铁性智能材料的研究现状和发展趋势
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随着科学技术的不断进步，智能材料的研究逐渐成为热点话题。
智能材料是一种能够对外部环境做出反应的材料，在应用领域中有着广泛的用途，如航空航天、储能、传感器、医疗等。
目前，国内外对智能材料的研究重点在于材料的设计及其应用。
本文旨在介绍智能材料的研究现状以及未来的发展趋势。
目前，智能材料的研究主要集中于以下三个方面：1.技术成熟性研究智能材料的技术成熟性研究是当前研究的热点。
在这个领域，重点研究如何控制智能材料的结构、制备技术和成本等问题，以实现材料的大规模商业化应用。
这是智能材料发展的重要基础。
2.功能探索研究智能材料的功能探索研究是智能材料的一个重要领域。
在这方面，研究人员主要研究智能材料的响应特性，并开发新的材料以实现更强的响应特性，如形状记忆、光学、电学、磁性、化学反应等。
3.应用研究智能材料的应用研究是将其研究成果转化为实际应用的过程。
在这方面，研究人员主要研究智能材料的应用、性能和可行性，以确保材料可以在特定应用中发挥最佳效果。
随着智能材料的研究逐步深入，未来几年的发展可能会涉及以下几个方面：1.大规模商业化生产随着智能材料的进一步发展，其生产成本将会逐渐降低，同时产品质量和稳定性也将逐步提升，使智能材料能够进入到大规模的商业化应用中去。
2.多功能智能材料未来发展趋势将会是在单一材料上实现多种不同的响应特性，即多功能智能材料。
这些材料将具备更强的功能和更广泛的应用领域。
3.绿色发展和环保应用未来智能材料的应用发展将会更加注重环保和可持续发展。
研究人员将会积极探索新型环保的智能材料，同时在现有材料的应用中加强环保措施。
4.智能材料的智能化应用智能材料的智能化应用将会成为未来的重要发展趋势。
智能材料将会与人工智能等新一代技术相结合，以实现更加智能化的应用。
总之，智能材料的研究和发展具有广泛而深远的意义。
当前国内外对智能材料的研究重点在于材料的设计及其应用。
未来智能材料的发展方向将会是大规模商业化生产、多功能智能材料、绿色发展和环保应用、以及智能材料的智能化应用。
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一种能够感知、响应和适应环境变化的材料，它在各种领域中具有广泛的应用潜力。
智能材料的研究领域包括电子、光学、机械、化学等多个学科，目前已有许多突破性的进展。
下面我们来详细了解智能材料的研究现状和未来发展趋势。
智能材料的研究已经取得了一些重要的成果。
传感器材料可以通过感知环境信号，并将信号转化为电信号进行处理和传输。
这些材料可以应用于各种环境监测、医疗设备、智能交通等领域。
智能材料还可以根据外部刺激改变自身的形状、颜色或者物理性能。
这种形状记忆材料可以用于各种工程应用，比如机械臂、生物医学器械等。
未来智能材料的发展趋势主要包括以下几个方面。
新型的智能材料将继续涌现。
目前已经出现了许多新型的智能材料，比如可穿戴智能材料、自修复材料、光学响应材料等。
这些材料具有更高的灵敏度和更快的响应速度，可以满足不同领域的需求。
智能材料的集成化将成为发展的重点。
随着科技的发展，传感器、处理器和通信器件逐渐小型化和集成化，智能材料也将更加智能化和集成化，实现与其他设备的无缝链接。
智能纺织品可以监测体温、心率等生理指标，并将数据传输到手机或者其他设备上。
智能材料的应用领域将进一步拓展。
目前，智能材料主要应用于电子、机械和医疗等领域，未来它还可以应用于能源、建筑、环境等更多领域。
智能建筑材料可以根据环境变化自动调节室内温度、光照等。
智能材料的研究目前已经取得了一些重要的成果，未来还有许多发展的潜力和机会。
随着科技的不断进步和创新，智能材料将在各个领域中得到更广泛的应用，为人类创造更舒适、便利、安全的生活环境。
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备响应环境和改变其性能以实现特定功能的特殊材料。
随着科技的不断进步，智能材料已经被广泛应用于诸多领域，如医疗、航空航天、电子、能源等。
本文将对智能材料的研究现状和未来发展趋势进行分析和讨论。
智能材料的研究现状主要表现在以下几个方面：一、功能多样性现有的智能材料已经具备了多种功能，如形状记忆、光学、电磁、热响应等。
形状记忆材料能够根据外界刺激或内部条件改变其形状；光学材料能够根据光照强度和波长变化其光学性能；电磁材料能够根据外界电场或磁场改变其电磁性能；热响应材料能够对热量做出响应，例如改变其导热性能。
这些功能多样性使得智能材料在各领域具备广泛的应用前景。
二、制备技术的进步智能材料的制备技术也在不断进步。
从传统的机械加工到现在的纳米技术、生物技术等，智能材料的制备已经具备多种多样的方法。
纳米技术可以制备出具有特殊功能的纳米智能材料；生物技术可以通过生物合成或改造生物微生物来制备具有特殊功能的生物智能材料。
这些新技术的出现为智能材料的研究和制备提供了新的途径和方法。
三、应用领域的拓展智能材料的应用领域也在不断拓展。
除了传统的医疗、航空航天、电子、能源等领域，智能材料还开始涉足环境保护、食品安全、智能交通等领域。
智能材料可以用于制备具有自愈合功能的环境保护材料；智能材料可以用于制备具有检测和监控功能的食品安全材料；智能材料可以用于制备具有智能导航功能的交通设备。
这些应用的拓展使得智能材料在更多领域发挥其特殊功能，推动了其研究的深入与发展。
一、功能性、多功能性随着科技的不断发展，人们对智能材料的功能性和多功能性的需求也在不断增加。
未来的智能材料将更加注重功能性的设计与开发。
针对疾病治疗和个体化医疗需求，未来的智能材料将具备更好的药物释放和控制能力；未来的智能材料将具备更高的能源转换效率和储能能力，以满足清洁能源需求；未来的智能材料将具备更高的环境适应性和环境监测能力，以应对全球气候变化和环境保护需求。
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。
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能够根据外部刺激产生响应或改变其性质或功能的一类材料。
它们具有诸如形状记忆、敏感性、自修复等特点，能够为人类创造更高级别的产品和应用。
智能材料的研究发展已经取得了显著的成果，在许多领域有着重要的应用前景。
目前智能材料的研究重点包括材料的设计和合成、性能测试与表征、应用开发等方面。
关于智能材料的合成方法和加工工艺是研究的核心，主要包括基于聚合物的智能材料、复合材料和纳米材料等方向。
研究人员通过调控材料的结构和成分，实现材料的各种智能特性，并探索材料的新应用。
研究者还致力于开发智能材料的表征和测试方法，对其性能进行评估和监控。
在智能材料的应用方面，目前已经涉及到了许多领域。
医疗健康和生物医学是研究者们最为关注的领域之一。
智能材料在这些领域中的应用包括可穿戴设备、仿生材料、药物释放系统等。
智能材料还在能源存储与转换、电子器件与传感器、催化剂等领域中有着广泛的应用。
由于其在各种领域中的应用前景巨大，智能材料的研究也受到了越来越多研究机构和企业的关注。
未来发展趋势方面，智能材料的研究将会围绕以下几个方向进行深入探索。
随着人工智能和大数据等新技术的发展，智能材料将更加强调与其他智能系统的融合。
智能材料将通过感知能力和反馈机制与周围环境进行信息交流，实现更加智能的功能和性能。
智能材料的可持续性和环保性将成为未来研究的重点。
研究者将探索更加环保的制备方法和回收利用技术，开发可降解、可循环利用的智能材料，实现资源的有效利用和环境的保护。
智能材料在微纳尺度和多尺度系统中的应用也将成为未来研究的热点。
微纳尺度的智能材料可以实现更高级别的精确控制和响应，有望在生物医学、能源存储等领域中发挥重要作用。
跨学科和跨行业的合作将是未来智能材料研究的重要趋势。
智能材料的研究需要物理、化学、生物、工程等多学科的交叉融合，同时也需要与各个行业的合作，以实现智能材料的创新和应用。
智能材料的研究已经取得了丰硕的成果，未来仍然有着广阔的发展空间。
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——未来材料学的发展趋势
智能材料——未来材料学的发展趋势随着科技不断进步和人类对未知领域的不断探索，材料科学也在不断创新和发展，最近几年出现了一种被称作智能材料的新型材料。
智能材料是一种集传感、控制、调节、响应等多种功能于一体的材料，它能够根据外界刺激的变化而自主地调整其自身的等各个方面表现。
因此，智能材料被认为是未来材料学的发展趋势。
一、智能材料的基本特征智能材料是一种在受刺激时能自行感知并做出相应反应的材料。
它们可以对外界环境做出不同的反应，包括物理、化学和生物的刺激。
同时，智能材料还能够自我修复、自适应、自我调节，甚至可以进行自我组装和自我复制。
因此，智能材料的基本特征可以被概括为四个关键特点：感知性、响应性、适应性和自我组装性。
二、智能材料的种类智能材料可以分为多种，以下是其中常见的几种：1. 形状记忆材料：指在其形状被改变之后，可以自动恢复原来的形状，比如一些用来做眼镜的金属材料，在被弯曲之后可以自动恢复原来的形状。
2. 压电材料：是指在受到电压作用后，可以产生形变，同时，当压电材料受到外加机械压力时，也能够产生电信号，可用于传感器等方面。
3. 光敏材料：指在光照作用下可以发生形变或者吸收光能，产生电信号等等。
4. 智能涂层：是一种涂覆在物体表面的材料，能够反应环境变化，比如智能玻璃，可以根据光照变化自动进行变换。
三、智能材料的应用智能材料广泛应用于医疗、航空、机械、水利、电气、信息technology 、环保等许多领域。
以下是智能材料在不同领域的典型应用：1. 医疗领域：智能材料可以被用于心脏起搏器、人工关节、假肢、便携式医疗设备等等。
2. 航空领域：智能材料可以被用于飞机的外饰、电气设备、飞机控制等等。
3. 机械领域：智能材料可以被用于制造机器人、汽车和飞行器等等。
4. 水利领域：智能材料可以被用于防水材料、水果保鲜剂、自动灌溉设备等等。
5. 电气领域：智能材料可以被用于电路板、电信设备、聚光灯等等。
6. information technology 领域：智能材料可以被用于可穿戴设备、平板电脑、智能手机等等。
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一种具有响应和适应能力的材料，其具有自主地感知环境、做出反应并改变自身性质的能力。
智能材料的研究涉及多个领域，包括物理学、化学、材料科学以及工程学等。
目前，智能材料的研究发展迅速，广泛应用于航空航天、建筑、医疗、汽车等领域。
未来，智能材料的发展趋势将更加注重可持续发展和环境友好。
目前智能材料的研究主要集中在以下几个方面：1. 形状记忆材料：形状记忆材料是一类具有记忆形状能力的材料，可以在被外界激励后恢复其原始形状。
这些材料可以应用于医疗装置、海洋工程和航天器件等。
未来，研究人员将致力于提高这类材料的稳定性和机械性能。
2. 智能液体：智能液体是一种能够在外界刺激下改变粘度或流动性质的材料。
这种材料可应用于液体透镜、机器人和运动控制器等。
未来，研究人员将努力提高智能液体的动态响应速度和控制精度。
3. 光敏材料：光敏材料是一种能够在光照下改变自身性质的材料。
这些材料可应用于光开关、光传感器和光电器件等。
未来，研究人员将探索新型的光敏材料，提高其灵敏度和光响应速度。
未来，智能材料的发展趋势将更加注重可持续发展和环境友好。
研究人员将关注以下几个方面：1. 绿色制备技术：智能材料的研究需要大量的材料制备和加工过程，这些过程可能会对环境造成污染。
研究人员将致力于开发环境友好的绿色制备技术，减少对环境的影响。
2. 可再生能源驱动：为了实现智能材料的长期可持续发展，研究人员将不断探索可再生能源驱动的智能材料系统，如太阳能和风能。
这将有助于降低能源消耗和环境污染。
3. 多功能集成：智能材料的研究将趋向于多功能集成，将不同种类的智能材料集成到一个系统中，以实现更复杂的功能。
这将有助于提高智能材料的应用领域和性能。
智能材料的研究现状已经取得了一定的成就，未来的发展趋势将更加关注可持续发展和环境友好。
通过绿色制备技术、可再生能源驱动和多功能集成等方面的研究，智能材料有望在各个领域的应用中发挥重要作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Progress in Ferroic Intelligence Smart Materials
YANG Sen，ＲEN Xiaobing
已广泛应用于制造业、航空航天及国防等领域，其研究 水平在很大程度上影响着一个国家的总体科技水平、产 业竞争力和现代 国 防 实 力 。 因 此， 智 能 材 料 已 列 入《国 家中长 期 科 学 和 技 术 发 展 规 划 纲 要》（ 2006 － 2020 年） 中，成为国家科技发展重点研究内容之一。
以上这些重要的新现象和新效应的出现均与广义的 缺陷（溶质原子、位错、晶界和相界等） 密切相关，这 超出传统马氏体相变理论框架。为了能够有效利用这些 新效应，避免效率低下的“试错法”，亟 待 出 现 含 缺 陷 形状记忆合金的基础理论以指导高性能形状记忆合金的 开发。
2. 2 磁致伸缩材料 磁致伸缩材料能够在外磁场作用下伸长和缩短，实
杨 森等： 铁性智能材料的研究现状和发展趋势
181
材料的发展，也取得了很多成果。但长期以来，形状记 忆、磁致伸缩和压电等 3 类铁性智能材料却被分散在马 氏体、铁磁和铁电等几个不同领域独立研究，虽取得不 少成果但逐渐遭遇到原理性瓶颈。本文将结合现代产业 和国防技术对形状记忆材料、磁致伸缩材料和压电材料 的要求以及遭遇到的瓶颈问题，对铁性智能材料研究现 状和发展趋势进行综述。
压电材料是能够进行力 － 电能量转化的智能材料，
182
中国材料进展
第 33 卷
现在已形成市场规模为每年近百亿美元的巨大产业，应 用范围 从 手 机 等 家 用 电 子 产 品，到 航 空 航 天、舰 艇 声 纳、高速列车等领域。半个多世纪以来，这一巨大的产 业一直由一种性能优异的压电材料———被称为压电材料 之王的锆钛酸铅（ PZT） 所统治。但是，由于 PZT 含有对 人体和环境有害的铅，欧盟、日本、美国和我国等世界 主要国家都在近年相继立法禁止或限制使用含铅等有害 材料。因此，寻找能够替代 PZT 的无铅高性能压电材料 已成为世界性的紧迫课题，它关系到一个国家在极大范 围内的经济和产业影响力。
我国在形状记忆合金领域的研究具有较好的基础。 如北京航空航天大学在热弹性马氏体相变研究方面，发 展了 Müller 模型，揭示了热弹性马氏体相变滞后本质， 提出了一种高相变点形状记忆合金新体系，在国际上引 发了新型高温形状记忆合金研究［5］。中国石油大学（ 北 京） 在国际上率先研究了 TiNi 记忆合金在约束态下的相 变特征及其与功能特性之间的关联性，提出了约束态相 变过程中的两段回复应变与恢复应力原理，发现并提出 的 TiNi 合 金 在 自 由 态 及 约 束 态 的“温 度 记 忆 效 应 （ TME ） ”概 念［6］， 引 发 了 国 际 同 行 对 TME 研 究， 被 《Current Opinion in Solid States》和《Materials Sceice》期刊 （2007） 的“Ｒecent Development of TiNi-based”一文评述为 TiNi 基研究进展的首位。然而，形状记忆合金功能特性 的进一步提升逐渐遭遇到原理性瓶颈。很多实验上发现 具有重要应用价值的新特性是目前马氏体相变理论所难 以理解的。例如： ①采用热机械训练形成的高密度位错 可导致双程形状记忆效应的出现； ②TiNi 合金的掺杂及 位错引入导致了宽温域高弹性应变特性［7 － 8］。
杨森
摘 要： 铁性智能材料是具有感知温度、力、电、磁等外界环境并产生驱动效应的一类重要功能
材料，主要包括形状记忆、磁致伸缩和压电 3 大类材料。由于历史原因，形状记忆、磁致伸缩和 压电等 3 类铁性智能材料却被分散在马氏体、铁磁和铁电等几个不同领域独立研究，只能借助各 自领域的有限思路进行材料研发，虽取得不少成果但逐渐遭遇到原理性瓶颈。近年来，国际上出 现了将 3 类铁性智能材料作为一个统一体进行研究的新趋势，文章将结合现代产业和国防技术对 形状记忆材料、磁致伸缩材料和压电材料的要求以及遭遇到的瓶颈问题，对铁性智能材料研究现 状和发展趋势进行综述，并由此可望提供高性能铁性智能材料的物理新机制。
现电磁能和机械能之间的快速和高效转化［9 － 10］。因此， 它是兼有大输出力和纳米级高控制精度的重要智能材 料； 在航空航天高精度对地观测、太空望远镜等扫描和 定位系统的纳米级高精度微位移控制、航空航天装备的 高精度主动减振、潜艇高分辨声纳技术以及民用高技术 等领域均有重要的应用前景。
目前，磁致伸缩材料研究主要集中在两类材料上： ①稀土铁巨磁致伸缩材料（ Terfenol-D 合金） ，其室温饱 和应变值达到 10 －3 数量级，且响应频率高，但其应变滞 后大，且材 料 脆 性 大［11 － 12］； ② 被 称 为 Gafenol 的 Fe-Ga 合金，磁致伸缩效应（ 约 300 × 10 － 6 ） 虽不及 Terfenol-D， 但 具 有 饱 和 场 低 、加 工 北京航空航天大学对稀土铁巨磁致伸缩材料进行改性， 研制出宽温域 TbDyFeCo 四元合金，性能明显优于著名 的 Terfenol-D（ 如图 1 所示） ，满足了航空航天领域大温 差的服役要求［14］。
Key words： shape memory alloys； magnetostriction； piezoelectricity； ferroic glass； MPB
1前言
铁性智能材料是具有感知温度、力、电、磁等外界 环境并产生驱动效应的一类重要功能材料。主要包括由 力和温度控制的形状记忆材料、由磁场控制的磁致伸缩 材料和由电场控制的压电材料等［1 － 2］。目前，智能材料
随着产业技术和国防技术的高度智能化以及这些关 键领域的国际竞争日益加剧，对智能材料的性能（ 如灵 敏度、控制精度以及环保性能等） 提出了前所未有的高 要求，亟待发现和研究具有高性能和特异性能的智能材 料。正因为如此，世界各国都投入大量人力物力和财力 致力于研发新型高性能智能材料，这极大地推动了智能
第3 期
2 铁性智能材料的研究现状
2. 1 形状记忆材料 形状记忆材料（ 含超弹性材料） 是感知温度（ 以及
力） 而产生形状改 变 的 一 类 智 能 材 料。在 诸 多 形 状 记 忆材料 中，TiNi 记 忆 合 金 具 有 输 出 应 变 与 输 出 功 率 大、综合力学性能高、可加工性好等优点，已广泛用 于航空航 天、 生 物 医 学 和 交 通 运 输 等 领 域［3］。 例 如， 美国已经成功将 TiNi 基形状记忆合金应用于战斗机液 压管路连接和卫星 － 火 箭 智 能 分 离 系 统［4］； 美 国、日 本和欧洲各国已将形状记忆合金广泛用于汽车、自动 控制、节能驱动以及介入医疗和骨科修复等，并形成 了大规模产业。
图 1 ＲＲ‘Fe2 -ＲＲ’CO2 合金体系 Fig. 1 ＲＲ‘Fe2 -ＲＲ’CO2 alloy system
随着航空航天和军事高技术领域对微位移控制系 统的大行程和高精度的要求日益提高，对其核心材料 － 磁致伸缩材料提出了同时具备高的磁致伸缩性能（ 即高 驱动）和窄的磁致伸缩滞后（ 即低能量耗散） 的苛刻要 求。现有的稀 土 铁 巨 磁 致 伸 缩 材 料 的 磁 致 伸 缩 应 变 大 （2 000 × 10 －6 ） ，但其应变滞后也大（ 约 30% ） ，难以实 现器件的高精密控制； 铁基合金的应变滞后小（10% ） ， 但其磁致伸缩应变也小（300 × 10 －6 ） ，限制了器件输出 位移和功率。因而，开发兼具高性能和窄滞后的新型磁 致伸缩材料有重大而迫切的需求。但依照目前的传统原 理，这两个指标是互相矛盾的，难以同时得到最优化。 这一矛盾已成为当前磁致伸缩材料研发的原理性瓶颈。 2. 3 压电材料
（ State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials，Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710049，China）
Abstract： Generally，ferroic smart material refers to an important functional material to detect the environmental factors，
收稿日期： 2013 － 02 － 25 基金项目： 国家重点基础研究发展计划项目（ 2012CB619401 ） ； 国
家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ 51222104 ，51371134 ） 第一作者及通信作者： 杨 森，男，1974 年生，教授，博士生导
师，Email： yang. sen@ mail. xjtu. edu. cn DOI： 10. 7502 / j. issn. 1674 － 3962. 2014. 03. 08
和 PZT 相比，几乎所有现有无铅压电材料的压电性 能都很低，无法实际替代 PZT。为此，日本、欧盟及美 国等都投入巨资展开了研发高性能无铅压电材料的竞 争。2004 年 开 始，日 本、瑞 士 和 美 国 等 相 继 报 道 了 性 能达到 硬 性 PZT 含 铅 压 电 陶 瓷 的 KNN 基 无 铅 压 电 陶 瓷［15 － 17］，但这类材料的 烧 结 性 能、耐 湿 性 和 温 度 循 环 稳定性差，难以满足实用要求。日本报道了利用晶粒定 向技术获得了压电常数高达 788 pC / N 的 BaTiO3 压电陶 瓷［18］，但其温度稳定性很低，难以实用。我国 20 世纪 80 年代已关注无铅压电材料的研究。中国科学院上海 硅酸盐研究所在国际上最先报道了 NBT-BT 及 NBT-KBT 等无铅压 电 陶 瓷 的 准 同 型 相 界 MPB。近 年 来，四 川 大 学、清华大学、山东大学、电子科技大学、陕西师范大 学等也纷纷开展了无铅压电陶瓷的研究，在 KNN 体系 无铅压电陶瓷组分优化［19 － 20］、准同型相界发现［21］及利 用畴工程提高无铅 压 电 陶 瓷 的 性 能［22］ 等 方 面 取 得 了 引 人注目的研究成果。