智能材料和结构.pdf

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1、第?卷第’期功能材料与器件学报]93P?.Y9P’’##’年-月VBWXY@ZBLLWYK=GBY@ZI@=[XG@ZE@Y\[]GK[EV:02.’##’文章编号!"##$%&’(’)’##’*#’%##+,%#-智能材料和结构高培德（中国科学院上海微系统与信息技术研究所.上海’###(#）摘要：介绍了智能材料（/01233/420156127/638978567156127/638）和智能结构（/01233/4201817:;1:72）的基本概念、分类和发展，并对当前材料研究关注热点的四类智能材料：压电陶瓷和压电聚合物、综合性光纤、形状记

2、忆合金、电流变体和磁流变体作了较详细的描述，同时对智能材料和结构在各个领域中的应用进行了探讨。关键词：智能材料<智能结构中图分类号!=>,?"文献标识码!@!"#$%%&’$"#()#$*&)%+,+#*-.#-*$+A@BC2/%D2)EF604F6/G081/1:129HI/;798J812560DG0H97561/90=2;F09394J.KF/0282@;6D25J9HE;/20;28.EF604F6/’###(#.KF/06*/0+#*).#!L:0D6520163;90;2M1.;3688/H/;61/9060DD2N239M520

3、1H97/01233/420156127/63860D817:;1:728O27272N/2O2DPL9:7Q/0D89H56127/638OF/;F6721F2728267;FF918M91872;2013JO272D28;7/R2D/0%;3:D/04M/2S9232;17/;;2765/;860DM93J5278.89MF/81/;612D9M1/;63H/R27.8F6M252597J6339J8.232;1797F29394/;63H3:/D860D56402197F29394/;63H3:/D8P=F2/0D:817/6360D5/

4、3/167J6MM3/;61/9089H/01233/420156127/63860D817:;1:728O272D/8;:882D68O233P1$234*5+!/01233/420156127/638

5、而合理地决策并驱动结构作核反应堆、潜艇、海底工程和桥梁等重要结构中，甚至汽车、高速公路和智能化大楼等民用建筑中T’U，实出响应的、复合的材料结构系统。随着对材料特性认识的深化和全面应用，人类从最初利用材料热膨现在线监测负载和结构内部应力、变形、温度、损伤胀系数的差异制作温湿度计，到全方位利用材料晶等状况，通过预警、自适应调整、自修复等方式，减缓体结构、相变等各种特性制成自适应材料和器件，使以致消除危害，从而提高结构运行的安全性和可靠性。GI和GE在众多领域中作为传感、执行、控制功能的收稿日期!’##"%"’%"’<修订日期!’##’%#&%#(

6、作者简介!高培德)"+&"%*.男.副研究员.曾长期从事材料特性的研究和理化分析工作P67功能材料与器件学报8卷智能材料是一种能通过系统协调材料内部各种功能并对时间、地点和环境作出反应和发挥功能作用的材料。响应性是智能材料的共同特征。按材料特性智能材料可分为金属系、无机非金属系和高分子系三大类F表!G。智能材料的最新研究涉及压电聚合物、分布式可控材料中多层传感器和执行器阵列、医学应用等领域。当前研究活动的主要方向集中在介观（!D>H>>E9,:;!<&=)4#5.4#.&5,#%-/*-&(.!D4）尺度嵌入式系统和集成智能组件上，更多注图!全

7、新的智能材料概念意在组件或系统的响应。95#*I%,*J/I&KLM认为N如下四类智能材料是当前材料研究关注的热点。智能材料经过不同的发展阶段，近年的研究已扩展到光纤、液晶以及梯度材料和生物膜等。广义E;!压电陶瓷和压电聚合物F(,&O/&%&-.5,--&5#4,-)的智能材料还包括构建智能结构的传感元件、驱动#*+(/%’4&5)G元件。这是近年发展最快的一类智能材料，目前已有智能结构是将传感元件、驱动元件和控制系统压电陶瓷变压器、压电振动陀螺和压电传输微马达结合或融合（包括嵌入）在基体材料中而形成的一种等常规产品。压电材料能制作模拟神经、

8、大脑和肌肉材料>器件的复合结构。传感元件主要有电磁、声的传感器、执行器和控制电路进入单片集成，构成一学、化学、力学传感器、生物传感器，光纤、压电陶瓷、