功能材料-智能材料

第六章智能材料新型功能材料

NewFunctionalMaterials智能材料第一節(jié)智能材料的定義第二節(jié)金屬系智能材料第三節(jié)無機非金屬系智能材料第四節(jié)高分子系智能材料第五節(jié)智能材料的使用領(lǐng)域第一節(jié)智能材料的定義

一.智能材料的定義所謂智能材料(IntelligentMaterials)就是同時具有感知功能即信號感受功能(傳感器功能)，自己判斷并作出結(jié)論的功能(情報信息處理功能)的材料。因此智能材料必須具備三個基本要素：感知、信息處理和執(zhí)行功能。智能材料的構(gòu)想來源于仿生學(xué)，它的目標就是想研制出一種材料，使它成為具有類似于生物的各種功能的“活”的材料。第一節(jié)智能材料的定義二.智能結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)

智能結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)是把傳感器、驅(qū)動器、光電器件和微處理機等埋在復(fù)合材料中，形成的既能承載又具有某些特定功能的功能性結(jié)構(gòu)材料，即是將不同功能的材料通過不同層次的“復(fù)合”賦予材料多重功能，這就形成所謂智能材料結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)的概念。第一節(jié)智能材料的定義由若干獨立成分組成的一個協(xié)調(diào)的、相互作用的系統(tǒng)。典型智能結(jié)構(gòu)的基本成分為纖維/樹脂基復(fù)合材料。智能結(jié)構(gòu)先進復(fù)合材料智能結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它提供智能結(jié)構(gòu)所需的強度和剛度。傳感器用來監(jiān)測應(yīng)變、位移、溫度、加速度、壓力及其他參數(shù)。第一節(jié)智能材料的定義通信網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)將來自控制系統(tǒng)的指令轉(zhuǎn)換成可控制的作用力施加到結(jié)構(gòu)上去。把傳感器、驅(qū)動器、光電器件和微處理機等連接起來。分析傳感器讀數(shù)，指出所需的輸入控制信號，控制適當?shù)尿?qū)動器運動。驅(qū)動器第一節(jié)智能材料的定義

當前完成智能材料系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的主要材料有形狀記憶材料、壓電材料(含壓電陶瓷、壓電聚合物)、電致磁致伸縮材料、光纖和電流變體、磁流變體等。

智能結(jié)構(gòu)分為主動控制式和被動控制式。第一節(jié)智能材料的定義高級智能結(jié)構(gòu)，具備先進而復(fù)雜的功能，能自動檢測結(jié)構(gòu)的靜力、動力特性，在允許的范圍內(nèi)比較所檢測的結(jié)果，然后進行篩選并確定適當?shù)捻憫?yīng)，以控制不希望出現(xiàn)的動態(tài)特性。主動控制式智能結(jié)構(gòu)低級而簡單，僅僅傳輸傳感器所感受到的信息，如應(yīng)變、位移、溫度、壓力與加速度等。被動控制式第一節(jié)智能材料的定義

三.智能材料的分類

按照組成智能材料的基材來劃分：

(1)金屬系智能材料主要指形狀記憶合金材料(SMA)，形狀記憶合金是一類重要的執(zhí)行器材料，可用其控制振動和結(jié)構(gòu)變形。

(2)無機非金屬系智能材料主要包括壓電陶瓷、電致伸縮陶瓷，電(磁)流變體等。第一節(jié)智能材料的定義

(3)高分子系智能材料由于人工合成高分子材料的品種多，范圍廣，所形成的智能材料因此也極其廣泛，其中智能凝膠、藥物控制釋放體系、壓電聚合物、智能膜等是高分子智能材料的重要體現(xiàn)。

從智能材料的自感知、自判斷和自結(jié)論、自執(zhí)行的角度出發(fā)，分為自感知智能材料(傳感器)、自判斷智能材料(信息處理器)以及自執(zhí)行智能材料(驅(qū)動器)。第一節(jié)智能材料的定義這種材料在電場作用下，體積產(chǎn)生變化。由于高溫可以破壞壓電陶瓷、壓電聚酯薄膜等的壓電特性，因此在制造過程中，必須把溫度保持在居里溫度(200～350℃)以下。(1)壓電體1.傳感器用智能材料電阻應(yīng)變儀是簡單、廉價、應(yīng)用技術(shù)成熟的傳感器。它們一般用于測量制造后的結(jié)構(gòu)表面各點的應(yīng)變。若用同一材料制成絲狀應(yīng)變儀，就能適合自動化生產(chǎn)。(2)應(yīng)變儀(3)光導(dǎo)纖維最有前途的智能結(jié)構(gòu)傳感器。由于光纖直徑小，很容易適應(yīng)復(fù)合材料的自動化生產(chǎn)。此外，光纖埋在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中對結(jié)構(gòu)的強度和剛度幾乎沒有影響。同一個光纖傳感器可起兩個作用，在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)固化時，可用于監(jiān)控固化質(zhì)量，在固化后，可作為應(yīng)變傳感器。第一節(jié)智能材料的定義(1)壓電體驅(qū)動器用壓電體與傳感器用壓電體材料相同，主要適用于高頻和中等行程的控制，可以對智能結(jié)構(gòu)進行主動控制。(2)伸縮性陶瓷可分為電致伸縮性陶瓷和磁致伸縮性陶瓷，它們根據(jù)所加電場和磁場的變化而改變體積。電致伸縮性陶瓷適合能量要求低的高頻和低撞擊應(yīng)用，磁致伸縮性陶瓷對能量要求高。

2.驅(qū)動器用智能材料

第一節(jié)智能材料的定義在電位差作用下，粘度發(fā)生顯著變化。它可以作為空間結(jié)構(gòu)用驅(qū)動器，用于結(jié)構(gòu)減振；填充在復(fù)合材料的直升機旋翼葉片內(nèi)腔中用來控制旋翼剛度，達到減振目的。(4)電流變液理想的驅(qū)動器，通常以細絲狀態(tài)用于智能結(jié)構(gòu)，它主要適用于低能量要求的低頻和高撞擊應(yīng)用。(3)形狀記憶合金第一節(jié)智能材料的定義第二節(jié)金屬系智能材料形狀記憶合金是是一種兼有感知和驅(qū)動功能的新型材料，復(fù)合于普通材料中形成的智能結(jié)構(gòu)材料，會發(fā)揮普通材料和形狀記憶合金的雙重優(yōu)勢。一.形狀記憶合金形狀記憶合金的主要特性：(2)自動進行熱補償，以減小或消除工熱應(yīng)力或主動控制運動件與靜止件之間的間隙；(1)自動改變其幾何外形，以適應(yīng)工作狀態(tài)變化的要求；(3)自動改變構(gòu)件剛度，來進行振動的主動控制或轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的主動控制；(4)測量構(gòu)件中某些特殊的參量等。第二節(jié)金屬系智能材料二.磁致伸縮材料

目前磁致伸縮智能材料的主流是稀土磁致伸縮材料，稀土超磁致伸縮材料是近期才發(fā)展起來的一種新型功能材料。磁致伸縮材料在電磁場的作用下可以產(chǎn)生微變形或聲能，也可以將微變形或聲能轉(zhuǎn)化為電磁能。第二節(jié)金屬系智能材料磁致伸縮大小可以用磁致伸縮系數(shù)λ＝ΔL/L（相對伸縮量）表示。

磁致伸縮智能材料具有磁致伸縮值大、機械響應(yīng)速度快和功率密度高特點，在國防、航空航天和高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。第二節(jié)金屬系智能材料

熱處理是提高磁致伸縮值的有效而主要的方法。理想的熱處理可以將磁致伸縮值提高約24％。如Tb0.3Dy0.7Fe1.9經(jīng)過處理后，磁致伸縮性都有不同程度提高。壓力對材料磁致伸縮的影響也是顯著的。當然除磁致伸縮合金外，也有磁致伸縮性陶瓷，后者對能量要求高。第二節(jié)金屬系智能材料一、智能陶瓷

（一）、壓電陶瓷（二）、電致伸縮陶瓷（三）、形狀記憶陶瓷（四）、生物陶瓷二、電流變體三、電致變色材料第三節(jié)無機非金屬系智能材料第三節(jié)無機非金屬系智能材料一.智能陶瓷（一）壓電陶瓷壓電材料是能夠把機械能轉(zhuǎn)變成電能，反之亦然的材料。表征的主要參數(shù)有：壓電系數(shù)d、電壓系數(shù)g和機電耦合系數(shù)k。目前研究的智能陶瓷主要有壓電陶瓷、電致伸縮陶瓷、形狀記憶陶瓷、生物陶瓷等。

陶瓷通常不具有壓電效應(yīng)，但是陶瓷的主晶相若是鐵電體，就能呈現(xiàn)出壓電效應(yīng)。因此，鐵電陶瓷經(jīng)過極化處理后就變成壓電陶瓷。

鋯鈦酸鉛Pb(Zr,Ti)O3(PZT)陶瓷具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，多晶體極化后屬6mm點群。由于它的高機電耦合系數(shù)和易于改性，在機電傳感器中占有極大的市場。

壓電陶瓷PZT是高精度、高速驅(qū)動器所必須的材料，應(yīng)用于各種光跟蹤系統(tǒng)等。第三節(jié)無機非金屬系智能材料

(二)電致伸縮陶瓷電致伸縮陶瓷是利用電致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生微小應(yīng)變并能由電場非常精確控制的陶瓷。以鈮鎂酸鉛Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)為代表的一大類馳豫型鐵電陶瓷，在相當寬的溫度范圍內(nèi)具有很大的電致伸縮效應(yīng)，應(yīng)變量達到10-3以上，拓寬了電致伸縮效應(yīng)的應(yīng)用。第三節(jié)無機非金屬系智能材料(三)形狀記憶陶瓷同時具有鐵彈性和鐵電性的陶瓷材料有很好的形狀記憶效應(yīng)。鐵彈性指某些電介質(zhì)材料在一定溫度范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線相似于鐵磁體的磁滯回線特征的性能。鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)陶瓷是一種重要的鐵電－鐵彈材料，具有形狀記憶效應(yīng)。第三節(jié)無機非金屬系智能材料生物陶瓷中研究的重點是羥基磷灰石(HAP)材料。它是自然骨和牙中主要的無機材料組分，具有良好的生物相容性。由于成型加工性差，目前常與有機材料制成復(fù)合材料，做骨填充及牙科材料。(四)生物陶瓷第三節(jié)無機非金屬系智能材料二.電流變體1.定義電流變液是粒徑為微米級的可極化粒子分散于絕緣油中形成的一種懸浮液。在電場作用下，由于粒子和絕緣油的介電常數(shù)不匹配，粒子便會發(fā)生極化，沿電場方向形成粒子鏈或柱，使流體的粘度顯著提高，甚至發(fā)生液固轉(zhuǎn)變。這種在電場作用下，流變性能的迅速可逆變化稱為電流變效應(yīng)。第三節(jié)無機非金屬系智能材料1947年，一位叫溫斯洛的美國人發(fā)現(xiàn)了該現(xiàn)象。

2.電流變液的組成以及穩(wěn)定性

從材料的角度來看，性能優(yōu)良的電流變液應(yīng)該具有以下特點：(1)導(dǎo)電性低、消耗功率小和介電擊穿電壓高；(2)工作溫度范圍寬；(3)性能穩(wěn)定、不沉降；(4)開/關(guān)特性好；(5)響應(yīng)時間快；(6)不通電時，粘度盡可能小。第三節(jié)無機非金屬系智能材料(1)電流變液的組成a.分散相：常用的有活性硅膠以及CoO等氧化物。b.分散介質(zhì)：分散介質(zhì)應(yīng)滿足下面的要求：高沸點、低凝固點，低粘度，高電阻率、高介電強度，高密度，化學(xué)穩(wěn)定性好。c.添加劑：電流變液性能提高的關(guān)鍵是在添加劑的使用上。常用的添加劑有水、二甲亞砜、乙二醇等。第三節(jié)無機非金屬系智能材料

a.使分散介質(zhì)荷分散相的密度相匹配。因為分散相密度一般比較大，如果能找到密度大的分散介質(zhì)，其毒性也大，同時也不可能嚴格的使密度相等；但是難以做到所有溫度下都匹配。

b.對分散相表面改性或添加適當?shù)谋砻婊钚詣?。為避免增大體系的導(dǎo)電性，一般使用非離子表面活性劑。

(2)體系的穩(wěn)定性電流變液為一種懸浮體系，較易聚沉，因此要做到保持其穩(wěn)定性同時又具有較大的電流變性質(zhì)，一般采可以用兩種方法。第三節(jié)無機非金屬系智能材料3.應(yīng)用由于電流變材料的快速電場響應(yīng)性，可以用于振動控制、自動控制、扭矩傳輸、沖擊控制等方面。a.用作汽車制造業(yè)中的傳動裝置和懸掛裝置。用電流變材料制備的離合器，通過電壓控制離合程度，可實現(xiàn)無級可調(diào)，易于用計算機控制。b.電流變材料還可以用作阻尼裝置、防震裝置，如車用防震器、精密定位阻尼器等。c.電流變材料也可看作液體閥，用于機械手臂等的控制中。第三節(jié)無機非金屬系智能材料

電致變色的原理是在外加電場作用下，材料由于電子、離子的雙注入導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或價態(tài)發(fā)生可逆變化，進而調(diào)節(jié)材料的透過與反射特性，表現(xiàn)為材料顏色的變化。三、電致變色材料

電致變色器件通常由多層結(jié)構(gòu)組成，即透明電極/電致變色薄膜/離子儲備層/電極。

第三節(jié)無機非金屬系智能材料當兩組電極之間建立電場時，離子由離子儲備層經(jīng)過離子導(dǎo)體在電致變色膜中發(fā)生注入和抽出，從而導(dǎo)致電致變色薄膜的光學(xué)性能發(fā)生變化。

無機電致變色材料有NiO、

-WO3。近年來利用薄膜材料的電致變色特性制造了“電開關(guān)”自動控制靈巧窗，用于建筑采光等。第三節(jié)無機非金屬系智能材料Internet一、藥物控制釋放體系（一）、程序式藥物釋放體系（二）、智能式藥物釋放體系二、智能凝膠（一）、響應(yīng)水凝膠（二）、智能凝膠的設(shè)計（三）、凝膠的應(yīng)用前景第四節(jié)高分子系智能材料三、其他高分子系智能材料（一）、形狀記憶聚合物(SMP)（二）、聚合物電流變體（三）、聚合物電致變色材料第四節(jié)高分子系智能材料

一.藥物控制釋放體系

(一)程序式藥物釋放體系程序式藥物釋放體系就是指藥物釋放不受外界環(huán)境變化的影響，釋放藥物的速率、滯后時間由自身的結(jié)構(gòu)決定。藥物釋放時間的控制方法有利用聚合物溶蝕速度控制和利用藥物在聚合物的擴散釋放控制。1.擴散控制2.化學(xué)反應(yīng)控制3.溶劑活化體系控制藥物被做成膠囊，由聚合物網(wǎng)絡(luò)密度漲落的間隙擴散、滲出。藥物也可以借助聚合物的生物降解釋放得到控制。藥片被半透膜包圍，膜上用單束激光穿孔，外面的溶劑、水以恒速穿過膜，進入藥片，驅(qū)使藥物以恒速穿出激光孔。程序式藥物釋放體系(二)智能式藥物釋放體系智能式藥物釋放體系是根據(jù)生理和治療需要，隨時間、空間來調(diào)節(jié)釋放程序，它不僅具有一般控制釋放體系的優(yōu)點，而且最重要的是能根據(jù)病灶信號而自反饋控制藥物脈沖釋放，從而達到藥物控制釋放的智能化目的。

1.外部調(diào)節(jié)式藥物脈沖釋放體系

2.自調(diào)節(jié)式智能藥物釋放體系3.靶向藥物釋放體系分類在這個體系中，外部刺激的信號主要有光、熱、pH、電、磁、超聲波等。人體在發(fā)病時就會產(chǎn)生某些特殊的信號，根據(jù)自身產(chǎn)生的這些信號來控制藥物的釋放，真正做到需要時給藥，不需要時自動停藥的智能藥物釋放體系。靶向制劑就是利用特異性的載體，把藥物或其他具有殺傷腫瘤細胞的活性物質(zhì)有選擇性地運送到病灶部位，以提高療效，降低毒副反應(yīng)的制劑。分為:主動靶向和被動靶向。

二.智能凝膠

凝膠是由液體與高分子網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成，由于液體與高分子網(wǎng)絡(luò)的親和性，液體被高分子網(wǎng)絡(luò)封閉，失去流動性。用凝膠材料構(gòu)成的仿生系統(tǒng)能感知周圍環(huán)境的變化，并作出響應(yīng)。因此凝膠已經(jīng)引起了人們的高度重視。

凝膠按來源可分為天然凝膠和合成凝膠，根據(jù)高分子網(wǎng)絡(luò)里所含有的液體可分為水凝膠與有機凝膠，根據(jù)高分子交聯(lián)方式可分為化學(xué)凝膠與物理凝膠等。第四節(jié)高分子系智能材料在外界條件，如pH值、溫度、光、電場、離子強度、溶劑組成等的刺激下，能發(fā)生膨脹與收縮，這種膨脹有時候能達到幾百甚至幾千倍。第四節(jié)高分子系智能材料智能凝膠(一)響應(yīng)水凝膠1.pH響應(yīng)凝膠2.溫敏性凝膠3.電場響應(yīng)凝膠第四節(jié)高分子系智能材料對不同刺激發(fā)生響應(yīng)的凝膠1.pH響應(yīng)凝膠第四節(jié)高分子系智能材料具有pH響應(yīng)性的凝膠，一般均是通過交聯(lián)形成大分子網(wǎng)絡(luò)。當pH值變化時，水凝膠體積隨之變化。水凝膠在高于某一溫度時發(fā)生收縮，而低于這一溫度時，又迅速溶脹，此溫度稱為水凝膠的轉(zhuǎn)變溫度、濁點。一般解釋為，當溫度升高時，疏水相相互作用增強，使凝膠收縮，而溫度降低，疏水相間相互作用減弱，使凝膠溶脹，即所謂的熱縮凝膠。第四節(jié)高分子系智能材料

2.溫敏性凝膠

第四節(jié)高分子系智能材料3.電場響應(yīng)凝膠大部分凝膠的高分子網(wǎng)絡(luò)都帶有電荷，將一塊高度吸水膨脹的水凝膠放在一對電極之間，然后加上適當?shù)闹绷麟妷?，凝膠將會收縮并放出水分。帶正電的凝膠在電場下，水分從陽極放出，否則從陰極放出。如果將在電場下收縮的凝膠放入水中，則又會膨脹到原來大小。(二)智能凝膠的設(shè)計第四節(jié)高分子系智能材料將一些具有特殊效應(yīng)或功能的基團等接枝到聚合物的側(cè)鏈或聚合物的一端或兩端上，是構(gòu)成智能聚合物的最基本的思想。

一般來說，人工合成的高分子水凝膠的構(gòu)造均呈無定形狀態(tài)，沒有規(guī)則，對外部環(huán)境的刺激反應(yīng)遲鈍，沒有協(xié)同性。人工合成構(gòu)造規(guī)則的凝膠，是賦予凝膠“智能”的基礎(chǔ)。在高分子側(cè)鏈上導(dǎo)入具有結(jié)晶能力的官能基，可以得到帶有規(guī)則構(gòu)造的凝膠。這樣的凝膠在溶劑、溫度、pH變化下產(chǎn)生可逆的有序無序構(gòu)造變化。這種變化是相變過程，因此反應(yīng)快、效率高。第四節(jié)高分子系智能材料(三)凝膠的應(yīng)用前景

利用凝膠的pH、溫度、電場等的不同響應(yīng)特性，如果將藥物埋植于凝膠中，就可以通過調(diào)節(jié)pH、溫度等實現(xiàn)藥物的控制釋放。

如果將電解質(zhì)凝膠在外加壓力下產(chǎn)生的靜電能取出來，凝膠可以成為壓力傳感器而使用。可以實現(xiàn)像人手指那樣的人工觸角系統(tǒng)。利用凝膠在外部環(huán)境刺激下的變形，人們設(shè)想出各種各樣的化學(xué)能機械能轉(zhuǎn)變系統(tǒng)，例如人造肌肉模型、化學(xué)閥、藥物釋放系統(tǒng)等。第四節(jié)高分子系智能材料三.其他高分子系智能材料(一)形狀記憶聚合物(SMP)

SMP不僅具有變形量大、賦形容易、形狀響應(yīng)溫度便于調(diào)整、保溫、絕緣性好等特點，而且不銹蝕、易著色、可印刷、質(zhì)輕價廉等特點。第四節(jié)高分子系智能材料根據(jù)形狀記憶回復(fù)原理，SMP可分為熱致形狀記憶聚合物、電致形狀記憶聚合物、光致形狀記憶聚合物、化學(xué)感應(yīng)形狀記憶聚合物等。優(yōu)點：費用低、光學(xué)質(zhì)量好、顏色轉(zhuǎn)換快、循環(huán)可逆性好。通常人們比較感興趣的共軛高聚物電色材料有聚苯胺和一些五元雜環(huán)化合物的聚合物及它們的衍生物。(三)聚合物電致變色材料采用聚合物顆粒的電流變體可以克服無機顆粒堅硬、易于將金屬電極磨損、易使電路短路等缺點。聚合物顆?？梢允蔷垭娊赓|(zhì)、吸附離子的聚合物或聚合物半導(dǎo)體。(二)聚合物電流變體第四節(jié)高分子系智能材料聚合物顏色氧化態(tài)/還原態(tài)響應(yīng)時間

/ms穩(wěn)定性循環(huán)次數(shù)聚苯胺聚吡咯聚噻吩藍、紫色/淺黃色棕黑色/淡黃色藍色/桔紅色201501501062×104空氣敏感106對空氣不穩(wěn)定幾種典型電致變色共軛高聚物的特征

以共軛高聚物為基的復(fù)合型電致變色材料有兩大類：第一類是由二種電致變色材料復(fù)合而成，如將共軛高聚物電致變色材料與某些無機電致變色材料復(fù)合。第二類電致變色復(fù)合材料是將共軛高聚物與有機染料或顏料結(jié)合起來。第四節(jié)高分子系智能材料

1、在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用

2、智能材料與住宅智能化

3、與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)相關(guān)聯(lián)的智能材料第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域

智能材料用于軍事，是隨著智能材料的發(fā)展不斷發(fā)展的一個領(lǐng)域。1、在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用智能材料結(jié)構(gòu)不僅象一般功能材料一樣可以承受載荷，而且它還具有了其他功能材料所不具備的功能，即能感知所處的內(nèi)外部環(huán)境變化，并能通過改變其物理性能或形狀等做出響應(yīng)，借此實現(xiàn)自診斷、自適應(yīng)、自修復(fù)等功能。第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域智能材料在軍事應(yīng)用中具有很大潛力，它的研究、開發(fā)和利用，對未來武器裝備的發(fā)展將產(chǎn)生重大影響。目前，在各種軍事領(lǐng)域中，智能材料的應(yīng)用主要涉及到以下幾個方面：第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域（1）智能蒙皮作為智能傳感元件的光纖用于飛機機翼的智能蒙皮中；在武器平臺的蒙皮中植入傳感元件、驅(qū)動元件和微處理控制系統(tǒng)制成的智能蒙皮，可用于預(yù)警、隱身和通信。第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域目前美國在智能蒙皮方面的研究包括：美國彈道導(dǎo)彈防御局為導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星研制含有多種傳感器的智能蒙皮；美國海軍則重點研究艦艇用智能蒙皮，以提高艦艇的隱身性能。（2）結(jié)構(gòu)監(jiān)測和壽命預(yù)測

智能結(jié)構(gòu)可用于實時測量結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)變、溫度、裂紋，探測疲勞和受損傷情況，從而能夠?qū)Y(jié)構(gòu)進行監(jiān)測和壽命預(yù)測。第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域例如，采用光纖傳感器陣列和聚偏氟乙烯傳感器的智能結(jié)構(gòu)可對機翼、機架以及可重復(fù)使用航天運載器進行全壽命期實時監(jiān)測、損傷評估和壽命預(yù)測；空間站等大型在軌系統(tǒng)采用光纖智能結(jié)構(gòu)，可實時探測由于交會對接碰撞、隕石撞擊或其他原因引起的損傷，對損傷進行評估，實施自診斷。第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域正在研究的自診斷智能結(jié)構(gòu)技術(shù)有：

光纖傳感器自診斷技術(shù)；可以測量裂紋的“聲音”傳感器自診斷技術(shù)；可監(jiān)測復(fù)合材料層裂的傳感器自診斷技術(shù)等。2、智能材料與住宅智能化未來的住宅可能是這樣的：墻壁可以隨心所欲的變換顏色；椅子可以隨人體不同的需要改變溫度和形狀；一切的電器都是觸摸式的，永遠不會再有觸電的危險；可視電話帶有傳感功能；……。第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域

隨著智能材料的發(fā)展，尤其是毫微塑料設(shè)想的提出，有可能設(shè)計出智能化住宅。雖然目前還處于設(shè)想階段，但是已經(jīng)開始著手進行研究，并且必然將在不久的將來成為現(xiàn)實。幾種未來的智能產(chǎn)品如下：第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域（1）多功能磚（2）食物器皿（3）座椅（4）智能材料的兩種抗癌應(yīng)用（1）多功能磚

多功能磚用來構(gòu)建整個房屋的結(jié)構(gòu)單元，這種結(jié)構(gòu)單元具有變通性和智能性。這種多功能磚主要由以下三個分層構(gòu)成：第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域第一層是功能層，能感受來自周圍的聲能、熱能、光能，并能控制這些能量的輸出，如果是內(nèi)墻壁磚，還能控制和改變墻的功能第二層是通訊層，能為居住者提供內(nèi)外通信聯(lián)系的通道第三層是輸送通道，可以用來輸送水和其它材料。面膜在磚材的最上層，它也具有多功能性。如壁膜可以使墻壁產(chǎn)生不同的色彩和圖案；傳感膜可以接收聲波、熱能和可見光并予以減弱或增強；

地膜可產(chǎn)生耐久的色彩和圖案；

界面膜可連接內(nèi)外通信線路。第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域住戶還可以挑選合適的帶“面膜”的磚材。另外，面膜的設(shè)置及其構(gòu)形并不是一成不變的，而是很容易剝離并換上新的面膜。智能調(diào)光玻璃智能遮陽蓬第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域在未來的廚房里不會看到傳統(tǒng)的碗碟。在毫微塑料的桌面上，旋轉(zhuǎn)的碗不僅能測知食物的存在，而且可以根據(jù)用戶的需要自動形成各種形狀的碟子，供準備、烹調(diào)和上菜時使用。并且，這種盛食物的碗還具有保溫和在不使用冰箱的情況下保鮮的功能。第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域（2）食物器皿用毫微塑料制作的坐椅不僅功能將大大增加，而且也將增加舒適程度。使用毫微塑料能改變椅座面的柔韌性和彈性，也可以形成各種型式的椅座面。如果出于美學(xué)的考慮，或是便于人們?nèi)胱驈淖沃姓酒?，毫微塑料也可以形成所需的任何圖案或結(jié)構(gòu)，還能改變座椅本身的結(jié)構(gòu)。第五節(jié)智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域（3）座椅由于不同年齡段的人對溫度舒適性的要求有很大區(qū)別，這種座椅還可以隨心所欲地升溫和降溫。它甚至還對人們喜愛的舒適溫度具有記憶功能。

智能椅根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)傳熱方向第五節(jié)