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智能材料的构想来源于仿生(仿生就是模仿大自然中生物的一些独特功能制造人类使用的工具,如模仿蜻蜓制造飞机等等),它的目标就是想研制出一种材料,使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。但是现有的材料一般比较单一,难以满足智能材料的要求,所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。这就使得智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域,使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。智能材料的特征因为设计智能材料的两个指导思想是材料的多功能复合和材料的仿生设计,所以智能材料系统具有或部分具有如下的智能功能和生命特征:(1)传感功能(Sensor)能够感知外界或自身所处的环境条件,如负载、应力、应变、振动、热、光、电、磁、化学、核辐射等的强度及其变化。(2)反馈功能(Feedback)可通过传感网络,对系统输入与输出信息进行对比,并将其结果提供给控制系统。(3)信息识别与积累功能能够识别传感网络得到的各类信息并将其积累起来。分类:复合材料智能结构分为被动控制式和主动控制式两类。被动控制式智能结构低级而简单(亦称为机敏结构),只传输传感器感受到的信息,如应变、位移、温度、压力和加速度等,结构与电子设备相互独立。主动控制式是一种智能化结构,具有先进而复杂的功能,能主动检测结构的静力、动力等特性,比较检测结果,进行筛选并确定适当的响应,控制不希望出现的动态特性。智能复合材料的构成:(3)驱动器部分目前,在各种军事领域中,智能材料的应用主要涉及到以下几个方面:智能蒙皮例如光纤作为智能传感元件用于飞机机翼的智能蒙皮中,或者在武器平台的蒙皮中植入传感元件、驱动元件和微处理控制系统制成的智能蒙皮,可用于预警、隐身和通信。目前美国在智能蒙皮方面的研究包括:美国弹道导弹防御局为导弹预警卫星和天基防御系统空间平台研制含有多种传感器的智能蒙皮;美空军莱特实验室进行的结构化天线(即把天线与蒙皮结构融合在一起)研究;美海军则重点研究舰艇用智能蒙皮,以提高舰艇的隐身性能。智能复合材料的设计原理智能复合材料的功能实现是依靠信息的传递、转换和控制。因此信息的采集、流向对智能复合材料的功能有着极为重要的影响。智能材料的作用机制可用下图说明。智能复合材料的设计方法(1)根据智能复合材料的应用和目标,提出智能复合材料的系统智能特性;(2)选择基体材料和传感器部分、处理器部分、驱动器部分的机敏材料;(3)从宏观上和微观上进行结构设计;(4)建立数学和力学模型,对智能复合材料系统进一步优化;(5)进行理化测试,检验材料的功能。随着计算机技术的日益发展和在生产实际中的广泛应用,智能复合材料的设计也可应用计算机进行模拟设计。智能复合材料的制备工艺方法目前,在国内外,智能复合材料的合成方法有以下几种。1粒子复合将具有不同功能的材料颗粒按特定的方式进行组装,可构制出具有多种功能特性的智能复合材料。如在特定的褊衬底上,通过电子束扫描产生电子气化花样,在电子静电引力的作用下,带电的颗粒就会排列成设计的花样,如在CaTiO3的衬底上,用电子束扫描法可将SiO2粉末粒子组成各种花样。这一技术可使微粒组装成多功能式的智能复合材料。将一种机敏材料的颗粒复合在异质基体中也获得优化的智能复合材料。例如压电陶瓷和压电高分子以不同连接度复合,可获得性能优异的压电智能复合材料;将压电陶瓷颗粒弥散分布在压电聚合物中可制得大面积的各种形状的压电薄膜。2薄膜复合薄膜生长及合成技术近年来发展很快,制备超晶格量子阱超薄层材料已成为可能。如分子束外延(MBE)、金属有机化合物分解、化学气相沉积(MOCVD)、原子层外延(ALE)、化学束处延(CBE)和迁移增强层外延(MEE)等多种技术,为制备纳米级的多层功能智能复合材料创造了条件。将2种或多种机敏材料以多层微米级的薄膜复合可获得优化的多功能特性材料,如将铁弹性的形状记忆合金与铁磁或电驱动材料复合,把热驱动方式变成电或磁的驱动方式,可拓宽响应频率范围,提高响应速度。3纳米级及分子复合将具有光敏、压敏、热敏等各种不同功能的纳米粒子复合在多孔道的骨架内,可灵活地调控纳米粒大小、纳米粒之间及其与骨架之间的相互作用,具有很好的可操作性,能得到兼有光控、压控、热控以及其他响应性质的智能复合材料:如在沸石分子筛中(具有纳米级空笼和孔道)组装半导体纳米材料(如ZnS、PdS)可做光电控元件,组装纳米光学材料(AgCl、AgBr),可做光控元件。在军事领域中的应用智能材料结构不仅象一般功能材料一样可以承受载荷,而且它还具有了其他功能材料所不具备的功能,即能感知所处的内外部环境变化,并能通过改变其物理