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、Smart material and structure、Adaptive material and structure等。
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。
为增加感性认识,现举一个简单的应用了智能材料的例子:某些太阳镜的镜片当中含有智能材料,这种智能材料能感知周围的光,并能够对光的强弱进行判断,当光强时,它就变暗,当光弱时,它就会变的透明。
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。
智能材料的特征
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。
(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
