智能材料.

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；
谢谢！
美国科学家最近检验了一种设 想，即利用一种智能合金作为固 定桥梁道路的缆绳，它能在地震 过程中伸长，而在震后重新收紧 并将桥梁道路拉回原来的位置。 这样，高架桥梁道路就有可能避 免在地震中四分五裂。
利用镍钛诺形状记忆合金（SMA）制成 的缆索能够有助于抵御地震或者飓风
三. 智能材料主要种类
1、形状记忆合金； 2 、磁致伸缩材料； 3 、高分子智能材料；
高精度、多种规格、长行程 非接触式测量 模块组装、坚固耐用 敏感元件平均无故障时（MTBF） 长达23年 真正的绝对位置输出、无需重新 标定或定期维修。 适用于高温、高压、高振荡及空间狭小环境 安装方便、快捷，不需定期标定和维护 冶金工业连铸、冷热轧、AGC控制、模件成型等。
３、高分子智能材料
高分子智能材料，人称机敏材料，它是通 过有机和合成的方法，使无生命的有机小分 子材料通过各类反应形成相对分子质量较大 的并且具有了特定“感觉”和“知觉”的新 型材料。
应用
根据产品的特点，可应 用于能源、电力、交通、工 矿等各个领域。由于这种材 料在工艺上有着简便、可靠 等特点，在各个领域中起到 更新换代作用，对传统的工 业产品进行挑战，具有很强 的市场竞争能力。
信息存储材料
定义：信息存储材料是指用于各种存储器的一些能 够用来记录和储存信息的材料。这类材料在一定的 强度的外场（如光、电、磁盘、或热等）作用下发 生从某一种状态到另一种状态的突变，并能将变化 后的状态保持较长的时间。 分类： a. 光存储材料 b. 信息磁存储材料
(5)当外部刺激消除后，能够迅速恢复到原始状
态。
智能材料的构想来源于仿生学，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。
独角仙的外壳可以随着外界空气变潮湿其外壳的颜色由绿色变成黑色。它所呈 现的外壳结构特征将成为未来一种‘智能材料’的重要特性，科学家可以依据这 种特征研制作为湿度探测器的新型材料，它可用于在食品加工厂监控湿气指数。
1、形状记忆合金
一般金属材料受到外力作用后，首先发生弹性变形，达到 屈服点，就产生塑性变形，应力消除后留下永久变形。 但有些材料，在发生了塑性变形后，经过合适的热过程， 能够回复到变形前的形状，这种现象叫做形状记忆效应（ SME）。
具有形状记忆效应的材料，一般是两种以上金属元素组成的
合金，称为形状记忆合金（SMA）。
（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。
２、磁致伸缩材料
目前智能材料的主流是稀土磁致伸缩材料，磁致 伸缩材料在电磁场的作用下可以产生微变形或声能， 也可以将微变形或声能转化为电磁能。 磁致伸缩智能材料具有磁致伸缩值大、机械响应 速度快和功率密度高特点，在国防、航空航天和高技 术领域应用极为广泛。
4、磁致伸缩的应用实例： （1）磁致伸缩液位仪 ：
4、智能材料的分类
智能材料是继天然材料、人造材料、精
细材料之后的第四代功能材料。 按智能材料的功能来分，可以分为光导 纤维、形状记忆合金、压电、电流变体和电 （磁）致伸缩材料等。
二. 智能材料的使用领域
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
1、在军事领域中的应用
目前，在各种军事领域中，智能材料的应用主要涉及到以 下几个方面： （1）智能蒙皮

光存储材料
感光存储材料 光全息存储材料 光盘存储材料
信息磁存储材料
信息存储材料从50年前到现在一 直以磁记录为主
基于信息存储材料得到新进展
小结
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。 如果说20世纪的人类社会文明的标志是合成 材料，那么下个世纪将会是智能材料的时代。
智 能 材 料
曹云岳 1411093008
1.智能材料基本原理 2.智能材料使用领域 3.智能材料主要种类 4.小节
一、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能材料基本原理
1、什么是智能材料 2、智能材料的特征 3、智能材料的构成 4、智能材料的分类
1、什么是智能材料？
智能材料是二十世纪90年代迅速发展起来的一 类新型复合材料。
（4）环境自适应结构
智能结构制成的自适应机 翼，能够实时感知外界环境的 变化，并可以驱动机翼弯曲、 扭转，从而改变翼型和攻角， 以获得最佳气动特性，降低机 翼阻力系数，延长机翼的疲劳 寿命。
2、与现代医学相联系的智能材料
（1）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、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。
形状记忆合金可以分为三种： （1）单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温度下变形，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。
美国加州大学洛杉矶分校的研究人员 所制造出的一种人造肌肉
（2）人造皮肤
人造皮肤智能材料，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。
（3）人工关节
（4）人造血管
3、主动震动控制
震动会极大地降低工程系统的性能，采用压电材料、 形状记忆合金或电致流变体的智能结构均可实现振动 的主动控制，提高系统的性能。 在地震多发区应用智能结构的建筑物能通过振动控 制，将大大提高建筑物的抗震性。
2、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。 （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。
（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。
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。
图所示为智能材料的基本构成和工作原理。
智能材料 信息存储 材料
记忆材料
记忆材料
定义： 热收缩材料，又称高分子形状记忆材料，这些 材料如聚乙烯、聚烯氢等材料通常都是线形结构，经过辐射
或化学作用后变成网状结构，就叫做交联，交联后具有“记
忆效应”的原理而制造出来的一类新型高分子功能材料。
性能：这种优异的“记忆”性能，可用于制作热收缩管
材、膜材和异形材，这种热收缩材料的径向收缩率可达 50%~80%。热收缩材料主要特性是加热收缩紧包覆在物体外 表面，能够起到绝缘、防潮、密封、保护和接续等作用。
随着科学技术的迅猛发展， 高新技术在各行业中得到了广泛 的应用，高科技含量的磁致伸缩 液位传感器
应用于各类储罐的液位测量。该种液位仪具有精度 高、环境适应性强、安装方便等特点。因此，广泛 应用于石油、化工等液位测量领域，并逐渐取代了 其它传统的传感器，成为液位测量中的精品。
（2）MTS磁致伸缩位移传感器：
例如光纤作为智能传感元件用于飞机机翼的智能蒙皮中，或者在武器平台的蒙皮 中植入传感元件、驱动元件和微处理控制系统制成的智能蒙皮，可用于预警、隐身 和通信。
（2）结构监测和寿命预测 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测和寿命预 测。
（3）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，提高 系统的可靠性。