新型功能材料-课件（PPT·精·选）.ppt

新型功能材料?一、智能功能材料?二、功能梯度材料?三、功能复合材料一、智能材料?智能材料又可以称为敏感材料,其英文翻译也有若干种,常用的有 Intelligent material 、 Intelligent material and structure 、 Smart material 、 Adaptive material and structure 等。?由传感器或敏感元件等与传统材料结合而成。智能材料就是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激,对之进行分析、处理、判断,并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。?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。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。?(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。(4)响应功能 能够根据外界环境和内部条件变化,适时动态地作出相应的反应,并采取必要行动。 ( 5)自诊断能力( Self-diagnosis ) 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( Self-recovery ) 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)自调节能力( Self-adjusting ) 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,并相应地改变自己的状态和行为,从而使材料系统始终以一种优化方式对外界变化作出恰如其分的响应。智能材料的构成一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。 ( 1)基体材料 基体材料担负着承载的作用,一般宜选用轻质材料。一般基体材料首选高分子材料,因为其重量轻、耐腐蚀,尤其具有粘弹性的非线性特征。其次也可选用金属材料,以轻质有色合金为主。 ( 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)。常用敏感材料如形状记忆材料、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。