智能材料综述 2011012460 孟雨辰 摘要
本文综述了智能材料分类、应用及结构的相关问题。阐述了智能材料的基本概念、分类方法和基本功能:描述了智能材料的结构特征、功能特征和智能特征 。智能材料的研究内容十分丰富,涉及许多前沿学科和高新技术,应用领域十分广阔。智能材料结构系统的研究应用必将把人类社会文明推向一个新的高度 。
1智能材料分类
智能材料的分类方法有很多种。根据材料的来源,智能材料包括金属系智能材料、非金属系智能材料以及高分子系智能材料。
金属系智能材料
金属材料因强度大、耐热且耐腐蚀,常在航空航天和原子能工业中用作结构材料。金属材料在作用过程 中会产生疲劳龟裂及蠕变变形而损伤。期望金属系智 能结构材料不但可以检测自身的损伤,而且可将其抑制,具有自我修复功能,从而确保结构物的可靠性。目前研究和开发的金属系智能材料主要有以下两类。
1.形状记忆合金
形状记忆合金是利用应力和温度诱发相变的机理来实现形状记忆功能的一类材料。其特点是:将已在高温下定型的形状记忆合金,置于低温或常温下使其产生塑性变形,当环境温度升高到临界温度(相变温度) 时,合金变形消失并可恢复到定型时的原始状态。
2.形状记忆复合材料
形状记忆高分子聚合物是指具有初始形状,经行变并固定之后,可以通过加热等方法改变外部条件,使其恢复初始形状的聚合物。这类形状记忆复合功能元件可与金属、高分子材料及混凝土等各种复合材料组成机敏结构材料.
非金属系智能材料
非金属智能材料的初步智能性是考虑局部可吸收外力以防材料整体破坏。近几年来,以下几类非金属系智能材料发展较快:
1.电(磁) 致流变流体材料
电致流变流体材料和磁致流变流体材料都是智能系统与机构中执行器的主选材料,由于它们具有响应快速、连续可调、能耗低等优点,故其应用无疑会给许多新技术和新学科的发展带