免费推广

什么是智能材料?一般来说智能材料应具备的特征

[复制链接]
查看29 | 回复0 | 2025-2-13 09:21:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
材料是人类生活和生产的基础,一般将其划分为结构材料和功能材料两大类。对结构材料主要要求其机械强度,而对功能材料则主要侧重于其特有的功能。智能材料与传统的结构材料和功能材料不同,它模糊了两者之间的界限,并加上了信息科学的内容,实现了结构功能化、功能智能化。智能材料被称为“21世纪的新材料”​。1989年,日本高木俊宜教授将信息科学融于材料的功能中,首先提出智能材料概念,是指对环境具有可感知、可响应等功能的新材料。美国R. E. Newnham教授提出灵巧材料概念,也称为“机敏材料”​。他将机敏材料分为三类:仅对外界刺激具有感知能力的材料称为“被动灵巧材料”​,即所说的各种单一功能材料或静态功能材料;能识别变化,经执行路线能诱发反馈回路,而且能响应环境变化的材料称为“主动灵巧材料”​,即所说的机敏材料或双功能材料、动态功能材料;将有感知、执行功能并且能响应环境变化,从而改变特性参数的材料称为“很灵巧材料”​,即“智能材料”​。智能材料通常不是一种单一的材料,而是一个材料系统,是一个由多种材料组元通过有机紧密复合或严格科学组装而构成的材料系统。智能材料是机敏材料和控制系统相结合的产物,或者说是敏感材料、驱动材料和控制材料(系统)的有机合成。就本质而言,智能材料就是一种智能机构,它由传感器、执行器和控制器三部分组成​。因此,智能材料是可以感知外部刺激(传感功能)​,通过自我判断和自我结论(处理功能)​,实现自我指令功能(执行功能)的材料。

一般来说智能材料应具备以下特征:
①传感功能:能感知自身所处的环境与条件,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: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:能识别传感网络得到的各类信息并将其积累起来。
④响应功能:根据外界环境和内部条件变化,适时动态地做出相应的反应,并采取必要行动。
⑤自诊断能力:能通过分析比较系统目前的状况与过去的情况,对诸如系统故障与判断失误等问题进行自诊断并予以校正。
⑥自修复能力:能通过自繁殖、自生长、原位复合等再生机制来修补某些局部损伤或破坏。
⑦自适应能力:对不断变化的外部环境和条件,能及时地自动调整自身结构和功能,并相应地改变自身状态和行为,从而使材料系统始终以一种优化方式对外界变化做出恰如其分的响应。
楼主热帖
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则