《智能材料》课件.ppt

　　 1.智能材料基本原理 　　2.智能材料的使用领域 　　3.智能材料主要种类 4.小节 一　.智能材料基本原理 1、什么是智能材料 2、智能材料的特征 3、智能材料的构成 4、智能材料的分类 1、什么是智能材料？ 　　智能材料是二十世纪90年代迅速发展起来的一类新型复合材料。 　大体来说，智能材料就是指具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。 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。 智能材料的构想来源于仿生学，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。 2、智能材料的特征 　因为设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：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：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：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：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。 3、智能材料的构成 　　　一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。 1、在军事领域中的应用 目前，在各种军事领域中，智能材料的应用主要涉及到以下几个方面： （1）智能蒙皮 （2）结构监测和寿命预测 智能结构可用于实时测量结构内部的应变、温度、裂纹，探测疲劳和受损伤情况，从而能够对结构进行监测和寿命预测。 （3）减振降噪 （4）环境自适应结构 2、与现代医学相联系的智能材料 （1）人造肌肉 （2）人造皮肤 3、主动震动控制 震动会极大地降低工程系统的性能，采用压电材料、形状记忆合金或电致流变体的智能结构均可实现振动的主动控制，提高系统的性能。 在地震多发区应用智能结构的建筑物通过振动控制，将大大提高建筑物的抗震性。 三.　智能材料主要种类 1、形状记忆合金； 2 、磁致伸缩材料； 3 、压电陶瓷； 1、形状记忆合金 一般金属材料受到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点，就产生塑性变形，应力消除后留下永久变形。 但有些材料，在发生了塑性变形后，经过合适的热过程，能够回复到变形前的形状，这种现象叫做形状记忆效应（SME）。 具有形状记忆效应的材料，一般是两种以上金属元素组成的合金，称为形状记忆合金（SMA）。 形状记忆合金可以分为三种： （1）单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。 （2）双程记忆效应 　某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。 　 （３）全程记忆效应 加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。 ２、磁致伸缩材料 　　目前智能材料的主流是稀土磁致伸缩材料，磁致伸缩材料在电磁场的作用下可以产生微变形或声能，也可以将微变形或声能转化为电磁能。 　　磁致伸缩智能材料具有磁致伸缩值大、机械响应速度快和功率密度高特点，在国防、航空航天和高技术领域应用极为广泛。 小结 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。 如果说20世纪的人类社会文明的标志是合成料，那么下个世纪将会是智能材料的时代。 谢谢！ （2）MTS磁致伸缩位移传感器： 高精度、多种规格、长行程