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1、智能材料與智能結構講稿1材料的分類.按晶體結構分：晶體材料、非晶材料.按成份分：金屬材料、非金屬材料、高分子材料.按導電性分：導體、半導體、絕緣體.按尺寸分：納米材料、薄膜材料、塊體材料.按功能分：結構材料、功能材料（聲、光、電、磁）221世紀初的材料科學技術信息功能材料仍是最活躍的領域信息材料：信息獲取、傳輸、轉換、存儲、顯示或控制所需材料新能源材料的研究將加速可再生能源的開發(fā)新能源材料：實現(xiàn)新能源的轉化和利用以及發(fā)展新能源技術所需的關鍵材料（儲氫電極合金、鋰離子電池材料、太陽能電池材料環(huán)境材料將日益受到重視環(huán)境材料是具有滿意的使用性能同時
2、又被賦予優(yōu)異的環(huán)境協(xié)調性的材料。對環(huán)境污染小、再生利用率高321世紀初的材料科學技術高性能結構材料的研究和開發(fā)是永恒的主題高比強度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕、抗磨損納米材料將成為21世紀初最為活躍的領域生物材料將有很大的發(fā)展人體的相容性，人體器官421世紀是智能材料時代.1.材料科學與技術已為智能材料的誕生奠定了基礎。先進復合材料（層合板、三維及多維編織）的出現(xiàn)，使傳感器、驅動器合微電子控制系統(tǒng)等復合或集成成為可能，也能與結構融合并組裝成一體。復合材料時代為智能材料的出現(xiàn)奠定了基礎。.2.對功能材料特性的綜合探索【如材料的機電（即機械能——電
3、能的互相轉換）耦合特性、熱機耦合特性等】及微電子技術、計算機技術的飛速發(fā)展，為智能材料所涉及的材料的耦合特性的利用、信息處理和控制打下了基礎。.3.軍事需求與工業(yè)界的介入使智能材料與結構更具有挑戰(zhàn)性、競爭性和保密性，使它成為高技術、多學科綜合交叉的研究熱點，而且也加速了它的實用化進程。.4.設計理念的變革，人類對安全性及舒適性的要求越來越高，應用前景廣闊。5智能材料定義.智能材料就是指模仿生命系統(tǒng)，具有感知環(huán)境（包括內環(huán)境和外環(huán)境）刺激，并能實時地改變自身的一種或多種性能參數(shù)，作出所期望的，能與變化后的環(huán)境相適應的復合材料或材料的復合。智能材
4、料要求材料體系集感知、驅動和信息處理于一體，形成類似生物材料那樣的具有智能屬性的材料。.智能性材料應該滿足下列條件：（一）材料特性隨著使用環(huán)境條件的變化而變化，其變化方向對人類來說是有利的。（二）材料特性變化之能源，不是來自于材料之外而是來自于材料本身。.智能材料是一個開放系統(tǒng)，它需要不斷從外界環(huán)境輸入能量或（和）物質來動態(tài)調節(jié)對外界的適應能力，以維持其類似于生物體的活性.智能材料具有對環(huán)境的判斷和自適應功能；具有自診斷功能；具有自修復功能；具有自增殖功能6智能材料.人工合成的智能型復合材料稱為智能材料，也稱為機敏材料。根據(jù)響應方式不同，機敏
5、材料可以分為主動控制式和被動控制式兩種：1主動控制式機敏材料具有先進和復雜的功能，可自動檢測材料的動力和靜力，在允許范圍內比較測定結果，經過篩選確定適當?shù)捻憫?，控制不希望出現(xiàn)的動態(tài)特性。2被動控制式機敏材料只能傳輸傳感器所感受到的信息（如位移、應變、溫度、壓力、加速度等），這種機敏材料的結構簡單，屬于低級智能材料。智能材料并非一定是專門研制的一種新型材料，大多是根據(jù)需要選擇兩種或者多種不同的材料按照一定的比例以某種特定的方式復合起來，或者是材料集成，即在所使用的材料構件中埋入某種功能材料或器件，使這種新組合材料具有某種或多種機敏特性甚至智能化
6、。7智能材料的內涵：１．具有感知功能，能夠檢測并且可以識別外界（或者內部）的刺激強度，如電、光、熱、應力、應變、化學、核輻射等；小鳥感知到氣流的變化，所以它的翅膀作出調整以適應這種變化，作為智能材料也必須具有２．具有信息傳輸功能，能夠按照設定的優(yōu)化方式選擇和控制響應具有驅動功能，能夠響應外界變化；小鳥的翅膀作出調整，是為了節(jié)能，作出的動作是對它有利的。同樣，智能材料隨著使用環(huán)境條件的變化而變化，其變化方向對人類來說是有利的。小鳥是隨著風而動，由風的變化而變化，也就是說它的反應非常靈敏、及時、恰當。對于智能材料來說也是這樣３．具有對環(huán)境變化作出
7、響應及執(zhí)行的功能４．反應比較靈敏、及時和恰當否則，就失去了其智能特性。５．當外部刺激消除后，能夠迅速恢復到原始狀態(tài)材料必須具備的兩個要點，就是它的使用性和經濟性，當外界的刺激消除后，智能材料必須能夠復原，否則它的造價將是非常昂貴，失去了作為材料的條件。所以8智能材料的特征（1）傳感功能（Sensor）能夠感知外界或自身所處的環(huán)境條件，如負載、應力、應變、振動、熱、光、電、磁、化學、核輻射等的強度及其變化。（2）反饋功能（Feedback）可通過傳感網絡，對系統(tǒng)輸入與輸出信息進行對比，并將其結果提供給控制系統(tǒng)。（3）信息識別與積累功能能夠識別傳
8、感網絡得到的各類信息并將其積累起來。（4）響應功能能夠根據(jù)外界環(huán)境和內部條件變化，適時動態(tài)地作出相應的反應，并采取必要行動。用智能材料制成的飛機機翼，就可以像魚尾巴
