《智能材料应用》PPT课件 (1).ppt

智能材料 ;一、什么是智能材料 二、智能材料的主要分类 三、智能材料的应用 ;材料的发展和应用历史：; 智能材料概念是美国和日本科学家首先提出的。 1989年日本高木俊宜教授将信息科学融于材料的特性和功能，提出智能材料 (Intelligent materials) 概念，它是指对环境具有可感知可响应等功能的新材料。 美国的R．E．Newnhain教授提出了灵巧 (Smart) 材料的概念，这种材料具有传感和执行功能，他将灵巧材料分为被动灵巧材料、主动灵巧材料和很灵巧材料三类。 ; 智能材料是高技术新材料领域中正在形成的一门新的分支学科，是2l世纪的先进材料，是当前工程学科发展的国际前沿。 智能材料是一门交叉学科，它的发展不仅是材料学科本身的需要，而且可以带动许多相关学科的发展，如物理、化学、计算机、土木工程和航空航天的发展的。;设想： 混凝土能自己发现混凝土大坝里的裂缝； 玻璃能根据环境光强的变化而自行改变透光率，使进入室内的阳光变暗或变亮； 墙纸可以变化颜色以适应不同环境； 空中飞行的飞机能自行诊断其损伤状态并自行修复。 材料具有了“智能”，这种类型的材料就称为智能材料。;一、什么是智能材料？ ;;1、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。 ;智能材料必须具备感知、控制和驱动三个基本要素。 ;智能材料——在材料系统或结构中，可将传感、控制 和驱动三种职能集于一身，通过自身对 信息的感知、采集、转换、传输和处 理，发出指令并执行和完成相应的动 作，从而赋予材料系统结构健康自诊 断、偏差自校正、损伤自修复与环境自 适应等智能功能和生物特征，以达到增 强结构安全、降低能量消耗和提高整体 性能的目的的一种材料系统和结构。;3. 智能材料的基本结构 智能材料不是一种单一的材料，而是一个由多种材料 组元通过有机紧密复合或严格地科学组装而构成的材 料系统，是一种智能机构。 ;4、智能材料的构成 ;(2)敏感材料　敏感材料担负着传感的任务，其主要作用是感知 环境变化（包括压力、应力、温度、电磁场、 PH值等）。 常用敏感材料：形状记忆材料、压电材料、光纤 材料、磁致伸缩材料、电致变色 材料、电流变体、磁流变体和液 晶材料等。 ;(3)驱动材料　因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和 应力，所以它担负着响应和控制的任务。 常用有效驱动材料：形状记忆材料、压电材料、 电流变体和磁致伸缩材料等。 ;如：将光导纤维、形状记忆合金和镓砷化合物半导体 控制电路埋入复合材料中。;智能结构的动作流程图;智能变色材料;光色玻璃(变色玻璃) 能够随照射光强的变化而改变颜色。 原因： 含有在光照下能发生可逆变化的亚稳态色心： 在光波的照射下，色心的光吸收特性发生改变，从而使光色玻璃表现出随光照而改变颜色的特性。;同相型光色玻璃——亚稳态色心与玻璃基质具有相同 的相。 如：光学玻璃的组分中加入氧化铈（选择吸收） 色心：能变价的铈离子;异相型光色玻璃——亚稳态色心是与玻璃基质不同的 光敏晶相物质。 如：卤化银光色玻璃 色心：卤化银晶体;光色玻璃的应用：;电致变色薄膜 电致变色现象(Electrochromism)——材料在电场作 用下所引起的颜色变化，这种变化是可逆的、连续 可调的(