智能復(fù)合材料

1、智能復(fù)合材料復(fù)材09032630號定義：定義： 智能復(fù)合材料智能復(fù)合材料(Intelligent CM, Smart Materials)與結(jié)與結(jié)構(gòu)是在復(fù)合材料基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，它是構(gòu)是在復(fù)合材料基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，它是一種由一種由傳感器、信息處理器和功能驅(qū)動器傳感器、信息處理器和功能驅(qū)動器等部分構(gòu)成的等部分構(gòu)成的新型復(fù)合材料。不同于結(jié)構(gòu)材料和功能材料，它能通過新型復(fù)合材料。不同于結(jié)構(gòu)材料和功能材料，它能通過自身的感知，獲取外界信息，作出判斷和處理，發(fā)出指自身的感知，獲取外界信息，作出判斷和處理，發(fā)出指令，具有執(zhí)行和完成功能，所以單一材料不可能實現(xiàn)，令，具有執(zhí)行和完成功能

2、，所以單一材料不可能實現(xiàn)，往往要由多種材料組元復(fù)合構(gòu)成。智能復(fù)合材料是信息往往要由多種材料組元復(fù)合構(gòu)成。智能復(fù)合材料是信息科學(xué)融入材料科學(xué)的產(chǎn)物。科學(xué)融入材料科學(xué)的產(chǎn)物。 智能材料的構(gòu)想來源于仿生（仿生就是模仿大自智能材料的構(gòu)想來源于仿生（仿生就是模仿大自然中生物的一些獨特功能制造人類使用的工具，如模然中生物的一些獨特功能制造人類使用的工具，如模仿蜻蜓制造飛機等等），它的目標(biāo)就是想研制出一種仿蜻蜓制造飛機等等），它的目標(biāo)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材料，使它成為具有類似于生物的各種功能的“活活”的材料。因此智能材料必須具備的材料。因此智能材料必須具備這這三個基本要素

3、。但是現(xiàn)有的材料一般比較單一，難以三個基本要素。但是現(xiàn)有的材料一般比較單一，難以滿足智能材料的要求，所以智能材料一般由兩種或兩滿足智能材料的要求，所以智能材料一般由兩種或兩種以上的材料復(fù)合構(gòu)成一個智能材料系統(tǒng)。這就使得種以上的材料復(fù)合構(gòu)成一個智能材料系統(tǒng)。這就使得智能材料的設(shè)計、制造、加工和性能結(jié)構(gòu)特征均涉及智能材料的設(shè)計、制造、加工和性能結(jié)構(gòu)特征均涉及到了材料學(xué)的最前沿領(lǐng)域，使到了材料學(xué)的最前沿領(lǐng)域，使智能材料代表了材料科智能材料代表了材料科學(xué)的最活躍方面和最先進(jìn)的發(fā)展方向?qū)W的最活躍方面和最先進(jìn)的發(fā)展方向。智能材料的特征智能材料的特征因為設(shè)計智能材料的兩個指導(dǎo)思想是因為設(shè)計智能材料的兩個指導(dǎo)

4、思想是材料的多功能復(fù)合材料的多功能復(fù)合和和材料材料的仿生設(shè)計的仿生設(shè)計，所以智能材料系統(tǒng)具有或部分具有如下的智能功能和，所以智能材料系統(tǒng)具有或部分具有如下的智能功能和生命特征：生命特征：（1）傳感功能（）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、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、熱、光、電、磁、化學(xué)、核輻射等的強度及其變化。振動、熱、光、電、磁、化學(xué)、核輻射等的強度及其變化。（2）反饋功能（）反饋功能（Feedback）可通過傳感網(wǎng)絡(luò)，對系統(tǒng)輸入與輸出信息進(jìn)行對比，并將其結(jié)可通過傳感網(wǎng)絡(luò)，對系統(tǒng)輸入與輸出信息進(jìn)行對比，并將其結(jié)果提供

5、給控制系統(tǒng)。果提供給控制系統(tǒng)。（3）信息識別與積累功能）信息識別與積累功能能夠識別傳感網(wǎng)絡(luò)得到的各類信息并將其積累起來。能夠識別傳感網(wǎng)絡(luò)得到的各類信息并將其積累起來。 （4）響應(yīng)功能）響應(yīng)功能能夠根據(jù)外界環(huán)境和內(nèi)部條件變化，適時動態(tài)地作出相能夠根據(jù)外界環(huán)境和內(nèi)部條件變化，適時動態(tài)地作出相應(yīng)的反應(yīng)，并采取必要行動。應(yīng)的反應(yīng)，并采取必要行動。 （5）自診斷能力（）自診斷能力（Self-diagnosis）能通過分析比較系統(tǒng)目前的狀況與過去的情況，對諸如能通過分析比較系統(tǒng)目前的狀況與過去的情況，對諸如系統(tǒng)故障與判斷失誤等問題進(jìn)行自診斷并予以校正。系統(tǒng)故障與判斷失誤等問題進(jìn)行自診斷并予以校正。 （6）

6、自修復(fù)能力（）自修復(fù)能力（Self-recovery）能通過自繁殖、自生長、原位復(fù)合等再生機制，來修補能通過自繁殖、自生長、原位復(fù)合等再生機制，來修補某些局部損傷或破壞。某些局部損傷或破壞。 （7）自調(diào)節(jié)能力（）自調(diào)節(jié)能力（Self-adjusting）對不斷變化的外部環(huán)境和條件，能及時地自動調(diào)整自身對不斷變化的外部環(huán)境和條件，能及時地自動調(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)化方式對外界變化作出恰如其分的響應(yīng)。系統(tǒng)始終以一種優(yōu)化方式對外界變化作出恰如其分的響應(yīng)。 分類：分類： 復(fù)合材料智能結(jié)構(gòu)分為復(fù)合材

7、料智能結(jié)構(gòu)分為被動控制式和主動控制式被動控制式和主動控制式兩類。兩類。 被動控制式智能結(jié)構(gòu)低級而簡單（亦稱為機敏結(jié)構(gòu)），被動控制式智能結(jié)構(gòu)低級而簡單（亦稱為機敏結(jié)構(gòu)），只傳輸傳感器感受到的信息，如應(yīng)變、位移、溫度、壓力只傳輸傳感器感受到的信息，如應(yīng)變、位移、溫度、壓力和加速度等，結(jié)構(gòu)與電子設(shè)備相互獨立。和加速度等，結(jié)構(gòu)與電子設(shè)備相互獨立。 主動控制式是一種智能化結(jié)構(gòu)，具有先進(jìn)而復(fù)雜的功主動控制式是一種智能化結(jié)構(gòu)，具有先進(jìn)而復(fù)雜的功能，能主動檢測結(jié)構(gòu)的靜力、動力等特性，比較檢測結(jié)果，能，能主動檢測結(jié)構(gòu)的靜力、動力等特性，比較檢測結(jié)果，進(jìn)行篩選并確定適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，控制不希望出現(xiàn)的動態(tài)特性。進(jìn)行篩選并

8、確定適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，控制不希望出現(xiàn)的動態(tài)特性。智能復(fù)合材料的構(gòu)成：智能復(fù)合材料的構(gòu)成： (1 )基體材料基體材料 基體材料主要起承受載荷的作用基體材料主要起承受載荷的作用 ,一般選用輕質(zhì)材一般選用輕質(zhì)材料料 ,其中高分子材料因重量輕、耐腐蝕等優(yōu)點而受到其中高分子材料因重量輕、耐腐蝕等優(yōu)點而受到人們的重視。也可選用金屬材料人們的重視。也可選用金屬材料 ,尤其以輕質(zhì)有色合尤其以輕質(zhì)有色合金為主。金為主。(2 )傳感器部分傳感器部分(敏感材料敏感材料) 傳感器部分由具有感知能力的敏感材料構(gòu)成。它的傳感器部分由具有感知能力的敏感材料構(gòu)成。它的主要作用是感知環(huán)境的變化主要作用是感知環(huán)境的變化 ,如溫度、壓力

9、、應(yīng)力、電如溫度、壓力、應(yīng)力、電磁場等磁場等 ,并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號。這種材料有并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號。這種材料有形狀記形狀記憶合金、壓電材料、光纖、磁致伸縮材料、致伸憶合金、壓電材料、光纖、磁致伸縮材料、致伸縮材料、電致變色材料、電致粘流體、磁致粘流體、縮材料、電致變色材料、電致粘流體、磁致粘流體、液晶材料、功能梯度材料和功能塑料合金液晶材料、功能梯度材料和功能塑料合金。(3 )驅(qū)動器部分驅(qū)動器部分 構(gòu)成驅(qū)動器部分的驅(qū)動材料如形狀記憶合金、磁致伸縮材料、致伸縮材構(gòu)成驅(qū)動器部分的驅(qū)動材料如形狀記憶合金、磁致伸縮材料、致伸縮材料、電致伸縮材料等。在一定的條件下可產(chǎn)生較大的應(yīng)變和應(yīng)力料、電致伸縮

10、材料等。在一定的條件下可產(chǎn)生較大的應(yīng)變和應(yīng)力 ,從而起到響從而起到響應(yīng)和控制的作用。可以根據(jù)溫度、電（磁）場等的變化而改變其形狀、尺寸、應(yīng)和控制的作用?？梢愿鶕?jù)溫度、電（磁）場等的變化而改變其形狀、尺寸、位置、剛性、自然頻率、阻尼以及其它一些力學(xué)特征，因而可具有對環(huán)境的自位置、剛性、自然頻率、阻尼以及其它一些力學(xué)特征，因而可具有對環(huán)境的自適應(yīng)功能。適應(yīng)功能。(4)信息處理器部分信息處理器部分 信息處理器部分是智能復(fù)合材料的最核心部分。隨著高度集成的硅晶技信息處理器部分是智能復(fù)合材料的最核心部分。隨著高度集成的硅晶技術(shù)的發(fā)展術(shù)的發(fā)展 ,信息處理器也變得越來越小信息處理器也變得越來越小 ,這就為將

11、信息處理器復(fù)合進(jìn)智能復(fù)這就為將信息處理器復(fù)合進(jìn)智能復(fù)合材料提供了良好的條件。合材料提供了良好的條件。 目前，在各種軍事領(lǐng)域中，智能材料的應(yīng)用主目前，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：要涉及到以下幾個方面：智能蒙皮智能蒙皮例如光纖作為智能傳感元件用于飛機機翼的智能蒙例如光纖作為智能傳感元件用于飛機機翼的智能蒙皮中，或者在武器平臺的蒙皮中植入傳感元件、驅(qū)動元皮中，或者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。身和通信。 目前美國在智能蒙皮方面的研究包括：美國彈道導(dǎo)目前美國在智

12、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)星和天基防御系統(tǒng)空間平臺研制彈防御局為導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星和天基防御系統(tǒng)空間平臺研制含有多種傳感器的智能蒙皮；美空軍萊特實驗室進(jìn)行的含有多種傳感器的智能蒙皮；美空軍萊特實驗室進(jìn)行的結(jié)構(gòu)化天線（即把天線與蒙皮結(jié)構(gòu)融合在一起）研究；結(jié)構(gòu)化天線（即把天線與蒙皮結(jié)構(gòu)融合在一起）研究；美海軍則重點研究艦艇用智能蒙皮，以提高艦艇的隱身美海軍則重點研究艦艇用智能蒙皮，以提高艦艇的隱身性能。性能。智能復(fù)合材料的設(shè)計原理智能復(fù)合材料的設(shè)計原理 智能復(fù)合材料的功能實現(xiàn)是依靠信息的傳遞、轉(zhuǎn)換和控智能復(fù)合材料的功能實現(xiàn)是依靠信息的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。因此信息的采集、流向?qū)χ悄?/p>

13、復(fù)合材料的功能有著極制。因此信息的采集、流向?qū)χ悄軓?fù)合材料的功能有著極為重要的影響。智能材料的作用機制可用下圖說明。為重要的影響。智能材料的作用機制可用下圖說明。環(huán)境變化環(huán)境變化（聲音、光、熱、（聲音、光、熱、力、輻射、化學(xué)等）力、輻射、化學(xué)等）傳感器部分（具有檢測聲波、傳感器部分（具有檢測聲波、光波、力、溫度、化學(xué)濃度、光波、力、溫度、化學(xué)濃度、輻射強度的敏感元件）輻射強度的敏感元件）信息處理器信息處理器部分部分驅(qū)動器部分（具有機械運動、驅(qū)動器部分（具有機械運動、流體運動、電能、磁能、流體運動、電能、磁能、化學(xué)能，改變強度的功能化學(xué)能，改變強度的功能元件）元件）生產(chǎn)線生產(chǎn)線信信息息輸入輸入輸

14、出輸出控制控制智能復(fù)合材料的設(shè)計方法智能復(fù)合材料的設(shè)計方法 (1 )根據(jù)智能復(fù)合材料的應(yīng)用和目標(biāo)根據(jù)智能復(fù)合材料的應(yīng)用和目標(biāo) ,提出智能復(fù)合提出智能復(fù)合材料的系統(tǒng)智能特性材料的系統(tǒng)智能特性 ;(2 )選擇基體材料和傳感器部分、處理器部分、驅(qū)選擇基體材料和傳感器部分、處理器部分、驅(qū)動器部分的機敏材料動器部分的機敏材料 ;(3 )從宏觀上和微觀上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計從宏觀上和微觀上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計 ;(4)建立數(shù)學(xué)和力學(xué)模型建立數(shù)學(xué)和力學(xué)模型 ,對智能復(fù)合材料系統(tǒng)進(jìn)一對智能復(fù)合材料系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化步優(yōu)化 ;(5)進(jìn)行理化測試進(jìn)行理化測試 ,檢驗材料的功能。檢驗材料的功能。 隨著計算機技術(shù)的日益發(fā)展和在生產(chǎn)實際中

15、的廣隨著計算機技術(shù)的日益發(fā)展和在生產(chǎn)實際中的廣泛應(yīng)用泛應(yīng)用 ,智能復(fù)合材料的設(shè)計也可應(yīng)用計算機進(jìn)行智能復(fù)合材料的設(shè)計也可應(yīng)用計算機進(jìn)行模擬設(shè)計。模擬設(shè)計。智能復(fù)合材料的制備工藝方法智能復(fù)合材料的制備工藝方法目前目前 ,在國內(nèi)外在國內(nèi)外 ,智能復(fù)合材料的合成方法有以下幾種。智能復(fù)合材料的合成方法有以下幾種。1粒子復(fù)合粒子復(fù)合 將具有不同功能的材料顆粒按特定的方式進(jìn)行組裝將具有不同功能的材料顆粒按特定的方式進(jìn)行組裝 ,可構(gòu)制出具有多種功能特性的智能復(fù)合材料。如在特定的可構(gòu)制出具有多種功能特性的智能復(fù)合材料。如在特定的褊襯底上褊襯底上 ,通過電子束掃描產(chǎn)生電子氣化花樣通過電子束掃描產(chǎn)生電子氣化花樣

16、,在電子靜電在電子靜電引力的作用下引力的作用下 ,帶電的顆粒就會排列成設(shè)計的花樣，如在帶電的顆粒就會排列成設(shè)計的花樣，如在3 的襯底上的襯底上 ,用電子束掃描法可將用電子束掃描法可將2 粉末粉末粒子組成各種花樣。這一技術(shù)可使微粒組裝成多功能式的粒子組成各種花樣。這一技術(shù)可使微粒組裝成多功能式的智能復(fù)合材料。智能復(fù)合材料。將一種機敏材料的顆粒復(fù)合在異質(zhì)基體中將一種機敏材料的顆粒復(fù)合在異質(zhì)基體中也獲得優(yōu)化的智能復(fù)合材料也獲得優(yōu)化的智能復(fù)合材料。例如壓電陶瓷和壓電高分子。例如壓電陶瓷和壓電高分子以不同連接度復(fù)合以不同連接度復(fù)合 ,可獲得性能優(yōu)異的壓電智能復(fù)合材料可獲得性能優(yōu)異的壓電智能復(fù)合材料 ;將

17、壓電陶瓷顆粒彌散分布在壓電聚合物中可制得大面積的將壓電陶瓷顆粒彌散分布在壓電聚合物中可制得大面積的各種形狀的壓電薄膜。各種形狀的壓電薄膜。2薄膜復(fù)合薄膜復(fù)合 薄膜生長及合成技術(shù)近年來發(fā)展很快薄膜生長及合成技術(shù)近年來發(fā)展很快 ,制備超晶格量子制備超晶格量子阱超薄層材料已成為可能。如分子束外延阱超薄層材料已成為可能。如分子束外延()、金屬有、金屬有機化合物分解、化學(xué)氣相沉積機化合物分解、化學(xué)氣相沉積()、原子層外延、原子層外延 ()、化學(xué)束處延、化學(xué)束處延 ()和遷移增強層外延和遷移增強層外延 ()等多種技術(shù)等多種技術(shù) ,為制備納米級的多層功能智能復(fù)合材料創(chuàng)造了為制備納米級的多層功能智能復(fù)合材料創(chuàng)

18、造了條件。條件。將將 2種或多種機敏材料以多層微米級的薄膜復(fù)合可獲種或多種機敏材料以多層微米級的薄膜復(fù)合可獲得優(yōu)化的多功能特性材料得優(yōu)化的多功能特性材料 ,如將鐵彈性的形狀記憶合金與鐵如將鐵彈性的形狀記憶合金與鐵磁或電驅(qū)動材料復(fù)合磁或電驅(qū)動材料復(fù)合 ,把熱驅(qū)動方式變成電或磁的驅(qū)動方式把熱驅(qū)動方式變成電或磁的驅(qū)動方式 ,可拓寬響應(yīng)頻率范圍可拓寬響應(yīng)頻率范圍 ,提高響應(yīng)速度。提高響應(yīng)速度。3納米級及分子復(fù)合納米級及分子復(fù)合 將具有光敏、壓敏、熱敏等各種不同功能的納將具有光敏、壓敏、熱敏等各種不同功能的納米粒子復(fù)合在多孔道的骨架內(nèi)米粒子復(fù)合在多孔道的骨架內(nèi) ,可靈活地調(diào)控納米可靈活地調(diào)控納米粒大小、

19、納米粒之間及其與骨架之間的相互作用粒大小、納米粒之間及其與骨架之間的相互作用 ,具有很好的可操作性具有很好的可操作性 ,能得到兼有光控、壓控、熱能得到兼有光控、壓控、熱控以及其他響應(yīng)性質(zhì)的智能復(fù)合材料控以及其他響應(yīng)性質(zhì)的智能復(fù)合材料:如在沸石分如在沸石分子篩中子篩中 (具有納米級空籠和孔道具有納米級空籠和孔道 )組裝半導(dǎo)體納米組裝半導(dǎo)體納米材料材料(如、如、d)可做光電控元件可做光電控元件 ,組裝納米組裝納米光學(xué)材料光學(xué)材料(、),可做光控元件?？勺龉饪卦Ｔ谲娛骂I(lǐng)域中的應(yīng)用在軍事領(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

20、具有了其他功能材料所不具備的功能，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)、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。所以，智能材料在軍事應(yīng)用中具有很自修復(fù)等功能。所以，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。發(fā)展將產(chǎn)生重大影響。 將將新型智能材料、新型驅(qū)動器、激勵器、傳感新型智能材料、新型驅(qū)動器、激勵器、傳感器器無縫地綜合應(yīng)用于飛行器

21、的一種新的設(shè)計概念。無縫地綜合應(yīng)用于飛行器的一種新的設(shè)計概念。變形機翼通過應(yīng)用靈敏的傳感器和驅(qū)動器，光滑而變形機翼通過應(yīng)用靈敏的傳感器和驅(qū)動器，光滑而持續(xù)地改變機翼的形狀，對不斷改變的飛行條件做持續(xù)地改變機翼的形狀，對不斷改變的飛行條件做出響應(yīng)，從而可使飛機像鳥一樣隨意地在空中進(jìn)行出響應(yīng)，從而可使飛機像鳥一樣隨意地在空中進(jìn)行盤旋、倒飛和側(cè)向滑行。盤旋、倒飛和側(cè)向滑行。 變形機翼技術(shù)變形機翼技術(shù)形狀記憶聚合物（形狀記憶聚合物（SMP）新型材料）新型材料在變形機翼設(shè)計中最重要的因素是一種稱作在變形機翼設(shè)計中最重要的因素是一種稱作形狀記憶聚形狀記憶聚合物（合物（SMP）的特殊材料，這種材料主要用作變

22、形機翼的蒙的特殊材料，這種材料主要用作變形機翼的蒙皮。皮。SMP具有一種特殊的記憶功能，當(dāng)機翼被改變?yōu)椴煌尉哂幸环N特殊的記憶功能，當(dāng)機翼被改變?yōu)椴煌螤畈季趾?，狀布局后，SMP分子將會重新組構(gòu)以恢復(fù)其初始形狀（如圖分子將會重新組構(gòu)以恢復(fù)其初始形狀（如圖4所示）。所示）。SMP材料的初始形態(tài)，也就是它的材料的初始形態(tài)，也就是它的“記憶記憶”形狀形狀是一種剛性體即高模量形態(tài)。當(dāng)它受熱、高頻光或電激勵后是一種剛性體即高模量形態(tài)。當(dāng)它受熱、高頻光或電激勵后將變成一種低模量彈性體，從而可被驅(qū)動器和特殊的控制裝將變成一種低模量彈性體，從而可被驅(qū)動器和特殊的控制裝置伸展成不同的形狀，當(dāng)它再次被激勵后，它將

23、恢復(fù)到它的置伸展成不同的形狀，當(dāng)它再次被激勵后，它將恢復(fù)到它的原來的高模量形態(tài)。原來的高模量形態(tài)。ICM與結(jié)構(gòu)的體系種類及其應(yīng)用與結(jié)構(gòu)的體系種類及其應(yīng)用高分子智能復(fù)合材料高分子智能復(fù)合材料 將高分子材料作為結(jié)構(gòu)材料使用的共同特點是將高分子材料作為結(jié)構(gòu)材料使用的共同特點是 :密度小、比強度高密度小、比強度高 ;耐腐蝕耐腐蝕 ;加工性好加工性好 ,易加工成形易加工成形 ,可制成復(fù)雜形狀的零部件可制成復(fù)雜形狀的零部件 ;摩擦性能好摩擦性能好 ,易滿足不易滿足不同摩擦條件要求同摩擦條件要求 ;具有絕緣性、密封性、減震性及具有絕緣性、密封性、減震性及可染色性等特點。高分子材料還有一個最大的特點可染色性等

24、特點。高分子材料還有一個最大的特點是可設(shè)計性是可設(shè)計性 ,這就為高分子材料與其他材料如磁電這就為高分子材料與其他材料如磁電致伸縮材料、壓電材料、形狀記憶合金等復(fù)合而成致伸縮材料、壓電材料、形狀記憶合金等復(fù)合而成智能高分子復(fù)合材料提供了良好的條件。智能高分子復(fù)合材料提供了良好的條件。形狀記憶合金形狀記憶合金 ()智能復(fù)合材料智能復(fù)合材料 形狀記憶合金是集形狀記憶合金是集“感知感知”和和“驅(qū)動驅(qū)動”于一體的功能于一體的功能材料。最典型的形狀記憶合金是合金材料。最典型的形狀記憶合金是合金 ,這類材料這類材料還有、還有、和等。這類材料幾何形狀會隨溫度的變化發(fā)生和等。這類材料幾何形狀會隨溫度的變化發(fā)生突

25、變突變 ,在低溫時其組織為馬氏體狀態(tài)在低溫時其組織為馬氏體狀態(tài) ,可進(jìn)行間隔性塑性變可進(jìn)行間隔性塑性變形形 ,當(dāng)加熱到特征溫度以上時發(fā)生馬氏體到奧氏體的轉(zhuǎn)變當(dāng)加熱到特征溫度以上時發(fā)生馬氏體到奧氏體的轉(zhuǎn)變 ,從而恢復(fù)到原來的形狀從而恢復(fù)到原來的形狀 ,即顯示形狀記憶效應(yīng)。因形狀記即顯示形狀記憶效應(yīng)。因形狀記憶合金既可作傳感器憶合金既可作傳感器 ,又可作驅(qū)動器又可作驅(qū)動器 ,將其與信息處理材料將其與信息處理材料復(fù)合便可制得智能復(fù)合材料。復(fù)合便可制得智能復(fù)合材料。 如古屋泰文將如古屋泰文將 1 %的合金纖維鋪設(shè)于環(huán)氧樹脂的合金纖維鋪設(shè)于環(huán)氧樹脂基體中制成智能復(fù)合材料基體中制成智能復(fù)合材料 (),在外力作用下在外力作用下 ,發(fā)生裂紋發(fā)生裂紋 ,借助形狀記憶合金的電阻應(yīng)力波的變化可自診借助形狀記憶合金的電阻應(yīng)力波的變化可自診斷材料的損傷斷材料的損傷 ,同時由于直接通電加熱產(chǎn)生形狀記同時由于直接通電加熱產(chǎn)生形狀記憶收縮力憶收縮力 ,應(yīng)力集中減小應(yīng)力集中減小 ,使裂紋收縮使裂紋收縮 ,從而使自動從而使自動愈合愈合 ,剛性也增大剛性也增大 ,材料不僅有自診斷性且具有損傷的自愈材料不僅有自診斷性且具有損傷的自愈合能力。合能力。功能梯度智能復(fù)合材料功能梯度智能復(fù)合材料 功能梯