智能材料課件

《材料科學(xué)概論》報(bào)告會(huì)日期:2012/09智能材料（Intelligentmaterial）報(bào)告人：韋政無機(jī)非1002班，學(xué)號(hào)：201023180086材料學(xué)概論IntroductiontoMaterialsScience第七章新材料Newmaterials指那些新近發(fā)展或正在發(fā)展的在成分、組織結(jié)構(gòu)等方面不同于傳統(tǒng)材料，具有優(yōu)異性能和應(yīng)用前景的一類材料。

新型材料：玻璃鋼踏板長(zhǎng)沙經(jīng)開區(qū)城南污水處理廠玻璃鋼格柵如：納米材料、碳材料，非晶合金、生物材料、超導(dǎo)材料、智能材料等。如何定義智能材料呢？智能材料（Intelligentmaterial）智能材料目前還沒有統(tǒng)一的定義，現(xiàn)有的智能材料的多種定義仍然是大同小異。大體來說，智能材料就是指具有感知環(huán)境(包括內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境)刺激，對(duì)之進(jìn)行分析、處理、判斷，并采取一定的措施進(jìn)行適度響應(yīng)的智能特征的材料。智能材料（Intelligentmaterial）繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計(jì)材料之后的第四代材料現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一將支撐未來高技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化智能材料的研制和大規(guī)模應(yīng)用將導(dǎo)致材料科學(xué)發(fā)展的重大革命一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當(dāng)處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料智能材料（Intelligentmaterial）智能材料（Intelligentmaterial）（1）傳感功能（Sensor）能夠感知外界或自身所處的環(huán)境條件，如負(fù)載、應(yīng)力、應(yīng)變、振動(dòng)、熱、光、電、磁、化學(xué)、核輻射等的強(qiáng)度及其變化。（2）反饋功能（Feedback）可通過傳感網(wǎng)絡(luò)，對(duì)系統(tǒng)輸入與輸出信息進(jìn)行對(duì)比，并將其結(jié)果提供給控制系統(tǒng)。（3）信息識(shí)別與積累功能能夠識(shí)別傳感網(wǎng)絡(luò)得到的各類信息并將其積累起來。（6）自修復(fù)能力（Self－recovery）能通過自繁殖、自生長(zhǎng)、原位復(fù)合等再生機(jī)制，來修補(bǔ)某些局部損傷或破壞。（7）自調(diào)節(jié)能力（Self－adjusting）對(duì)不斷變化的外部環(huán)境和條件，能及時(shí)地自動(dòng)調(diào)整自身結(jié)構(gòu)和功能，并相應(yīng)地改變自己的狀態(tài)和行為，從而使材料系統(tǒng)始終以一種優(yōu)化方式對(duì)外界變化作出恰如其分的響應(yīng)。智能材料（Intelligentmaterial）

(1)金屬系智能材料強(qiáng)度比較大、耐熱性好、耐腐蝕性能好航空、航天、原子能工業(yè)檢測(cè)自身的損傷,且可將其抑制,具有自修復(fù)功能,從而確保使用過程中的穩(wěn)定性。形狀記憶合金、磁致伸縮材料特點(diǎn)：應(yīng)用領(lǐng)域：智能效應(yīng)：主要種類：智能材料（Intelligentmaterial）(2)無機(jī)非金屬系智能材料局部吸收外力以防止材料整體破壞。電(磁)流變液、壓電陶瓷、光致變色和電致變色材料、光纖等。主要種類：智能材料（Intelligentmaterial）最初的考慮：15多重亞穩(wěn)態(tài)、多水平結(jié)構(gòu)層次、較弱的分子間作用力，側(cè)鏈易引入各種官能團(tuán)——利于感知和判斷環(huán)境，實(shí)現(xiàn)環(huán)境響應(yīng)。特點(diǎn)：主要種類：(3)高分子系智能材料刺激響應(yīng)性高分子凝膠、智能高分子膜材、智能藥物釋放體系、智能纖維與織物智能材料（Intelligentmaterial）（1）纖維及顆粒形式的復(fù)合

將一種機(jī)敏材料顆粒(或纖維)復(fù)合在異質(zhì)基體中可實(shí)現(xiàn)各組元性能的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，獲得優(yōu)化的智能特性。壓電陶瓷和壓電高分子以不同連接度復(fù)合

——性能優(yōu)異的壓電智能材料；

TiNi形狀記憶合金粒子或纖維復(fù)合在金屬或高分子中

——改善機(jī)械性能及阻尼能力.智能材料（Intelligentmaterial）智能材料的制備（2）多層薄膜復(fù)合

將兩種或多種機(jī)敏材料以多層μm級(jí)的薄膜復(fù)合,獲得優(yōu)化的綜合性能或多功能特性.

PZT和BaTiO3薄膜沉積在TiNi記憶合金襯底上——良好的壓電和形狀記憶特性、傳感和驅(qū)動(dòng)功能、阻尼性能，可用于主動(dòng)控振。智能材料（Intelligentmaterial）18（4）材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)周期的納米化納米材料和納米復(fù)合材料將是智能材料設(shè)計(jì)的有效途徑之一。在原子尺度上將具有不同功能的材料按特定的方式進(jìn)行操作組裝，可創(chuàng)造出新的具有多功能特性的材料。（5）粒子復(fù)合組裝智能材料（Intelligentmaterial）20智能材料（Intelligentmaterial）

將微型傳感元件、微型計(jì)算機(jī)芯片、形狀記憶合金、電流變體及壓電材料等經(jīng)設(shè)計(jì)后復(fù)合在結(jié)構(gòu)體中，可研制出帶有感知及判斷能力，可自動(dòng)加固及防護(hù)的自適應(yīng)性智能結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、自診斷、自預(yù)警、自修復(fù)，防止災(zāi)難性事故的發(fā)生。(1)建筑和結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域自診斷混凝土自愈合混凝土智能材料的應(yīng)用：21智能材料（Intelligentmaterial）

智能蒙皮:對(duì)于飛行器及潛水艇等，具有探測(cè)周圍環(huán)境以及隨外界條件變化而變化的能力的表皮(蒙皮)。檢測(cè)飛行速度、溫度、濕度等各種條件,并能對(duì)變化的環(huán)境做出反應(yīng)，如抑制噪聲和振動(dòng)、維持座艙的通風(fēng)、溫度恒定、改變機(jī)翼形狀等。對(duì)于材料內(nèi)部的缺陷和損傷,能進(jìn)行自診斷，確定缺陷和損傷部位并進(jìn)行自修復(fù)、自適應(yīng)。智能材料（Intelligentmaterial）（3）抑制振動(dòng)和噪聲

傳感元件對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),驅(qū)動(dòng)元件在微電子系統(tǒng)的控制下準(zhǔn)確地動(dòng)作以改變結(jié)構(gòu)的振動(dòng)狀態(tài)——具有振動(dòng)和噪聲主動(dòng)控制功能的智能結(jié)構(gòu).成功應(yīng)用：減輕交通工具如汽車、飛機(jī)振動(dòng)和噪聲。（5）在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用智能藥物釋放體系——以智能材料為載體材料，根據(jù)病情所引起的化學(xué)物質(zhì)和物理量(信號(hào))的變化自反饋控制藥物釋放的通/斷特性。智能胰島素釋放體系：可感知人體血糖濃度水平并做出反應(yīng)，有效地把糖尿病患者的血糖濃度維持在正常水平。智能材料（Intelligentmaterial）26（6）用于日常生活