第7篇智能纤维.pdf

Intelligent Fibers 自然界的智能现象 含羞草的叶 子受到碰触 蜥蜴皮肤的颜色 变色龙 而闭合 随周围环境改变  2 定 义 智能纤维材料是指能够感知周围环境变化或受到刺 激后能反映出某种变化的纤维。 智能纤维之所以具有这种功能，主要是这种纤维含 有传感、执行和处理器的功能，具有传感、执行、 调控、识别、变化、适应能力。  3 智能纤维是美国麻省理工研制的一种新的智能材 料，通过在人造纤维中添加感光和感声材料，应用 于从防侦探麦克风到精密医疗器械等各领域。 它可以嵌入到衣服中，必要时作为扬声器使用。 另外一些应用则更加神奇，这种纤维可以用来 检测血管里的血流，形象地再现难以使用超声 波检测的人体器官，比如肺部。 主要的智能纤维 目前智能纤维材料品种： ★ 光敏纤维 ★ 温敏纤维 ★ 水凝胶纤维 ★ 形状记忆纤维 ★ 蓄热调温纤维 ★ 智能抗菌纤维 7.1 纤维传感器 7.1.1 智能材料中传感系统的选择 传感系统：测量材料自身温度应变及多种环境参数， 传感系统：测量材料自身温度应变及多种环境参数， 是智能材料自诊断、自适应的基础。 是智能材料自诊断、自适应的基础。 对传感器的基本要求 对传感器的基本要求 　(1)满足强度相容要求 　(1)满足强度相容要求 ★不应使原材料强度下降或下降很小； ★不应使原材料强度下降或下降很小； ★传感器的测量动态范围 (如应变、扭转、挠 ★传感器的测量动态范围 (如应变、扭转、挠 曲等)应与基体材料的工作强度和外加载荷 曲等)应与基体材料的工作强度和外加载荷 相匹配。 相匹配。  6 (2)满足界面相容要求 (2)满足界面相容要求 ★传感介质表面应与基体材料有良好的亲合能力； ★传感介质表面应与基体材料有良好的亲合能力； ★两者应具有近似的热膨胀系数。 ★两者应具有近似的热膨胀系数。 (3)满足工艺相容要求 (3)满足工艺相容要求 ★传感系统的埋入不应给基体材料的生产工艺带来 ★传感系统的埋入不应给基体材料的生产工艺带来 困难； 困难； ★传感介质能经受基体材料制作工艺中压力、温度、 ★传感介质能经受基体材料制作工艺中压力、温度、 电场、真空条件等的考验。 电场、真空条件等的考验。  7 (4)满足场分布相容要求 (4)满足场分布相容要求 　传感系统不应影响基体材料内各种物理场(如 　传感系统不应影响基体材料内各种物理场(如 应力场、电磁场、振动模式等)的分布。 应力场、电磁场、振动模式等)的分布。 (5)满足尺寸相容要求 (5)满足尺寸相容要求 　埋入的传感系统应有足够小的体积，不对基 　埋入的传感系统应有足够小的体积，不对基 体材料组分和物理性能的连续性产生影响。 体材料组分和物理性能的连续性产生影响。 