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武汉轻工大学 题目：智能材料与建筑 姓 名 范 迪 学 院 土木工程与建筑学院 专 业 工程管理1103班 学 号 110602326 指导教师 范 吉 君 目录 一、什么是智能材料 - 1 - （一）智能材料概述 - 1 - （二）智能材料特征 - 1 - （三）智能材料的组成及工作原理 - 2 - （四）智能材料的分类 - 2 - 二、智能材料在建筑中的应用 - 3 - （一）智能建筑材料 - 3 - 1、智能混凝土 - 3 - 2、智能玻璃 - 4 - 3、智能玻璃幕墙 - 5 - 5、智能板材 - 6 - 6、环保砖 - 6 - 7、TIM材料 - 6 - （二）建筑中的具体应用 - 6 - 1、“自愈合“功能 - 6 - 2、大型混凝土结构的安全性诊断 - 6 - 3、自诊断功能的碳纤维压敏混凝土结构 - 7 - 4、形状记忆聚合物 - 7 - 5、电致变色材料 - 7 - 6、含有光纤传感器的智能复合材料 - 7 - 三、结语 - 7 - 智能材料与建筑 摘要：智能材料已成为全球研究和开发的热点，随着智能材料的发展，智能材料在建筑中的应用越来越广。本文介绍了智能材料的特征、组成、分类，智能建筑材料及其在建筑中的应用。 关键词：智能材料；智能建筑材料；建筑 一、什么是智能材料 （一）智能材料概述 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。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。 （二）智能材料特征 （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。 （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。 （7）自调节能力。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。 （三）智能材料的组成及工作原理 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。高分子材料重量轻、耐腐蚀，具有粘弹性的非线性特征而成为首选，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。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。常用驱动材料有形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。这些材料既是驱动材料又是敏感材料。 （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。 （5）信息处理器。信息处理器是核心部分，它对传感器输出信号进行判断处理。 （四）智能材料的分类 智能材料分类方法有多种，一般若按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；若按来源来分，智能材料可以分为金属系智能材料、无机非金属系智能材料和高分子系智能材料。根据智能材料模拟生物行为的模式将其分为四类： （1）智能传感材料 智能传感材料对诸如热、电和磁等外部信号刺激具有监测、感知和反馈的能力，是智能结构的必需组件。较典型的传感材料有压电材料、微电子传感器、光纤等。其