智能材料-课件.ppt

（2）MTS磁致伸缩位移传感器： 高精度、多种规格、长行程 非接触式测量 模块组装、坚固耐用 敏感元件平均无故障时（MTBF）长达23年 真正的绝对位置输出、无需重新标定或定期维修。 适用于高温、高压、高振荡及空间狭小环境 安装方便、快捷，不需定期标定和维护冶金工业连铸、冷热轧、AGC控制、模件成型等。 * ３、压电陶瓷 ⑴ 压电效应 ⑵ 陶瓷的压电机理 * ⑴ 压电效应 　　在某些晶体材料上施加机械力时，晶体表面会产生电荷，这种现象称正压电效应。在一定范围内，电荷密度与作用力成正比。 　　　相反，在晶体上施加电场时，晶体会产生几何变形，称逆压电效应。 　　　晶体的对称性决定了材料能否产生压电性。 　　　显然，压电效应只存在于没有对称中心的晶体中。 * 压电效应的本质 　　机械作用(应力与应变)引起了晶体的极化，从而导致介质两端表面出现相反的束缚电荷。 * (2) BaTiO3陶瓷的压电机理 　　BaTiO3晶体中，氧形成八面体，Ti位于氧八面体的中心，Ca处于八个八面体的间隙。 Ba O Ti * 　　①陶瓷由许多排列无序的小晶粒构成，具有各向同性，不显示压电性。 　　经电场处理后，陶瓷存在剩余极化强度，它是以束缚电荷的形式表现出来，且由各向同性变成各向异性，从而具有压电性。 * 　　由于束缚电荷的作用，在陶瓷片两极板上吸附了一层表面电荷（如图所示），这些吸附电荷与片内束缚电荷数量相等，符号相反，起屏蔽和抵消片内极化强度对外界的作用。 Ti 电场处理后的陶瓷片 * 　　②当在瓷片上加一个与极化方向平行的外力时，在应力的作用下瓷片发生形变，即极化方向c轴被压缩，使Ti4+位移变小，片内极化强度变小，因而释放出部分原来被吸附的表面电荷，这就是被压缩后出现的压电效应(正压电)。其过程示意所示： * Ti 电场处理后的陶瓷片 外力的作用 陶瓷的正压电效应示意图 * 　　当压力撤去后，陶瓷片恢复原状(膨胀过程)，这时c轴变长，Ti4+位移增大，陶瓷片内极化强度也变大，因此，电极上又吸附一部分自由电荷而出现充电现象。 * 　　③当在瓷片上施加与极化方向相同的电场时，此时增大了极化强度，表示Ti4+位移增大，晶胞c轴变长，瓷片发生伸长形变，此时，电能变为机械能(逆压电)。此过程示意如下： * Ti 电场处理后的陶瓷片 电场的作用 陶瓷的逆压电效应示意图 * 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！ * 智 能 材 料 0720103009 杨伟 * 　　 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。 独角仙的外壳可以随着外界空气变潮湿其外壳的颜色由绿色变成黑色。它所呈现的外壳结构特征将成为未来一种‘智能材料’的重要特性，科学家可以依据这种特征研制作为湿度探测器的新型材料，它可用于在食品加工厂监控湿气指数。 * 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