高分子材料的智能性和其应用.pdf

第16卷第4期 合成技术及应用 17 V01．16No．4 SYNTHErnCTECHNOLOGYANDAPPUCA，n0N 高分子材料的智能性及其应用 王锦成，李 光，杨胜林，江建明 (东华大学纤维材料改性国家重点实验室，上海，200051) 摘要：简介了智能材料的结构原理，重点介绍了可用作驱动元件的形状记忆聚合物、 聚合胶体，可用作传感元件的碳纤维、本征导电聚合物的智能性原理及应用，最后简单介绍了 智能高分子薄膜，智能液晶聚合物，智能高分子复合材料的智能性及应用。 关键词：智能材料；结构；高分子；应用 中图分类号：063l文献标识码：A 文章编号：1006．334X(2001)04．0017．05 智能材料是能够感知环境变化(传感或发现的 段适当的时间；当刺激消失时，又返回到它的起始状 功能)，通过自我判断和自我结论(思考或处理的功 态[6，7]”。 能)，实现自我指令和自我执行(执行的功能)的新型 智能高分子材料作为智能材料领域的一门分支 材料。它与普通功能材料的区别是具有响应性，与 学科，其研究成果涉及信息、电子、生命科学、宇宙、 情报信息和仿生密切相关H’2J，如图l所示。智能 海洋科学技术等领域。它的研究与开发孕育着新一 材料在能源交通、信息通讯、医疗卫生和航空航天等 代的技术革命。智能化将成为21世纪高分子材料 领域具有传统材料不可替代的用途。 的重要发展方向旧J。 1智能材料的结构原理 执行功能 1．1智能材料结构中的驱动元件 处理功能 在智能结构的动作流程中，首先需识别外界参 数，通过分析、判断，然后行动。其中行动是依靠埋 传感功能 人材料中的驱动元件来实现，它能够自适应地改变 结构形状、应力状态固有频率等。 一般要求驱动元件能和结构基体很好结合，具 刺激 驱动功能 有较高的结合强度；其本身的静强度和疲劳强度要 图l智能材料的概念 高；且激励驱动元件动作的方法要简单和安全，对结 自从1988年9月在美国弗吉尼亚州立大学和 构基体材料无影响，激励的能量要小；激励后的变形 工学院召开关于“机敏材料结构和数学问题”学术讨 量要大，并能伴随着产生激励力，而且能够控制；驱 论会以来，智能材料系统和结构的研究在世界范围 动元件在反复激励下，保持性能稳定；其频率响应要 已成为材料科学与工程领域的热点之一。甚至有人 宽，响应速度要快，并能控制。 把21世纪称为智能材料世纪[3~5]。智能材料系统 1．2智能材料结构中的传感元件 是智能材料组成的，它可定义为“内在建立的或固有 的传感器、处理器、控制器或执行器，使它能感受刺 收稿日期：200l—04—24修回日期：2001．