2016功能材料概论（哈大版）教案：第八章 智能材料05 .docVIP

第八章 智能材料05 1第八章 智 能 材 料2第一节 智能材料 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3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 。智能材料目前 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。1、什么是智能材料？4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 。5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；6(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 。7智能材料 又可以称为 敏感材料,常用的有以下几种：Intelligent material、Intelligent material and structure、Smart material、Smart material and structure、Adaptive material and structure等。8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 。因此 智能材料 必须具备 感知, 驱动 和控制 这三个基本要素。9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 。10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 。11智能材料应用的简单事例：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。122、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,13(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。14(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。15(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 。16(5) 自诊断能力（ Self-diagnosis）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。17（ 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 。18（ 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。193、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。20（ 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。21（ 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。22（ 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