智能材料设计技术及应用研究进展_刘俊聪
智能材料的新进展和应用
智能材料的新进展和应用智能材料是一种能够实现功能性响应的新材料，是当今材料科学领域的研究热点之一。
它具有很多特殊的物理性质和机械性能，可以响应外部环境的变化产生特定的功能性响应。
随着科技的不断发展，智能材料也在不断进步，并应用于各个领域。
本文将分享智能材料的新进展和应用。
一、新进展1. 灵敏度提高目前，智能材料的灵敏度已大大提高。
智能材料可以对温度、压力、湿度、磁场等外部环境参数产生响应。
智能材料的响应速度、响应范围以及响应灵敏度也在不断提高，这使得智能材料在许多领域具有了更广泛的应用前景。
2. 功能性增强智能材料通过在普通材料中引入一些特殊的物理机制，可以实现很多特殊的功能。
比如，将石墨烯掺入聚氨酯中，可以制成具有超强阻尼性的材料。
另外，还可以通过将镍和钛的合金加工成形状记忆合金，来实现形状记忆效应。
3. 新类型的智能材料涌现传统的智能材料主要有形状记忆合金、磁性材料、微流控芯片等，但是随着科技的不断发展，新类型的智能材料也在不断涌现。
比如，生物响应性材料可以在生理体液的作用下实现生物功能的恢复。
此外，光致变形材料也是近年来一种新型的智能材料，其可以在受到光束的照射下产生变形。
二、应用领域1. 智能结构智能材料的响应特性能够在结构损坏前发出预警信号，从而实现结构的自诊断、自修复。
比如，在航空航天领域，可以将超声波检测器和智能材料结合使用，对飞机结构进行了有效的非破坏性检测。
2. 医疗健康智能材料在医疗健康领域也有很大的应用前景。
比如，智能电缆可以实现人体的神经仿生接口，从而将假肢与人体神经相连接。
另外，可降解敷料材料也是近年来智能医疗领域的研究热点之一。
3. 人机交互采用智能材料制成的人机交互设备，可以通过人体的姿态、语音、手势等实现设备的智能控制。
比如，可穿戴智能手环、智能手表等，都是利用智能材料制成的。
结论：智能材料的新进展和应用领域不断扩大。
未来，随着科技的不断发展和智能材料的不断研究，智能材料势必会得到更广阔的应用，为人类带来更多的福利和便利。
新型智能高分子材料的研究与应用
新型智能高分子材料的研究与应用随着科技水平的不断发展，智能材料的研究和应用越来越受到广泛的关注。
而在众多的智能材料中，新型智能高分子材料的研究和应用也成为了当前的热点话题。
智能高分子材料是目前材料科学领域中一种较为先进的材料，它的特殊性能和广泛的应用领域受到了各个领域的研究者和应用者的广泛关注。
下面我们将从新型智能高分子材料的研究和应用方面来一一介绍。
1.新型智能高分子材料的研究进展(1)嵌段共聚物嵌段共聚物是指在一条聚合物链上，有两种或多种不同的聚合单体交替出现，由此形成了多种纳米结构的高分子材料。
在这种结构之中，聚合单体之间的相互作用是非常重要的。
随着研究的深入，嵌段共聚物的应用场景越来越广泛，例如将其应用于纳米材料的研究工作当中。
(2)烯烃-芳香二元共聚物烯烃-芳香二元共聚物是指在一条聚合物链上，同时存在烯烃和芳香烃两种聚合单体。
这种材料在制备的过程中，烯烃和芳香烃之间的相互作用非常重要。
(3)超支化聚合物超支化聚合物是一种具有非常高分子量的聚合物，其形状非常奇特，由于其特殊的结构，超支化聚合物的性质也非常独特。
在实际应用当中，超支化聚合物的应用场景非常广泛，例如在纳米材料和生物医学领域等方面都能够发挥非常重要的作用。
(4)中息肉中息肉是指一种新型智能高分子材料，在制备过程中会发生逆转的“脱溶-相分离-再溶胀”过程。
中息肉具有很好的智能响应性质，能够非常敏锐地响应于外部环境的变化。
在实际应用方面，中息肉也被广泛用于人工智能领域的研究工作中。
2.新型智能高分子材料的应用新型智能高分子材料的应用场景非常广泛，下面我们将介绍一些比较典型的应用领域。
(1)传感器新型智能高分子材料由于具有非常好的响应性质，在传感器方面的应用也非常广泛。
例如在温度传感器、压力传感器和湿度传感器等方面都有广泛的应用。
而在这些传感器中，新型智能高分子材料具有更好的灵敏度和响应速度。
(2)生物医学在生物医学领域中，新型智能高分子材料也被广泛应用。
智能材料的研究现状与未来发展趋势
智能材料的研究现状与未来发展趋势智能材料是指具有自感知、自诊断、自修复、自适应和自响应等功能的新型材料。
随着科技的不断发展，对智能材料的研究也越来越深入，其应用范围也越来越广泛。
智能材料的研究现状和未来发展趋势备受关注，本文将对此进行详细分析。
一、智能材料的研究现状1.基础理论研究智能材料研究的基础理论主要包括功能材料、材料设计、制备方法、作用机理等方面。
在功能材料方面，目前主要研究的智能材料包括形状记忆材料、光敏材料、温敏材料、磁敏材料等。
材料设计方面，研究人员通过设计新的结构和组分，以实现材料的智能功能。
制备方法方面，研究者通过化学合成、物理合成和生物合成等方法，制备智能材料。
作用机理方面，研究者通过理论模拟和实验验证，揭示智能材料的作用机理。
2.应用领域智能材料已经广泛应用于医药、电子、航空航天、汽车、工程等领域。
在医药领域，智能材料被应用于药物控释、仿生组织工程、医疗器械等方面。
在电子领域，智能材料被应用于传感器、储能器件、光电器件等方面。
在航空航天领域，智能材料被应用于航天器件、机翼、控制系统等方面。
在汽车领域，智能材料被应用于车身材料、发动机零部件、安全气囊等方面。
在工程领域，智能材料被应用于结构材料、建筑材料、声学材料等方面。
3.国际合作与交流智能材料的研究和应用是一个国际化的过程，各国之间的合作与交流十分重要。
目前，许多国际组织和机构致力于智能材料的研究和应用，如美国材料研究学会（MRS）、国际材料研究学会（IMRS）等。
这些组织和机构通过举办国际学术会议、合作研究项目、人才培养等方式，促进了智能材料领域的国际合作与交流。
二、智能材料的未来发展趋势1.材料多功能化未来的智能材料将不仅仅具有单一的智能功能，而是具有多种功能的多功能智能材料。
具有形状记忆功能的材料同时还具有磁敏、光敏等功能，从而可以在不同的环境和条件下实现多种功能。
2.智能材料的可持续性未来的智能材料将更加注重可持续性和环保性，绿色合成、易降解、生物兼容等特性将成为智能材料设计的重要考量因素。
新型智能材料的研究与应用展望
新型智能材料的研究与应用展望随着科技和经济的不断发展，新型智能材料已经成为未来重要的研究领域。
它们的出现不仅为人类生活带来便利，也给企业带来了新的商机和竞争优势。
本文将讨论新型智能材料的研究与应用展望。
一、新型智能材料的定义和分类新型智能材料是根据人类对材料本质及其物理特性的不断探究和理解而发展起来的一类材料，具有自觉、自适应、自愈合、自修复和自组装等智能性质。
它们可以在外部作用下自行调整材料的形态、性质、功能和状态。
根据材料的智能性质，它们可以分为以下几类：1. 导电材料：如碳纳米管、石墨烯等，它们具有良好的导电性和导热性能，可以应用于电子、机械、能源等领域。
2. 智能生物材料：如智能人工皮肤、生物传感器等，具有仿生学特性，可用于医疗、康复和生物科学领域。
3. 结构智能材料：如智能复合材料、智能金属材料等，结构可变性能、高强度、高韧性、高温性等特点，可用于工程和军事领域。
二、新型智能材料的研究进展新型智能材料的研究在全球范围内不断加速，尤以美、日、欧洲等国家和地区的投入最为巨大。
目前，新型智能材料的研究方向主要有以下几个。
1. 核心技术的研发：自组装、自修复、自适应等智能特性的实现需要基础材料、制备和表征手段等先进技术的支撑。
这是我们开发新型智能材料所需的最核心技术。
2. 材料的设计与制备：新型智能材料的开发需要“设计材料”这一动态过程，建立材料的数学模型，预测材料的性质和能力。
制备技术必须具备高分子化学知识、材料科学、物理化学和力学等多项学科的综合能力。
3. 引入现代化先进生产技术：此外，新型智能材料可通过3D打印、纳米技术、表面处理技术等现代化技术生产，以减少污染、浪费和环境影响。
三、新型智能材料的应用前景新型智能材料具有极大的应用潜力，不仅可以改善人类的生活条件，而且可以创造更多的经济和社会价值。
具体地，新型智能材料的应用前景有以下几个方面。
1. 智能家居随着智能家居的普及和推广，智能化材料也将平民化。
智能材料的研究现状和应用
智能材料的研究现状和应用近年来，随着科技的不断进步，智能材料受到越来越多的关注。
智能材料是一种新型的功能材料，其在外界条件发生变化时，能够自主地实现形态、色彩、物理性能等方面的变化，实现对外界环境的自适应性，同时还能通过外部控制手段实现预设的特定功能。
在实际应用中，智能材料能够广泛应用于生物医学、能源环保、信息通讯、智能交通等大量领域，成为当今材料研究的热门方向之一。
一、智能材料研究现状目前，智能材料的研究已经涉及到了多个领域。
其中，形状记忆材料，是一类能够在外界刺激后发生形状变化，并且能在无外界刺激下恢复到初始形状的新型材料。
这种材料的应用前景非常广阔，能够用于可穿戴设备、生物医学器械、气密密封系统、遥控医疗等领域。
同时，变色材料也是智能材料研究的热门方向之一。
从化学反应到电化学反应，一系列反应的竞争和平衡导致材料的颜色在变化，这一点对于颜色模式识别方面的研究尤为重要。
实际应用中，变色材料能够用于纸质传感器、传感器标签等应用场景。
除了形状记忆材料和变色材料，可充电电容器、电致变色液晶、铁电材料、热变形材料等也是目前研究的重点。
在逐渐实现“智能化”和“自适应”趋势的大环境下，智能材料正逐步发挥其独特的优势，成为了科技创新和产业智能升级的重要工具。
二、智能材料应用前景智能材料的应用前景非常广泛。
它能够涉及到生活的方方面面，比如医疗保健、智能家居、能源环保等。
其中，医疗保健是智能材料应用的一个热点领域。
通过在力、形、温度、光照等方面实现自适应，智能材料能够用于制作可穿戴医疗设备，监测人体生理指标，及时预警和处理出现的异常情况。
同时，它也能用于人工智能机器人以及人工智慧核心芯片的生产等领域。
此外，智能材料还能应用于智能家居领域。
通过与电子设备和家居设备结合，实现智能化的交互和反应，使家居生活更加智能化、便捷化，例如智能家庭智能面板和智能电力控制系统，能够实现远程控制、自动调节功能，使家庭更加舒适和节能环保。
智能材料的研究及其应用
智能材料的研究及其应用随着科技的不断发展，我们的生活也越来越依赖于科技的支持。
在这个科技日新月异的时代，智能材料的发展成为了人们关注的热点之一。
智能材料是一种具有响应、适应和控制能力的先进材料，它能够根据外部环境的变化自动调节其本身的物理、化学、电学和光学性质，从而实现自主制动、感知、调控和适应。
本文将探讨智能材料的研究进展及其应用。
一、智能材料的分类智能材料可以分为以下几类：1、压电材料：压电材料是指在机械应力或电场作用下，能够产生极化电荷的材料。
应用于声波发生器、振动器、控制器、音叉等。
2、形状记忆合金：形状记忆合金是指在外力作用下具有形状记忆功能的合金材料。
应用于机器人、太阳能板、智能窗帘等。
3、磁致伸缩材料：磁致伸缩材料是指在磁场作用下，能够产生较大的应变的材料。
应用于传感器、减振器、阀门等。
4、光致变色材料：光致变色材料是指在光照作用下，能够发生颜色变化的材料。
应用于太阳镜、防紫外线材料等。
5、智能液晶材料：智能液晶材料是指在电场或温度作用下具有光学响应的材料。
应用于显示屏、液晶窗帘、自适应透明材料等。
二、智能材料的研究进展自1990年代以来，智能材料的研究与应用一直是国际上热门的研究领域之一。
目前，智能材料在机械、电子、光学、生物、环境、储能等领域都有广泛的应用。
1、智能材料在机械领域的应用智能材料在机械领域的应用主要涉及精确控制和优化设计方面的问题。
智能材料的响应速度快、控制精度高、阻尼系数优秀，使其成为细小结构、高精度、高可靠性机械系统的重要构成部分。
例如，压电陶瓷可以用于超声波加工、纳米加工等领域；形状记忆合金可以用于精确定位和微尺度操纵；磁致伸缩材料可以用于定量检测压力和形变等领域。
2、智能材料在电子领域的应用智能材料在电子领域的应用主要涉及感应、存储、传输和处理等方面。
智能材料的本质特征和强大功能，使其适用于传感器、复合材料、光学器件、非线性元器件、分子电机、微机械系统等领域。
智能材料设计技术及应用研究进展_刘俊聪
智能材料的基础是功能材料，功能材料通常可分为 两大类，一类被称为驱动材料，它可以根据温度、电场或 磁场的变化来改变自身的形状、尺寸、位置、刚性、阻尼、 内耗或结构等，因而对环境具有自适应性功能，可用来 制成各种执行器；另一类被称为感知材料，它对来自外 界或内部的刺激强度及变化（如应力、应变、热、光、电、 磁、化学和辐射等）具有感知，可用来做成各种传感器，
现在人们已经认识到生物体中有许多组织具有类 似水凝胶的结构，如人体器官内壁粘液层、眼的玻璃体 和角膜、细胞外基质等均为凝胶状组织。这为从仿生 构思研制智能生物材料指明了方向。当生物组织受到 温度、化学物质等刺激时，形状和物性发生变化，进而 呈现相应的功能。将生物的某些功能引入材料，使材 料智能化，是 21 世纪开拓并应用生物材料所面临的挑 战之一。智能高分子材料是通过分子设计和有机合成
除了智能传感技术、智能驱动技术以及智能控制技 术这 3 种较为重要的技术外，智能信息处理与运输也至 关重要。对多传感器数据与信息融合，以及多传感器的 优化配置的研究 [6] 也是智能结构信息处理研究的重要 内容。
2 智能材料的 3 种基础材料
随着研究工作的逐步深入，可用于构建智能材料系 统的基础材料正日趋完善并不断丰富。目前，国内外现 已研制成功并实现了商品化的该类材料有两类：一是形 状记忆材料、智能高分子材料等，可用作智能材料系统 中的驱动器材料；另一类是压电材料、光导纤维等，可用 作智能材料系统中的感知材料 [7]。 2.1 形状记忆材料
1.1 智能传感技术 智能传感技术是实现智能结构实时、在线和动态检
智能材料结构系统在土木工程中的应用
智能材料结构系统在土木工程中的应用摘要：在知识经济时代，随着科学技术的飞速发展，社会生活质量和人民生活幸福水平也开始逐步大幅提高，与此同时，随着建筑科技的发展，广大人民群众的生活质量对各类建筑工程材料提出了更高水平的新要求。
随着社会科学、技术和经济的进一步发展，许多新的建筑技术、新工艺、新材料等建筑材料随着时代的要求逐渐涌现，成为人们生活环境的焦点，智能材料作为新材料之一，诞生于智能化背景下，并以其独特的优势成为工程建设中的重要材料之一。
关键词：土木工程施工；智能材随着人类科技手段的日益迅猛发展，越来越多的高新技术手段被用于各种工程材料的研究、制造和生产开发。
随着上述一大批先进材料成果的不断涌现，智能材料技术的迅速出现为解决机械问题提供了一系列更加实用、科学、有效、经济的方法。
在实际应用领域，科学家们利用偶然材料将光电导电纤维材料与纳米碳纤维反应，在意外条件下生产出另一种新型导电材料，即智能材料。
1智能材料的分类和特点1.1智能材料分类智能材料技术的基本理论分类和体系也是随着相关工程科学研究、基础理论研究成果和先进工程技术及其应用理论的不断快速发展而需要总结、修正、改进和发展的过程。
其中一个主要类别是光纤压电传感功能材料，主要是指如何通过改进光纤维护结构和制备压电传感器驱动材料来逐步改进它们。
具体技术研究的分析范围涉及各种环境化学条件应用中的各种材料变化，如光声和热电耦合。
其次，它主要是一种压电驱动的传感材料。
这种传感材料的结构通常主要由两个或多个有机元素或多个结构部件组成。
一部分通常是形状记忆合金，另一部分主要是压电驱动材料。
这两种传感材料的主要感应功能之一是对各种大型土木工程和建筑工程系统中各种结构部件的内部条件或各种结构的外观和形状的变化产生或感应影响。
此外，不同结构的材料标准会受到环境因素变化引起的诱导的影响，从而导致不同材料结构之间的诱导效应。
1.2智能材料特性(1）传感与反馈智能材料传感器可以直接感知设备的外部特性或材料本身及其所在位置的电磁环境特性，综合比较其他系统产生的特性输入值和特性输出信息，并将测试结果及时传递给现场控制系统。
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20 世纪 80 年代中期，人们提出了智能材料的概念， 智能材料要求材料体系集感知、驱动和信息处理于一 体，形成类似生物材料那样的具有智能属性的材料 [1]。 目前的文献中智能材料也被称为机敏材料、机敏结构、 自适应结构、智能材料、智能结构，这些概念至今在国内 外的文献中没有统一的定论，关于“机敏”和“智能”，不 少文献也进行了说明 。 [2-3]
1.1 智能传感技术 智能传感技术是实现智能结构实时、在线和动态检
测的基础，其中用于感受周围环境变化以实现传感的一 类功能元件叫传感元件，它相当于人的神经系统，通过 埋入或粘结于主题材料内部或表面的传感元件能够有 效地将所感受的物理量（如力、声、光、电、磁、热等）的 变化转换成另一种物理量（如电、光的变化），它是结构 实现智能化的基础元件之一。智能结构中的传感元件 应满足如下要求：（1）厚度薄，尺寸小，不影响结构外形； （2）与主体材料相容性好，埋入后对原结构强度影响小； （3）性能稳定可靠，传感信号覆盖面宽，电磁兼容性好， 抗干扰能力强 [5]。
3 智能材料的应用
3.1 智能材料在航空领域的应用 航空领域最早开展了智能材料结构研究。随着航
空科学技术的飞速发展，对飞行器的结构提出了更高要 求，如轻质、高可靠性、高维护性、高生存能力，为了适应 这些要求，必须增加材料的智能性，使用智能材料结构。 智能材料结构在航空飞行器上的应用主要有智能蒙皮、 自适应机翼、振动噪声控制和结构健康监测等。 3.1.1 智能蒙皮
形状记忆是指具有初始形状的制品，经形变固定之 后，通过加热等外部条件刺激手段的处理，又可使其恢 复初始形状的现象。形状记忆材料包括形状记忆合金 （SMA）、形状记忆陶瓷（SMC）、形状记忆高分子（SMP）。 SMA 是研究最早的智能材料之一，是利用应力和温度诱 发相变的机理来实现形状记忆功能的。将其在高温下 进行定型，在低温或常温下使其产生塑性变形，当环境 温度升至临界温度时，合金变形消失并恢复到定型的原 始状态，将这种加热后又恢复的现象称作形状记忆效应 （SME），将具有形状记忆效应的合金称作形状记忆合 金。形状记忆合金主要用来制作驱动器，其具有许多独 特的性能，其中最主要的是形状记忆效应（SME）、伪弹
trics, aerospace, civil engineering are introduced. Finally,
the future development of intelligent materials’ design
technology is prospected.
Keywords: Intelligent material Design technol-
传感元件犹如一种感应器，可以感知外界信息的变 化，进而将信息记录并传给材料，同时发出感应。故而， 智能传感技术是智能材料发展的一项重要技术。 1.2 智能驱动技术
驱动技术包括驱动元件、激励和控制方式等，是智 能结构实现形状或力学性能自适应变化的核心问题，也 是困扰结构自适应的一个“瓶颈”。其中，驱动元件是 使结构自身适应其环境的一类功能元件，它像人的肌 肉，可改变结构的形状、刚度、位置、固有频率、阻尼、摩 擦阻力、流体流动速率、温度、电场及磁场等。驱动元件 是自适应结构区别于普通结构的根本特征，也是自适应 结构从初级形态走向高级形态的关键。对驱动元件的 要求如下：（1）与主体材料相容性好，具有较高的结合 强度；（2）本身具有较好的机械性能，如弹性模量大、静 强度和疲劳强度高、抗冲击等；（3）频率响应宽，响应速 度快，激励后的变形量和驱动力大，且易于控制 [5]。
现在人们已经认识到生物体中有许多组织具有类 似水凝胶的结构，如人体器官内壁粘液层、眼的玻璃体 和角膜、细胞外基质等均为凝胶状组织。这为从仿生 构思研制智能生物材料指明了方向。当生物组织受到 温度、化学物质等刺激时，形状和物性发生变化，进而 呈现相应的功能。将生物的某些功能引入材料，使材 料智能化，是 21 世纪开拓并应用生物材料所面临的挑 战之一。智能高分子材料是通过分子设计和有机合成
智能材料是一种能够判断、处理从自身表层或内部 获取的关于环境条件及变化的信息并做出反应、以改变 自身结构与功能，使其很好地与外界协调的、具有自适 应性的材料系统 [4]。
智能材料的基础是功能材料，功能材料通常可分为 两大类，一类被称为驱动材料，它可以根据温度、电场或 磁场的变化来改变自身的形状、尺寸、位置、刚性、阻尼、 内耗或结构等，因而对环境具有自适应性功能，可用来 制成各种执行器；另一类被称为感知材料，它对来自外 界或内部的刺激强度及变化（如应力、应变、热、光、电、 磁、化学和辐射等）具有感知，可用来做成各种传感器，
关键词 : 智能材料 设计技术 应用 进展 材 料
[ABSTRACT] Three design technologies, for ex-
ample, intelligent censoring technology, intelligent driving
technology and intelligent controlling technology and three
学术论文 RESEARCH
智能材料设计技术及应用研究进展
Design Technology and Application Advance of Intelligent Material
中国兵器工业集团第五三研究所 刘俊聪 王丹勇 李树虎 秦贞明 贾华敏
[ 摘要 ] 综述了智能材料的智能传感技术、智能驱 动技术、智能控制技术 3 种关键设计技术，形状记忆材 料、压电材料、智能高分子 3 种基础智能材料以及在船 舶、电子、航空航天、土木工程等领域的应用进展，并对 其未来技术发展进行了展望。
大多数压电器件通常由压电陶瓷构成。使用最广 的压电陶瓷是醋钦酸铅（PZT），其在许多广为人知的器 件和商品化器件内做致（起）动元件和敏感元件，例如 所有的呼机都是以压电陶瓷声频换能器为核心构成的。 超声净化器、定时器与声纳系统、流体测量装置、气压计 以及扩音器都离不开压电陶瓷。由于 PZT 压电态至非 压电态的转变温度低，其工作温度范围比较狭窄，因而 目前正开发其在较高温度条件下的应用，如 Zahi 等 [11] 合成了一种三元压电陶瓷，考察了其介电和电性能，发 现当居里温度（Tc）在 250~305℃范围内时，这种材料具 有较高的机电撬合系数（kp）。再比如 Amen[12] 等研制 的 PZT 压电纤维可用于震动控制。 2.3 智能高分子材料
性效应（PE）、类橡皮性（HDC）[8]。目前 SMA 已在航空 航天、电子、仪器仪表、自动控制、能源、建筑、医疗以及 日常生活中得到了广泛应用。
与形状记忆合金相比，形状记忆高分子材料不仅变 形量大、赋形容易、形状响应温度便于调整，还具有保 温、绝缘性能好、不易锈蚀等特点。根据形状记忆高分 子材料的材料回复原理可将其分为 : 热致感应型、电致 感应型、光致感应型等。如最近 KEN 等 [9] 利用纳米级 SIC 颗粒增强形状记忆高分子基体，把颗粒状 SiC 掺入 一种热固性形状记忆高分子树脂中，通过调节 SiC 颗粒 的含量，可以得到不同回复性的形状记忆高分子材料， 在其含量小于 40% 时，显示出良好的回复性。再比如 Annick 等 [10] 研究聚氨醋栓塞的细胞毒性和诱发性，发 现利用其形状记忆功能和泡沫结构的弹性既能很好的 保持栓塞的形状，又具有良好的生物相容性。 2.2 压电材料
除了智能传感技术、智能驱动技术以及智能控制技 术这 3 种较为重要的技术外，智能信息处理与运输也至 关重要。对多传感器数据与信息融合，以及多传感器的 优化配置的研究 [6] 也是智能结构信息处理研究的重要 内容。
2 智能材料的 3 种基础材料
随着研究工作的逐步深入，可用于构建智能材料系 统的基础材料正日趋完善该类材料有两类：一是形 状记忆材料、智能高分子材料等，可用作智能材料系统 中的驱动器材料；另一类是压电材料、光导纤维等，可用 作智能材料系统中的感知材料 [7]。 2.1 形状记忆材料
basic intelligent materials, for example, shape memory al-
loy (SMA), piezoelectric material and intelligent polymers
are summarized. And then its applications in boating, elec-
2014年第 1/2 期·航空制造技术 131
学术论文 RESEARCH
的方法使有机材料本身具有生物所赋予的高级功能：如 自修复与自增殖能力、认识与鉴别能力、刺激响应与环 境应变能力等 。 [13] 这些特殊性能使它可应用于一些特 殊领域，如北海道大学长田义仪教授利用凝胶的压电效 应，制成人工肌肉，实现类似人的肌肉那样的人工触觉 系统 [14]。根据高分子凝胶所受刺激信号的不同，可以将 其分为以下几种：温敏性、光敏性、磁场响应、电场响应、 PH 响应、化学物质响应等，如利用高分子凝胶的热可逆 沉淀—溶解现象，可以将分子阀引入高分子链，即把具 有识别功能的生物分子或某种受体的配体（如细胞抗体） 结合到高分子链上应用于沉淀诱导的亲和分离，制备生 物反应器 [15]。此外，美国科学家利用智能染料分子的荧 光效应已研究出一种超微纤维—光纤传感器，它的直径 仅为人类毛发的 1‰ ~1%。当光纤将激光传输至固定在 其端部的荧光指示器，并与被分析物分子在尖端处相互 作用时，发射光的波长与强度的改变就可转化为被分析 物的浓度。
同时具有敏感材料与驱动材料特征的材料，被称为机敏 材料。
智能材料在通常情况下不是单一材料，而是由多种 材料系统组元通过有机的、紧密或严格的科学组装的一 体化系统，是敏感材料、驱动材料和控制材料（系统）的 有机结合。智能材料在促进航空航天领域的快速发展 方面发挥着愈来愈重要的作用。
1 智能材料设计关键技术
压电材料是通过电偶极子在电场中的自然排列而 改变材料的尺寸，响应外加电压而产生应力或应变，电 和力学性能之间呈线性关系。压电材料具有以下特点： （1）具有正逆压电效应，使得它在智能结构中既可作传 感元件又可作驱动元件；（2）频响范围宽，响应速度快， 功 耗 低；（3）输 入 输 出 均 为 电 信 号，易 于 测 量 与 控 制； （4）容易加工得很薄，特别适合于柔性结构。压电材料 包括压电陶瓷和压电高分子。