智能材料的分类

智能材料的分类,第1张

作为一种新型材料,一般认为,智能材料由传感器或敏感元件等与传统材料结合而成。这种材料可以自我发现故障,自我修复,并根据实际情况作出优化反应,发挥控制功能。 智能材料可分为两大类:

(1)嵌入式智能材料,又称智能材料结构或智能材料系统。在基体材料中,嵌入具有传感、动作和处理功能的三种原始材料。传感元件采集和检测外界环境给予的信息,控制处理器指挥和激励驱动元件,执行相应的动作。

(2)有些材料微观结构本身就具有智能功能,能够随着环境和时间的变化改变自己的性能,如自滤玻璃、受辐射时性能自衰减的Inp半导体等。

这只是一种比较笼统的分类方法,由于智能材料还在不断的研究和开发之中,因此相继又出现了许多具有智能结构的新型的智能材料。如,英国宇航公司在导线传感器,用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况;英国开发出一种快速反应形状记忆合金,寿命期具有百万次循环,且输出功率高,以它作制动器时、反应时间,仅为10分钟;在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。

智能材料是新材料的一种,其中智能材料可分为两大类:

(1)嵌入式智能材料,又称智能材料结构或智能材料系统。在基体材料中,嵌入具有传感、动作和处理功能的三种原始材料。传感元件采集和检测外界环境给予的信息,控制处理器指挥和激励驱动元件,执行相应的动作。

(2)有些材料微观结构本身就具有智能功能,能够随着环境和时间的变化改变自己的性能,如自滤玻璃、受辐射时性能自衰减的Inp半导体等。

具体来说,智能材料需具备以下内涵:

(1)具有感知功能,能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度,如电,光,热,应力,应变,化学,核辐射等;

(2)具有驱动功能,能够响应外界变化;

(3)能够按照设定的方式选择和控制响应;

(4)反应比较灵敏,及时和恰当;

(5)当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。

人工智能材料 (Artificial Intelligent Materials, AIM)是一种结构灵敏性材料,它有三个基本特征:能感知环境条件的变化(传统传感器)的功能;识别、判断(处理器)功能;发出指令和自行采取行动(执引器)功能。 人工智能材料按电子结构和化学键分为金属、陶瓷、聚合物和复合材料等几类,按功能又分为半导体、压电体、电致流变体等几种,例如:具有热阻效应、湿阻效应、电化学反应、气阻效应和具有自诊断、自调节、自修复功能,可用于快速检测环境温度、湿度,取代温控线路和保护线路;利用电致变色效应和光记忆效应的氧化物薄膜,可制作成自动调光窗口材料,既可减轻空调负荷又可节约能源,在智能建筑物窗玻璃上有广泛应用前景;利用热电效应和热记忆效应的高聚物薄膜可用于智能多功能自动报警和智能红外摄象,取代复杂的检测线路;利用有光电效应的光导纤维制作光纤混凝土,当结构构件出现超过允许宽度裂缝时,光路被切断而自动报警,可取代复杂的检测线路。 人工智能材料是继天然材料、人造材料、精细材料后的第四代功能材料。显然,它除了具有功能材料的一般属性,(如电、磁、声、光、热、力等),能对周围环境进行检测的硬件功能外,还能依据反馈的信息,具有进行自调节、自诊断、自修复、自学习的软调节和转换的软件功能。人工智能材料是制造智能传感器的极好材料,也是当今高新技术领域中的一个研究热点课题。


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