境的能力的表皮（蒙皮）。 d.检测飞行速度、温度、湿度等各种条件，并能对变化的环境做出反应，如抑制噪声和振动、维持飞行器座舱的通风、温度恒定、改变机翼形状等。 e.对于材料内部的缺陷和损伤，能进行自诊断，确定缺陷和损伤的部位并进行自我修复、自适应。 3、抑制振动和噪声传感元件对结构的振动进行监测，驱动元件在微电子的控制下准确地动作以改变结构的振动状态 ——具有振动和噪声主动控制功能的智能结构。成功应用：减轻交通工具如汽车、飞机振动和噪声。 ●压电材料将压电材料置于结构表面或内部用来感测振动，利用经过放大的输出功率去驱动另一个粘贴于下同区域的压电材料，为减小振动反应。这种方法已经成功地应用在降低圆柱型卫星天线桅杆的振动。 ●电（磁）流变体在复合材料悬臂梁的空腔内注入电流变体，通过外电场改变电流变体的状态，从而实时控制梁的刚度、阻尼，实现了对结构整体振动的主动控件。 4、用于机器人 ●形状记忆合金能够感知温度或位移的变化，可将热能转换为机械能。如果控制加热或冷却，可获得重复性很好的驱动动作。 ●刺激响应性高分子凝胶在机器人中应用：触觉传感器、机器人手足和筋骨动作部分等。 5、在医学领域的应用 ●智能药物释放体系——以智能材料为载体材料，根据病情所引起的化学物

第十一章_智能材料与结构

第十一章智能材料和结构智能材料结构(Smart/Intelligent Materials and Structures)是一门新兴起的多学科交叉的综合科学。80年代后期，随着材料技术和大规模集成电路的进展，美国军方提出了智能材料和结构的设想和概念，并开展了大规模的研究。智能材料和智能结构系统是近年来飞速发展的一个领域，这一领域的研究也越来越受到人们的重视。自1998年美国弗吉尼亚大学召开了关于“智能材料结构和数学问题”专题学术讨论会以来，智能材料系统的研究成为材料科学和工程的热点之一，有人甚至称21世纪是智能材料的世纪，目前美国已有几十家公司经营智能材料结构的产品。人们之所以如此关注智能材料系统是因为它在建筑、桥梁、水坝、电站、飞行器、空间结构、潜艇等振动、噪声、形状自适应控制、损伤自愈合等方面具有良好的使用前景。第一节智能材料的概念及分类智能材料结构的诞生有着一定的背景。80年代末期，复合材料普遍使用，为解决它的强度和刚度变化等问题，使得驱动元件和传感件较为容易地融合进入材料，组成整体，从而具有多种用途，同时驱动元件和传感件材料的发展以及材料集成技术上的突破，也促进了智能材料结构的出现。材料科学的发展，使得人们对机械、电子、动作等材料的多方面性能耦合进行研究，微电子技术、总线技术及计算机技术的飞速发展，解决了信息处理和快速控制等方面的难题，这些都为智能材料结构的出现提供了有利条件。 1.1智能材料的概念及其特点智能材料系统和结构的有关名称定义目前尚不统一，但一般智能材料系统都应该具有敏感、处理、执行三个主要部分。一般来说，智能材料是能够感知环境变化(传感或发现的功能)，通过自我判断和自我结构(思考和处理的功能)，实现自我指令和自我执行(执行功能)的新型材料。该材料具有模仿生物体的自增值性、自修复性、自诊断性、自学习性和环境适应性。将具有仿生命功能的材料融合于基体材料中，使制成的构件具有人们期望的智能功能，这种结构称为智能材料结构。它是一个类似于人体的神经、肌肉、大脑和骨骼组成的系统，而基体材料就相当于人体的骨骼。而智能材料是能够感知环境变化，通过自我判断和结论，实现和执行指令的新型材料。智能材料的研究就是将信息和控制融入材料本身的物性和功能之中，其研究成果波及了信息、电子、生命科学、宇宙、海洋科学技术等领域。它的研究开发孕育着新一代的技术革命。智能化将成为21世纪高分子材料的重要发展方向之一。例如光导纤维、形状记忆合金和镓砷化合物半导体控制电路埋入复合材料中，光导纤维是传感元件，能检测出结构中的应变和温度，形状记忆合金能使结构动作，改变性状，控制

智能材料

智能材料及其在医学领域的应用目录 1、智能材料的概述 1.1智能材料的定义和基本特征........................................................ 1.2智能材料的构成............................................................................ 1.3智能材料的分类............................................................................ 1.4智能材料的制备............................................................................ 2、智能材料的应用领域 2.1智能材料的研究方向................................................................... 2.2智能材料在医学上的应用............................................................ 2.3智能材料在医疗方法中的应用....................................................

2.4智能材料在医学器械方面的应用................................................. 3、结束语.................................................................... 4、参考文献................................................................ 摘要本文综合评述了智能材料的研究、应用和进展。对智能材料与结构的概念进行了描述，全面总结了智能材料智能材料生物医药方面的应用, 探讨了智能材料光明的应用前景和发展趋势。关键词智能材料；医学应用；发展 1智能材料的概述 1.1定义：智能材料（Intelligent material），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。基本特征：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（Sensor）

功能材料课程教学大纲

功能材料课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；功能材料；材料物理与材料化学专业；专业必修课；54学时，3学分（二）课程简介、目标与任务；《功能材料》具有很强的理论性和应用性。本课程除了要求学生了解所学功能材料外，还要掌握材料学基础知识，重点在于如何将所学理论知识运用到实际的功能材料中去，并了解相关功能材料的结构，性能与制备及其之间的关系。（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；先修课程要求：材料学科的基础课程，如材料科学基础，金属物理，扩散与相变等；这些先修课程介绍材料学里的最基础理论知识，本课程则深入介绍这些基础理论知识在实际功能材料中的应用（四）教材与主要参考书《功能材料学概论》冶金工业出版社，2006年，马如璋，蒋民华，徐祖雄《磁学基础与磁性材料》浙江大学出版社，2006年，严密，彭晓领《超导物理基础》北京大学出版社，1997年，伍勇，韩汝珊《功能材料与纳米技术》化学工业出版社，2002年，李玲，向航《块体非晶合金》化学工业出版社，2007年，惠希东，陈国良《形状记忆合金》中国科学技术大学出版社，1993年，杨杰，吴月华《金属氢化物的性质与应用》1986年，大角泰章著，吴永宽，苗艳秋译、课程内容与安排

第一章绪论第一节概述第二节功能材料的概念及分类功能设计的原理和方法功能第三节第四节材料的现状及发展趋势一）教学方法与学时分配讲授，2 学时二）内容及基本要求主要内容：功能材料的概念，分类；功能显示过程，一次功能材料；二次功能材料【掌握】：功能材料的概念【了解】：功能材料分类，功能显示过程第二章磁性材料铁第一节磁学基础软第二节磁材料第三节永磁材料一）教学方法与学时分配讲授，10 学时二）内容及基本要求主要内容： 1.物质磁性的分类 2.磁化过程与技术磁参量 3.电工纯铁，硅钢；坡莫合金 4.FeNiAl 和AlNiCo 合金 5.Nd-Fe-B 材料【重点掌握】： 1.磁畴的运动与磁化过程 2.电工纯铁的磁时效，微观组织的变化如何影响磁性能 3.成分和微观组织的变化对硅钢软磁性能的影响 4.成分和微观组织的变化对坡莫合金性能的影响 5.磁场热处理如何影响永磁合金（FeNIAI和AINICo）的性能【掌握】：基本概念和定义：磁化强度，磁感应强度，磁化率，磁导率，磁化曲线和磁滞回线，磁致伸缩，磁晶各项异性，矫顽力，磁损耗，磁能积；软磁材料的性能要求；永磁材料的性能要求【了解】：磁性的起源；磁性材料的稳定性；Fe-AI和Fe-Co系软磁合金；矩磁合金和恒磁合金【一般了解】：铁氧体软磁材料；铁氧体永磁材料

智能材料系统结构与应用

智能材料系统结构与应用期末设计设计项目：压力触发式电灯开关学院：电子信息与电器工程学院专业：自动化班级：F1503005 学号：515030910127 学生姓名：闻昊 2015年12月28日

压力触发式电灯开关作者：闻昊内容摘要：针对如何提高用户进入家庭时，电灯如何快捷方便的打开，从而采用一种全新的连通电路的方式，采用压电材料，对外力的机械信号进行转换放大从而控制家用电路的连通。关键词：传感、压电材料、放大电路、控制元件、转换一、研究背景：在生活在中经常出现这样的情况，有时当你进入了家门或者宿舍之后，会发现两只手都拿着东西，很不方便去打开电灯的开关，或者电灯的开关并不在门口触手可及的地方，得抹黑向前走一小段路才能打开电灯。难免会有一些不方便之处。如果我们可以转换一种打开灯的方式，这个问题就可以解决。所以急待需要一种新的电灯开关，来改变传统声控和手触的方式。那么可采用压力触发式，将开关隐藏于门口的脚垫之中，当我们一进门踩到脚垫上的时候，房间的灯就会亮起来，岂不是方便很多。二、研究压力触发式开关的可行性与实现方案：首先考虑压力触发的可行性，通过所学知识，压电材料可以将外力转换为电信号。压电传感器种类繁多，但传感器用压电材料主要有压电晶体、压电陶瓷和高分子材料三种。压电晶体性能稳定，居里点和机械强度高，绝缘性好，动态响应快，线性范围宽，迟滞小等，在精密测量系统和高温测量系统中常被选用；缺点是压电系数小，灵敏度低，价格昂贵。压电陶瓷是人造多晶体压电材料，其压电系数高，制造成本低，但性能不够稳定，在一般测量系统中广泛采用，高分子压电材料具有很高的压电敏感度，可以制成大面积的压电薄膜或阵列原件。那么采用高分子压电材料就可解决接收信号的问题，加上基本每家都会使用脚垫，所以可以将高分子压电材料制成压电薄膜置于脚垫之中。接着分析如何将压电薄膜产生的信号放大从而可以控制家用电路使得灯泡亮起来。尽管压电传感器输出的电压很高，但是电流很小（最简单的一个例子就是打火机中的压电陶瓷能产生上万伏的电压，但是电流极小）。通过施加一个机械压力，压电材料产生的电荷就很少。此时的电流不足以触发一个原件。但是可以进过适当的放大，使其足够触发一个原件。接下来最后的问题就是，需要设计出一个足够小的原件，因此不会对整体屋子装修的美观程度有影响，且在受到一定的（不是很大的）电流后，便可以触发，控制家庭电灯电路的连通，电灯可以亮起来，且这个原件也能被手动关闭，从而将电灯关上。三、研究流程图

智能材料在国防中的应用

智能材料在国防中的应用学院：。。。。。。。。。。。。专业：。。。。。。。。。。。。。姓名：。。。。。。。。。。。。。一、介绍：智能材料（Intelligent material），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。二、智能材料需具备以下内涵： (1)具有感知功能，能够检测并且可以识别外界的刺激强度，如电，光等； (2)具有驱动功能，能够响应外界变化； (3)能够按照设定的方式选择和控制响应； (4)反应比较灵敏,及时和恰当； (5)当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。三、研究方向智能材料是一种集材料与结构、智然处理、执行系统、控制系统和传感系统于一体的复杂的材料体系。它的设计与合成几乎横跨所有的高技术学科领域。构成智能材料的基本材料组元有压电材料、形

状记忆材料、光导纤维、电（磁）流变液、磁致伸缩材料和智能高分子材料等。智然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）仿人智能控制理论四、国防中的应用（1）在飞机制造方面，科学家正在研制具有如下功能的智能材料：当飞机在飞行中遇到涡流或猛烈的逆风时，机翼中的智能材料能迅速变形，并带动机翼改变形状，从而消除涡流或逆风的影响，使飞机仍能平稳地飞行。可进行损伤评估和寿命预测的飞机自诊断监测系统。该系统可自行判断突然的结构损伤和累积损伤，根据飞行经历和损伤数据预计飞机结构的寿命，从而在保证安全的情况下，大大减少停飞检修次数和常规维护费用，使商业飞机能获得可观的经济效益。此外，还有人设想用智能材料制成涂料，涂在机身和机翼上，当机身或机翼内出现应力时，涂料会改变颜色，以此警告。

浅谈智能材料

浅谈智能材料智能材料的构想来源于仿生（仿生就是模仿大自然中生物的一些独特功能制造人类使用的工具，如模仿蜻蜓制造飞机等等），它的目标就是想研制出一种材料，使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。但是现有的材料一般比较单一，难以满足智能材料的要求，所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。这就使得智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域，使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。具体来说智能材料需具备以下内涵：（1）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；（2）具有驱动功能，能够响应外界变化；（3）能够按照设定的方式选择和控制响应；（4）反应比较灵敏、及时和恰当。（5）当外部刺激消除后，能够迅速恢复到原始状态。智能材料又可以称为敏感材料，其英文翻译也有若干种，常用的有Intelligent material、Intelligent material and structure、Smart material、Smart material and structure、Adaptive material and structure等。为增加感性认识，现举一个简单的应用了智能材料的例子：某些太阳镜的镜片当中含有智能材料，这种智能材料能感知周围的光，并能够对光的强弱进行判断，当光强时，它就变暗，当光弱时，它就会变的透明。作为一种新型材料，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。这种材料可以自我发现故障，自我修复，并根据实际情况作出优化反应，发挥控制功能。智能材料可分为两大类：（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）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。

基于压电智能材料的振动控制梁

基于压电智能材料的振动控制梁 M. Kerbouaa,?, A. Megnounifa, M. Benguediabb, K.H. Benrahoub, F. Kaoulala 摘要传统上，沥青梁的振动阻尼固有阻尼性能。在这项研究中，智能材料是用来控制和减少这样的光束的振动。研究的重点基于无源压电振动并联控制技术。首先，采用有限元法，以确定最佳的设计和位置的压电换能器。基于从一个简单的欧拉-伯努利梁评估的结果，高达42%的弯曲振动减少，获得通过使用智能光束。被动压电式虚拟仪器的分析研究悬臂梁的振动控制进行分流。复合材料梁的运动方程（与压电片粘结悬臂梁）利用哈密顿原理和Galerkin方法已衍生。 1.简介近十年来，结构振动控制领域的研究已经进行了许多研究。文献[1,2]，我们可以找到一个在这个领域做了一些工作有趣的概述，特别是在大小和形状优化。2002、穆克吉和乔希[ 3 ]提出了一种优化基于之间的全球位移残差最小的压电结构的方法在静态和动态情况下，他希望和当前的结构配置。伊尔斯切科等人[ 4 ]进行了动态板形控制分析，对组合梁式结构计算压电致动器的空间分布，以确定一个结构位移场。然后，利用基于能量优化的静态形状控制方法复合板，太阳一通[ 5 ]提出了一种方法来找到，在一个给定的误差，最佳的控制电压，可驱动一个结构接近所要求的形状。Nguyen和通[ 6 ]也提出SED一静态用例设计方法。用多准则优化方法研究板形控制。后来，多诺索和西格蒙德[ 7 ]认为在控制优化设计问题主动阻尼的文本，更确切地说是控制结构在静、动载荷作用下的挠度。压电陶瓷的最佳厚度或宽度最小化悬臂梁的挠度计算。文献[ 8 ]和[ 8 ]，多诺索Bellido扩展相同的分析方法对矩形板。同时，张等。[ 9 ]计算，在一个动态的研究Dy，产生最大的可控性和可观测性的智能结构模式的最佳位置和压电致动器的尺寸。在这项工作中，压电智能结构模型特点是利用有限元软件建立。

智能材料与智能结构分类

智能材料(Smart Materils 或者Intelligent Material System) 是20 世纪80 年代中期提出的概念。智能材料是模仿生命系统,能感知环境变化并能实时地改变自身的一种或多种性能参数,作出所期望的能与变化后的环境相适应的复合材料或材料的复合。智能材料是一种集材料与结构、智能处理、执行系统、控制系统和传感系统于一体的复杂的材料体系。它的设计与合成几乎横跨所有的高技术学科领域。磁流变液电流变体压电材料、形状记忆合金磁致伸缩材料电致伸缩材料光纤材料聚合物胶体形状记忆聚合物(SMP) 疲劳寿命丝（箔）磁流变体：通常由以下三种成分组成：（1）具有高磁导率、低矫顽力的微小磁性微粒，如铁钴合金、铁镍合金、羰基铁等软磁材料。由Jolly 和Ginder等人[4]建立的磁流变液理论剪切屈服强度的计算公式可知，磁流变液的极限剪切屈服强度与磁性颗粒的饱和磁化强度的平方成正比。（2）母液，又称溶媒，是磁性微粒悬浮的载体。为了保证磁流变液具有稳定的理化特性，母液应具有低粘度、高沸点、低凝固点、较高密度和极高“击穿磁场”等特性。目前，较为常用的母液是硅油。另外，一些高沸点的合成油、水以及优质煤油等也可作为磁流变液的母液；（3）表面活性剂，其主要作用是包覆磁性微粒并阻止其相互聚集而产生凝聚，减少或消除沉降。功能：这种材料具有4种主要功能:(1)对环境参数的敏感;(2)对敏感信息的传输;(3)对敏感信息的分析、判断;(4)智能反应。具体的有：传感功能反馈功能信息识别与积累功能相应功能自诊断功能自修复功能自调节功能智能结构( Intelligent Construction)是将驱动器、传感器、乃至处理器等微电子元器件集成在复合材料之中而成型的结构它对所处环境，具有主动感知和主动响应的功能。智能结构是在智能材料的基础上提出的,是当前结构设计与结构力学方面正在迅速发展的一种崭新领域,也称为自适应结构。智能结构就是可以根据外部条件和内部条件主动地改变结构

纳米技术简介

纳米科技导论课程小论文题目:纳米技术简介学号班级教师

摘要：纳米材料作为材料科学中的重要一元，近年来受到科学界的广泛重视。本文将从纳米材料的概况，制备工艺，及其部分应用等方面作出综合评价关键词：纳米材料制备方法 1、纳米材料概述纳米是一种长度单位,一纳米相当于十亿分之一米,大约相当于几十个原子的长度.人类对纳米的研究是在高技术领域或继信息技术和生命科学之后的又一个里程碑.正如中国的纳米首席科学家张立德所说: “大多数人竟然一无所知,纳米即将是一次产业革命”.由于物质组成的精细度达到纳米级时,就能表现出一些奇特的物理、化学的性能,从而为新材料的产生创造条件.纳米技术能在原子和分子水平上操纵物质,创造和制备优异性能的材料.因此,纳米技术是一项引领时代潮流的前沿技术,是科技之峰颠. 1982 年,科学家发明了纳米的重要工具——扫描隧道显微镜为我们揭示了一个可见的原子、分子世界,对纳米科技的发展产生了积极的促进作用. 1.1纳米材料分类纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围，或由他们作为基本单元构成的材料。如果按维数，纳米材料的基本单元可分为三类： 1．零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等。 2．一维，指在空间中有两维处于纳米尺度，如纳米四、纳米管、纳米棒等。 3．二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。因为这些单元往往具有量子性质，所以对零维、一维、二维的基本单元又分别有量子点，量子线，量子阱之称。 1.2纳米材料特性纳米材料是新型材料，由于它的尺寸小、比表面大及量子尺寸效应，它具有常规粗晶材料不具备的特殊性能。 1.2.1 小尺寸效应当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏;非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小,导致声、光、电磁、热力学等待性呈现新的小尺寸效应。例如:光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移;磁有序态向磁无序态的转变;超导相向正常相的转变;声子谱发生改变。 1.2.2 表面效应纳米微粒尺寸小,表面能高,位于表面原子占相当大的比例。随着粒径减小,表面原子数迅速增加。这是由于粒径小,表面积急剧变大所致。由于表面原子数增多,原子配位不足及高的表面能,使这些表面原子具有高的活性,极不稳定,很容易与其它原子结合。例如:金属的纳米粒子在空气中会燃烧,无机的纳米粒空子暴露在空气中会吸附,并与气体进行反应。 1.2.3量子尺寸效应当粒子尺寸下降到某一值时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象以及纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低轨道能级而使能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。量子尺寸效应直接解释了纳米粒子特别的热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量以及超导态的凝聚能等一系列的与宏观特性有着显著不同的特性。 1.2.4宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来,人们发现了一些宏观量,例如微颗粒的磁化强度,量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应,称为宏观的量子隧道效应。宏观量子隧道效应的研究对基础研究及实用都有着重要意义。它限定了磁带、磁盘进行

浅谈在土木工程中智能材料的应用

关于压电智能材料在土木工程的应用前言：智能材料还没有统一的定义。不过，现有的智能材料的多种定义仍然是大同小异。大体来说，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。具体来说，智能材料需具备以下内涵：(1)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；(2)具有驱动功能，能够响应外界变化；(3)能够按照设定的方式选择和控制响应；(4)反应比较灵敏,及时和恰当； (5)当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。智能材料的发展为土木工程结构长期实时健康监测提供了新的研究方向。这些智能材料具有传感，或者传感与驱动的双重功能，能够与工程结构融合在一起组成智能健康监测系统其中基于压电陶瓷(PZT)电-机耦合特性的阻抗技术以其对结构初始损伤敏感、对外界环境影响的免疫力强，使用成本低、适宜在线监测的特点得到越来越多的关注。PZT质量轻，对本体结构影响很小，可以粘贴在已有结构的表面或埋入新结构的内部对结构进行监测，是“主动”的健康监测方法。一、智能材料的土木工程现状为了能够更好的解决评估结构的力度和安全性以及持久性这些问题，智能的土木结构渐渐开始逐渐被重视和应用。这种结构可以对建筑物进行监测和预测，不仅能够降低维修的费用，同时还能加强评估的能力。现如今的监测技术对土木工程不能进行有效的监督，这就导致了对损坏情况不能进行正确的评估，这些方法都有着致命的弱点，也就是将预测的点从外面向内部来延伸，这样会渗入不同的数据信息，从而产生错误和混淆。倘若如此，就会失去监测的意义，效率也会下降，甚至还会因此完全错误的结果。而智能材料则恰到好处的解决了这个麻烦，它在土木结构中安装了传感器，构成一个网络，同时还有效的监控土木结构的性能，这便是这种材料的有效应用。例如在现代的高层建筑、桥梁、发电站等工程中，这种结构已经被广泛应用。近年来，这种多功能的传感器被应用于公共建筑中，也就是说我国的智能大厦出现了迅速的增长趋势。尤其是在发达国家，应用智能材料较多的是桥梁监测，主要是用于检测桥梁的安全性能，美国80年代中后期，在土木工程上安装的传感器用于监测工程的质量，例如在弗罗里达州的阳光天桥上为了监控结构性能，安装了数百个传感器。而英国在80年代的中后期，为了深入研究和改善土木工程，也安装了桥梁的监视器设备。在中国，香港的青马大桥、虎门桥、江阴长江大桥也是一样，安装了这种监视器设备。二、简述PZT的压电效应

智能材料及其在振动控制中的应用

https://www.360docs.net/doc/253875340.html, 智能材料及其在振动控制中的应用张海岩 (华北电力大学动力系，北京，102206) 摘要：智能材料是当今世界上正在发展的新兴边缘学科，属前沿性研究领域，它是多学科交叉的，材料科学，力学，机械学，仿生学，微电子学与计算机科学，控制理论，光学及信号处理技术，结构制造工艺技术等众多科学理论和工程技术。而在工程应用方面，压电智能材料在振动控制中的应用可称为智能材料应用的典范。关键字：智能材料, 压电智能材料, 振动控制 1. 引言智能材料，就是在基体中嵌入或粘贴智能材料以作为传感器和驱动器，并且具有对驱动器有控制作用的控制电路，从而能够感知外界环境的变化，及自身的实际状态，并能够通过自身的感知，作出识别与判断，发出指令，执行和完成动作，实现动态或在线状态下的自检测，自诊断，自监控，自修复及自适应功能[1]。基于此，一个完整的智能材料组成的系统应具有四种主要功能： (1)有效的感知环境参数的变化。 (2)对参数变化信息的传输。 (3)对参数变化信息的分析与判断。 (4)及时的自修复与自适应。目前国内关于智能材料的研究工作主要集中在各种不同的智能材料特性的探索上，并研制出多种具有不同特点的智能材料，但对智能材料应用的研究还相对较少，究其原因，智能材料是一个多学科相互交叉的，需要有广泛的知识面来处理设计及应用过程中各个方面的问题。智能材料的基本特性依赖于结构设计和动力学分析，而具体结构的应用又对基本材料和复合方法提出了许多特殊要求。 2. 特性 2.1 敏感特性敏感特性是指融入材料从而使新的复合材料能感知环境的各种参数及变化。我们在设计智能材料的过程中，首先应考虑的就是智能材料对环境不同参数的敏感特性。它是完成智能结构四大功能的关键环节，也是后续工作的基础。目前常用的具有敏感特性的智能材料主要有压电智能材料、光纤传感器及形状记忆合金。在后面的内容中将着重介绍压电智能材料。 2.2 传输特性传输特性是指在将智能材料在第一个环节中得到的环境参数及变化的内容传回到控制

新型功能材料简介教案资料

新型功能材料简介

新型功能材料简介 1.超导体的概念:超导材料是一种没有电阻的材料，既能节约能量，减少电能因电阻而消耗的能量，还能把电流储存起来，供急需时使用。 2.三个临界条件 :临界温度（Tc ）、临界电流（Ic ）和临界磁场（Hc ）是“约束”超导现象的三大临界条件,三者具有明显的相关性，只有当超导体同时处于三个临界条件以内，才具有超导电性。临界温度是在外部磁场、电流、应力和辐射等条件维持足够低时，电阻突然变为零时的温度;超导电性可以被外加磁场所破坏，对于温度为T(T ＜Tc)的超导体，当外磁场超过某一数值Hc(T)的时候，超导电性就被破坏了，使它由超导态转变为常导态, 电阻重新恢复。在不加磁场的情况下，超导体中通过足够强的电流也会破坏超导电性，导致破坏超导电性所需要的最小极限电流，也就是超导态允许流动的最大电流，称作临界电流Ic(T)。迈斯纳效应(指超导体处于外界磁场中，磁力线无法穿透，超导体内的磁通量为零)和零电阻性质是超导态的两个独立的基本属性，衡量一种材料是否具有超导电性必须看是否同时具有零电阻和迈斯纳效应。 3.伦敦第一方程: 式中，m 是电子质量，Js 为超流电流密度，n s 是超导电子密度由上式可见：在稳态下，超导体中的电流为常值时，，则E ＝0。即，在稳态下，超导体内的电场强度等于零，因此，它说明了超导体的零电阻性质。 4.功能玻璃:功能玻璃是指与传统玻璃结构不同的、有某一方面独特性能的、有专门用途的、或者制造工艺有明显差别的一些新品种“玻璃”。生物玻璃是指能够满足或达到特定生物、生理功能的特种玻璃,主要是由Si 、Na 、Ca 以及P 的氧化物组成。 5.微晶玻璃是指通过玻璃热处理来控制晶体的生长发育而获得的一种多晶材料。它既有玻璃的基本性能，也有陶瓷多晶体的特征。微晶玻璃的微晶化包括以下几个过程：(1)玻璃结构发生微调；(2)晶核的形成；(3)基本晶相的形成及生长；(4)介稳相转变为稳定晶相及残余玻璃。微晶玻璃结晶过程中的核化与晶化多数属于非均相核化的类型。其基本原理是：加入玻璃配合料中的成核剂，在熔制过程中，均匀地溶解于玻璃熔融体中。当玻璃处在析晶温度区时，成核剂能降低晶核生成所需要克服的势垒，从而核化可以在较低的温度下进行. 6. 光色玻璃:我们把出现可逆的或不可逆的显色、消色现象的物质称为光致变色材料。光色玻璃就是其中的一类光致变色材料。当受紫外线或日光照射时，由于玻璃在可见光区产生光吸收而自动变色；当光照停止时，玻璃能可逆地自动恢复到初始的透明状态。具有这种性质的玻璃称为光致变色玻璃(也称光色玻璃)。 7.陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。结构陶瓷是指具有力学和机械性能及部分热学和化学功能的先进陶瓷(现代陶瓷)，功能陶瓷是指那些利用电、磁、声、光、热、力等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能E m e n J t s s 2=??0=??s J t

云资料功能介绍

云资料功能介绍筑业云资料是筑业软件推出的新一代的云资料软件产品，它不是常规意义上的云概念软件产品，而是兼容了本地和云端两种模式的统一，同时在明确工程和单位工程的管理模式、强化工序的联建、提供工程式范例等等方面进行了全面的创新。一、功能介绍 1、实用的云工程新一代的云资料产品是完全兼容了本地和云端的数据存储，使得云资料既可以在没有网络的情况进行离线使用，也可以直接在线进行云工程的编辑，最大限度的适应了工地复杂的工作环境，实现了随时随地的做资料，工地、家里、出差都不再把工程复制来复制去，同时对工程数据的备灾多了一份保证，不用再担心工程数据的丢失和损坏了。 2、工程式的范例库云资料的范例不仅继续了原有产品每张表格对应范例的功能，同时实现对工程式范例了的支持，我们提供了标准的规范库范例和官方的工程范例（土建工程、安装工程等），不仅让范例解决了资料员小伙伴不会填表的难点，同时还可以让大家知道做什么样的工程应该做哪些资料表格，这一大痛点也迎刃而解了。范例库实现了云范例，广大用户可以及时更新到最新的范例库和自己想要的范例工程。 3、最“快”和最“小”的资料软件云资料是最“快”的资料软件，我们根据对筑业几十万资料用户的行为数据分析，对用户使用频率最高的功能进行了快捷操作优化，达到“一步完成”的境界。比如快速查找、快速打印、快捷插入图片、快速插入特殊符号等一系列的“快”功能，最大限度的让资料工作变得快捷简单。云资料是最“小”的资料软件，资料软件因为规范数据多，所有程序包一直都比较大，尤其是我们筑业资料一直都是表格最全最新的资料软件，所有程度包的体积更大一些，这样导致

在下载和传输时会有较长时间，云资料从根本上解决了的这个问题，将原来的数据包进行了合理拆分，程序包基本上是固定大小了，模板库、范例、填表说明、工序等都进行了分解，而且全都具备云端下载和本地存储两种模式，真正把资料软件做

新型功能材料简介

新型功能材料简介 1.超导体的概念:超导材料是一种没有电阻的材料，既能节约能量，减少电能因电阻而消耗的能量，还能把电流储存起来，供急需时使用。 2.三个临界条件 :临界温度（Tc ）、临界电流（Ic ）和临界磁场（Hc ）是“约束”超导现象的三大临界条件,三者具有明显的相关性，只有当超导体同时处于三个临界条件以内，才具有超导电性。临界温度是在外部磁场、电流、应力和辐射等条件维持足够低时，电阻突然变为零时的温度;超导电性可以被外加磁场所破坏，对于温度为T(T ＜Tc)的超导体，当外磁场超过某一数值Hc(T)的时候，超导电性就被破坏了，使它由超导态转变为常导态, 电阻重新恢复。在不加磁场的情况下，超导体中通过足够强的电流也会破坏超导电性，导致破坏超导电性所需要的最小极限电流，也就是超导态允许流动的最大电流，称作临界电流Ic(T)。迈斯纳效应(指超导体处于外界磁场中，磁力线无法穿透，超导体内的磁通量为零)和零电阻性质是超导态的两个独立的基本属性，衡量一种材料是否具有超导电性必须看是否同时具有零电阻和迈斯纳效应。 3.伦敦第一方程: 式中，m 是电子质量，Js 为超流电流密度，n s 是超导电子密度由上式可见：在稳态下，超导体中的电流为常值时，，则E ＝0。即，在稳态下，超导体内的电场强度等于零，因此，它说明了超导体的零电阻性质。 4.功能玻璃:功能玻璃是指与传统玻璃结构不同的、有某一方面独特性能的、有专门用途的、或者制造工艺有明显差别的一些新品种“玻璃”。生物玻璃是指能够满足或达到特定生物、生理功能的特种玻璃,主要是由Si 、Na 、Ca 以及P 的氧化物组成。 5.微晶玻璃是指通过玻璃热处理来控制晶体的生长发育而获得的一种多晶材料。它既有玻璃的基本性能，也有陶瓷多晶体的特征。微晶玻璃的微晶化包括以下几个过程：(1)玻璃结构发生微调；(2)晶核的形成；(3)基本晶相的形成及生长； (4)介稳相转变为稳定晶相及残余玻璃。微晶玻璃结晶过程中的核化与晶化多数属于非均相核化的类型。其基本原理是：加入玻璃配合料中的成核剂，在熔制过程中，均匀地溶解于玻璃熔融体中。当玻璃处在析晶温度区时，成核剂能降低晶核生成所需要克服的势垒，从而核化可以在较低的温度下进行. 6. 光色玻璃:我们把出现可逆的或不可逆的显色、消色现象的物质称为光致变色材料。光色玻璃就是其中的一类光致变色材料。当受紫外线或日光照射时，由于玻璃在可见光区产生光吸收而自动变色；当光照停止时，玻璃能可逆地自动恢复到初始的透明状态。具有这种性质的玻璃称为光致变色玻璃(也称光色玻璃)。 7.陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。结构陶瓷是指具有力学和机械性能及部分热学和化学功能的先进陶瓷(现代陶瓷)，功能陶瓷是指那些利用电、磁、声、光、热、力等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能的先进陶瓷(现代陶瓷)。根据功能陶瓷对外场条件的敏感效应，则可制备热敏、气敏、湿敏、压敏、磁敏和光敏等敏感陶瓷。 8.陶瓷三大原料:长石,黏土,石英. E m e n J t s s 2=??0=??s J t

信息功能材料与器件课题组简介-哈尔滨工业大学材料学院

信息功能材料与器件课题组简介 21世纪是信息技术高速发展的时代，由于高速度、大容量、海量存储等信息科技发展的需求，传统的微电子正逐步被光电子所替代，现代科技正向光电信息科学与技术高速迈进，相应地光电子材料与器件作为光电科技发展的基础和支撑也得到了世界众多国家的广泛关注，成为科技革命频发的领域。目前我国已把光电子材料与器件作为新材料领域的战略性新兴产业优先发展，为培养专业化高技术人才，2010年经教育部批准在以哈工大为首的五所高校设立了“光电子材料与器件”本科专业，2012年与其他专业经教育部批准统一合并为“光电信息科学与工程”专业。以此为基础，哈尔滨工业大学光电信息科学系在赵连城院士和诸位老师的努力下于2013年12月正式成立。在赵院士的带领下，信息功能材料与器件课题组目前已形成并拥有一支师资实力较强，年龄和知识结构基本合理、具有富于创新精神和实际经验的教学科研队伍,其中包括：院士2人（兼职1人），教授博士生导师6人（兼职2人），可培养光电信息科学与工程专业本科生、硕士生和博士研究生，拥有学士、硕士、博士学位授予权，并设有博士后流动站。研究团队从最初的红外探测材料研究已拓展形成发光材料与量子器件、光电转换材料与量子器件、特种光纤与器件、信息存贮材料与器件和有机荧光材料与分子荧光探针五大研究方向。实验室面积达1500平方米，拥有包括购自法国Riber公司两套分子束外延系统在内的先进材料制备技术、性能测试、评价和分析设备20余台套，部分设备属于国内领先、多数设备具有国际先进水平，总价值达3260余万元，先后承担国家863、973、国家自然科学基金及部委项目30余项，已获科研经费4000余万元；曾获国家科技进步二等奖1项、省部级科技奖励8项，专利20项；发表论文800余篇、出版著作10部；培养博士研究生50人、硕士45人、博士后8人。为我国光电信息科学技术与工程应用作出了突出的贡献。