智能材料综述(3)

“传感”。由于光纤具有其它任何材料都无法比拟的优异的传输功能,可以随时提供描述系统状态的准确信息,因此理所当然地成了最重要的信息传输材料,广泛地应用于各通信领域,并充任了智能材料系统中“神经网络”的关键角色。同时,又由于通过分析光的传输特性(强度、位相等) ,可获知光纤周围的密度、温度、压力、压强、电场、磁场、化学成分、X 射线、γ射线、光电子流等物理特性与环境条件的变化情况,故光纤还可用作传感元件或智能材料系统中的“神经单元”。

2智能材料的应用

在建筑方面，科学家正集中力量研制使桥梁、高大的建筑设施以及地下管道等能自诊其“健康”状况，并能自行“医治疾病”的材料。英国科学家已开发出了两种“自愈合”纤维。这两种纤维能分别感知混凝土中的裂纹和钢筋的腐蚀，并能自动粘合混凝土的裂纹或阻止钢筋的腐蚀。粘合裂纹的纤维是用玻璃丝和聚丙烯制成的多孔状中空纤维，将其掺入混凝土中后，在混凝土过度挠曲时，它会被撕裂，从而释放出一些化学物质，来充填和粘合混凝土中的裂缝。防腐蚀纤维则被包在钢筋周围。当钢筋周围的酸度达到一定值时，纤维的涂层就会溶解，从纤维中释放出能阻止混凝土中的钢筋被腐蚀的物质。

在飞机制造方面，科学家正在研制具有如下功能的智能材料：当飞机在飞行中遇到涡流或猛烈的逆风时，机翼中的智能材料能迅速变形，并带动机翼改变形状，从而消除涡流或逆风的影响，使飞机仍能平稳地飞行。利用智能材料弯曲变形可以改变翼形弦向、展向形状。如图 1所示,在翼面前缘或后缘采用智能材料,利用智能材料改变翼形弯度。

在医疗方面，智能材料和结构可用来制造无需马达控制并有触觉响应的假肢。这些假肢可模仿人体肌肉的平滑运动，利用其可控的形状回复作用力，灵巧地抓起易碎物体，如盛满水的纸杯等。药物自动投放系统也是智能材料一显身手的领地。

军事方面，在航空航天器蒙皮中植入能探测激光、核辐射等多种传感器的智能蒙皮，可用于对敌方威胁进行监视和预警。美国正在为未来的弹道导弹监视和预警卫星研究在复合材料蒙皮中植入核爆光纤传感器、X射线光纤探测器等多种智能蒙皮。这种智能蒙皮将安装在天基防御系统平台表面，对敌方威胁进行实时监视和预警，提高武器平台抵御破坏的能力。智能材料还能降低军用系统噪声。

航空航天方面，随着压电材料结构在航空航天结构控制领域的广泛应用，压电驱动器与主题结构间的应变传递问题的研究日益重要。智能材料能经受恶劣环境，同时能对自己的状况进行自我诊断，并能阻止损坏和退化，能自动加固或自动修补裂痕和裂纹的材料，从而防止许多灾难性事故的发生。

产品设计方面，主要体现为4个方面：情趣的智能、处理的智能、适应的智能、交流的智能。除上述几个方面外，智能材料的再一个重要进展标志就是形状记忆合金，或称记忆合金。这种合金在一定温度下成形后，能记住自己的形状。当温度降到一定值（相变温度）以下时，它的形状会发生变化；当温度再升高到相变温度以上时，它又会自动恢复原来的形状。目前记忆合金的基础研究和应用研究已比较成熟。

在土木建筑领域，除上已提到的能自行愈合的混凝土外，日本一家公司现正研制一种强化混凝土。他们将碳纤维和玻璃纤维强化的树脂置于其中，碳纤维是导电体，假如混凝土受压爆裂，切断碳纤维，整个建筑物的电阻增加，导电量改变，成为建筑物出现问题的信号，玻璃纤维却仍保持完好，使建筑物不至于全面崩 溃。这种强化混凝土适合于海底建筑

【】物用，也可用于建筑高速公路和跨海大桥9。

高精密仪器以及其自动化生产方面，利用以前的压电聚合物或聚电解质凝胶制成了新“似皮”触觉传感器和类似肌肉的 执行器。

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