仿生智能材料.ppt

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仿生智能材料

随着社会的发展,我们对金属的认识也在增加。并且,也希望新的材料的诞生。也许在不远将来,我们都会拥有一辆由“记忆金属”制作的汽车,我们再也不怕把汽车碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。这种“记忆金属”即是镍钛合金。如把这样一块金属进行加热,它将形成一定的形态。冷却后,任意揉皱,或使它弯曲,再加热后,它又恢复了原状。 变形汽车 科学家还用记忆合金做成食道支架,对失去进食功能的食道癌患者来说,“记忆金属”食道架能在喉部膨胀成新的食道,必要时只要向食道里加上冰块,“食道”又会遇冷收缩,从而可轻易取出。 人造食道 一般眼镜架于耳上,使人感到不自在。本设计引用记忆金属,适合头部不同形状和大小,兼具防滑作用,不佩戴时,可置于头上,防止遗失。 记忆眼镜 防火烟灰缸 日本研制出用记忆金属制造的烟灰缸,可自动将吸烟者置于烟灰缸边上的香烟熄火。这种烟缸利用记忆金属随温度变形的特点,当香烟燃至一定的程度,处于水平状态下的金属片外端就会自动抬起,使烟头倾斜落入缸内,这种烟灰缸能有效的避免吸烟者因忘记熄灭香烟而发生火灾,很受吸烟者欢迎。 法国巴黎用形状记忆合金制造的城市照明灯,有两瓣随着灯的亮、灭而逐渐张开或合上的叶片。白天,路灯熄灭,叶片合上,傍晚之后,叶片受灯泡热度的作用而逐渐张开,让灯泡显露出来。 记忆照明灯 用记忆金属制成的钉子安在汽车的外胎上,当遇气温降低公路上结有冰霜时,钉子会自动从外胎里伸出来,防此轮胎打滑。 记忆钉子 记忆合金管的接头 记忆铆钉 形状记忆合金的用途归纳 (1)汽车:后雾灯罩、手动变速箱的防噪音装置、燃料蒸发气体排出控制阀;(2)电子设备:电子炉灶换气门的开闭器、空调风向自动调节器、咖啡牛奶沸腾感知器、电饭锅压力调节器、电磁调理器过热感知器、温泉浴池调理器等;(3)安全器具:过热报警器、火灾报警器、烟灰缸灭火栓等;(4)医疗方面:人工牙根、牙齿矫正丝、导线等;(5)生活用品:自动干燥库门开闭器、卫生间洗涤器水管转换开关、空调进出口风向调节器、浴池保温器、玩具、路标方向指示转换器、家庭换气门开闭器、防火挡板、净水器热水防止阀、恒温箱混合水栓温度调节阀、眼镜固定件、眼镜框架、胸罩丝、钓鱼线、便携电话天线、装饰品等。 非晶态合金和金属玻璃 1960年,美国科学家皮·杜威等首先发现某些液态贵金属合金,如金硅合金等在冷却速度非常快的情况下,当金属内部的原子来不及”理顺”位置,仍处于无序的紊乱状态时,便马上凝固了,成为非晶态金属。这些非晶态金属材料的结构与玻璃的结构极为相似,所以又称为“金属玻璃”……非晶态合金制品可以由液体金属一次直接成型,省去了铸、锻等加工工序,而且边角余料可全部回收,能极大节省能源和材料。…… 阅读材料   大块金属玻璃 Class is over. Bye-bye! * * * * 电致变色薄膜 电致变色现象(Electrochromism)——材料在电场作 用下所引起的颜色变化,这种变化是可逆的、连续 可调的(透过率、吸收率、反射率三者比例关系可 调)。 应用:智能窗(调节玻璃透光特性) 机理: 一些氧化物薄膜在电场的作用下能够发生电子的交换,导致颜色的改变。 智能材料 智能窗结构示意图 着色和退色的电化学反应如下: Ni1-xO(初始态) + yM+ + ye- → MyNi1-xO (着色态) MyNil-xO (着色态) → My-2N1-xO(退色态) + 2M+ + 2e- 氧化还原的电化学反应 玻璃基片 透明电极(氧化铟锡膜) 离子注入膜 快离子导体隔膜 电致变色膜(α-WO3、NiO薄膜) 蓝色、灰色 法拉利首款自动硬顶敞篷车 玻璃车顶采用了利用电场变化来改变颜色的电致变色技术,可对透过率进行5级调整。 智能窗的应用: 智能材料 汽车防眩目后视镜 汽车夜间行驶时根据后面行驶车辆前大灯射出的光线照射到后视镜上产生的眩目光程度,自动控制后视镜的透光度,以减少后视镜镜面的反射光强度,使驾驶员既能舒服的通过后视镜了解后面行驶车辆及行人的情况,又能安全驾驶汽车。 汽车防眩目后视镜是当前玻璃制造业前沿产品-电致变色玻璃在汽车上的应用。 智能材料 4 . 智能材料的应用 在军事领域中的应用 智能材料与住宅智能化 与现代医学相联系的智能材料 阅读材料 智能材料 在军事领域中的应用 (1)智能蒙皮 光纤作为智能传感元件用于飞机机翼的智能蒙皮中,或者在武器平台的蒙皮中植入传感元件、驱动元件和微处理控制系统制成的智能蒙皮,可用于预警、隐身和通信。 (2)结构监测和寿命预测 采用光纤传感器和聚偏氟乙烯传感器的智能 结构可对机翼、机架以及可重复使用航天运 载器进行全寿命期

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