智能材料課件講義

智能材料課件講義1學習要點?智能材料的發(fā)展史?智能材料的認識?智能材料的分類及用途?高分子智能材料?

智能材料未來的發(fā)展學習要點?智能材料的發(fā)展史2一、智能材料的首次試驗是在20世紀70年代，由美國弗吉尼亞理工大學和州立大學的Claus等人將光纖埋入碳纖維增強復合材料中，使材料具有感知應力和斷裂損傷的能力。當時叫做自適應材料。二、從1985年開始，在Rogers和Claus等人的深入研究下，智能材料逐漸受到世界各國研究者的重視。三、1988年9月,美國弗吉尼亞州立大學和工學院召開關于“機敏材料結構和數(shù)學問題”學術討論會智能材料課件講義3四、智能材料（Intelligentmaterial）的構想來源于仿生（仿生就是模仿大自然中生物的一些獨特功能制造人類使用的工具，如模仿蜻蜓制造飛機等等），它的目標就是想研制出一種材料，使它成為具有類似于生物的各種功能的“活”的材料。這就使得智能材料的設計、制造、加工和性能結構特征均涉及到了材料學的最前沿領域，使智能材料代表了材料科學的最活躍方面和最先進的發(fā)展方向。五、智能材料（Intelligentmaterial）是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來高技術的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結構材料之間的界線逐漸消失，實現(xiàn)結構功能化、功能多樣化。四、智能材料（Intelligentmaterial）的構4智能材料的認識?定義：智能材料是指具有感知環(huán)境(包括內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境)的刺激，對之進行分析、處理、判斷，并采取一定的措施進行適度響應的智能特征性的材料。?內(nèi)涵：(1)具有感知功能，能夠檢測并且可以識別外界(或者內(nèi)部)的刺激強度，如電，光，熱，應力，應變，化學，核輻射等；(2)具有驅動功能，能夠響應外界變化；(3)能夠按照設定的方式選擇和控制響應；(4)反應比較靈敏,及時和恰當；(5)當外部刺激消除后,能夠迅速恢復到原始狀態(tài)。智能材料的認識?定義：智能材料是指具有感知環(huán)境(包括內(nèi)環(huán)境和5智能材料的用途?用途：生活用品、建筑業(yè)、航天、醫(yī)療、軍事等等智能材料的用途6生活用品方面1智能背心發(fā)熱源分布于背部及胸部兩側生物熱能纖維為發(fā)熱體遠紅外線功能微電腦芯片控制器鋰電池供熱

生活用品方面1智能背心72智能衛(wèi)生間調(diào)節(jié)控制水溫、水速和水流的狀態(tài)馬桶的形狀和大小可隨使用者的不同而自動變化，坐墊自動加熱至舒適的溫度。淋浴設備只要和多功能磚相連接，上下水、水溫和水流都能通過電腦得到自動控制和調(diào)節(jié)。馬桶上安裝體檢裝置，通過電腦分析數(shù)據(jù)顯示上廁所人的健康狀況2智能衛(wèi)生間調(diào)節(jié)控制水溫、水速和水流的狀態(tài)8建筑業(yè)方面?能自診其“健康”狀況，并能自行“醫(yī)治疾病”的材料。例：英國科學家兩種“自愈合”纖維。?多功能磚塊?功能膜?毫微塑料座椅?生物發(fā)光樹建筑業(yè)方面?能自診其“健康”狀況，并能自行“醫(yī)治疾病”的材料9航天業(yè)方面?智能機翼飛機。例：挪威的F-14雄貓飛機和B-1超音速轟炸機?智能涂料航天業(yè)方面10醫(yī)療假肢人造胰細胞

醫(yī)療11軍事智能蒙皮結構監(jiān)測和壽命預測減振降噪軍事智能蒙皮12各個方面的應用各個方面的應用13高分子智能材料高分子智能材料是通過有機和合成的方法，使無生命的有機小分子材料通過各類反應形成相對分子質(zhì)量較大的并且具有了特定“感覺”和“知覺”的新型材料。高分子智能材料高分子智能材料是通過有14其他方面實用材料智能液晶材料智能高分子復合材料高分子薄膜荷電型超濾膜接枝型智能膜聚電解質(zhì)配合物膜其他方面實用智能智能高分子薄膜荷電型接枝型聚電解質(zhì)15智能材料D30英國一位叫理查德·帕默的工程師，發(fā)明了一種神奇的高分子智能材料，并把它命名為“D30”它能硬能軟，還能隨意變形。近日，這種材料還引起了英國政府的興趣并打算運用于英國國防事業(yè)。智能材料D30英國一位叫理查德·帕默的工程師，發(fā)明了一種神奇16環(huán)境污染檢測IPCCA在非干擾電解質(zhì)中衍射波長隨Pb2+濃度的增加而單調(diào)增大。濃度為20μmol/L的Pb(CH3COO)2產(chǎn)生的IPCCA衍射位移易被肉眼所觀察。環(huán)境污染檢測IPCCA在非干擾電解質(zhì)17臨床醫(yī)藥應用右圖為125μm厚的智能聚合結晶膠體陣列葡萄糖傳感器示意圖。由圖見：吸收光譜吸光度與葡萄糖濃度息息相關。運用這一特性可將此高分子智能材料運用于臨床診斷臨床醫(yī)藥應用右圖為125μm厚的智能聚合結晶膠體陣列葡萄糖18人工關節(jié)人造關節(jié)接骨TiNi合金金屬骨骼人工關節(jié)人造關節(jié)接骨19心臟修補元件心臟壓力傳感示意圖

心臟供電系統(tǒng)心臟修補元件心臟壓力傳感示意圖20人造腎臟人造腎臟應用實例人造腎臟示意圖人造腎臟人造腎臟應用實例21智能材料未來的發(fā)展材料是人類進步的階梯，在未來的發(fā)展中，人們會根據(jù)自身的需要研發(fā)出更多具有特殊作用和用途的新型材料。智能材料未來的發(fā)展材料是人類進步的階梯，在未來的發(fā)展中，人們22智能材料課件講義23智能材料課件講義24學習要點?智能材料的發(fā)展史?智能材料的認識?智能材料的分類及用途?高分子智能材料?

智能材料未來的發(fā)展學習要點?智能材料的發(fā)展史25一、智能材料的首次試驗是在20世紀70年代，由美國弗吉尼亞理工大學和州立大學的Claus等人將光纖埋入碳纖維增強復合材料中，使材料具有感知應力和斷裂損傷的能力。當時叫做自適應材料。二、從1985年開始，在Rogers和Claus等人的深入研究下，智能材料逐漸受到世界各國研究者的重視。三、1988年9月,美國弗吉尼亞州立大學和工學院召開關于“機敏材料結構和數(shù)學問題”學術討論會智能材料課件講義26四、智能材料（Intelligentmaterial）的構想來源于仿生（仿生就是模仿大自然中生物的一些獨特功能制造人類使用的工具，如模仿蜻蜓制造飛機等等），它的目標就是想研制出一種材料，使它成為具有類似于生物的各種功能的“活”的材料。這就使得智能材料的設計、制造、加工和性能結構特征均涉及到了材料學的最前沿領域，使智能材料代表了材料科學的最活躍方面和最先進的發(fā)展方向。五、智能材料（Intelligentmaterial）是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來高技術的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結構材料之間的界線逐漸消失，實現(xiàn)結構功能化、功能多樣化。四、智能材料（Intelligentmaterial）的構27智能材料的認識?定義：智能材料是指具有感知環(huán)境(包括內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境)的刺激，對之進行分析、處理、判斷，并采取一定的措施進行適度響應的智能特征性的材料。?內(nèi)涵：(1)具有感知功能，能夠檢測并且可以識別外界(或者內(nèi)部)的刺激強度，如電，光，熱，應力，應變，化學，核輻射等；(2)具有驅動功能，能夠響應外界變化；(3)能夠按照設定的方式選擇和控制響應；(4)反應比較靈敏,及時和恰當；(5)當外部刺激消除后,能夠迅速恢復到原始狀態(tài)。智能材料的認識?定義：智能材料是指具有感知環(huán)境(包括內(nèi)環(huán)境和28智能材料的用途?用途：生活用品、建筑業(yè)、航天、醫(yī)療、軍事等等智能材料的用途29生活用品方面1智能背心發(fā)熱源分布于背部及胸部兩側生物熱能纖維為發(fā)熱體遠紅外線功能微電腦芯片控制器鋰電池供熱

生活用品方面1智能背心302智能衛(wèi)生間調(diào)節(jié)控制水溫、水速和水流的狀態(tài)馬桶的形狀和大小可隨使用者的不同而自動變化，坐墊自動加熱至舒適的溫度。淋浴設備只要和多功能磚相連接，上下水、水溫和水流都能通過電腦得到自動控制和調(diào)節(jié)。馬桶上安裝體檢裝置，通過電腦分析數(shù)據(jù)顯示上廁所人的健康狀況2智能衛(wèi)生間調(diào)節(jié)控制水溫、水速和水流的狀態(tài)31建筑業(yè)方面?能自診其“健康”狀況，并能自行“醫(yī)治疾病”的材料。例：英國科學家兩種“自愈合”纖維。?多功能磚塊?功能膜?毫微塑料座椅?生物發(fā)光樹建筑業(yè)方面?能自診其“健康”狀況，并能自行“醫(yī)治疾病”的材料32航天業(yè)方面?智能機翼飛機。例：挪威的F-14雄貓飛機和B-1超音速轟炸機?智能涂料航天業(yè)方面33醫(yī)療假肢人造胰細胞

醫(yī)療34軍事智能蒙皮結構監(jiān)測和壽命預測減振降噪軍事智能蒙皮35各個方面的應用各個方面的應用36高分子智能材料高分子智能材料是通過有機和合成的方法，使無生命的有機小分子材料通過各類反應形成相對分子質(zhì)量較大的并且具有了特定“感覺”和“知覺”的新型材料。高分子智能材料高分子智能材料是通過有37其他方面實用材料智能液晶材料智能高分子復合材料高分子薄膜荷電型超濾膜接枝型智能膜聚電解質(zhì)配合物膜其他方面實用智能智能高分子薄膜荷電型接枝型聚電解質(zhì)38智能材料D30英國一位叫理查德·帕默的工程師，發(fā)明了一種神奇的高分子智能材料，并把它命名為“D30”它能硬能軟，還能隨意變形。近日，這種材料還引起了英國政府的興趣并打算運用于英國國防事業(yè)。智能材料D30英國一位叫理查德·帕默的工程師，發(fā)明了一種神奇39環(huán)境污染檢測IPCCA在非干擾電解質(zhì)中衍射波長隨Pb2+濃度的增加而單調(diào)增大。濃度為20μmol/L的Pb(CH3COO)2產(chǎn)生的IPCCA衍射位移易被肉眼所觀察。環(huán)境污染檢測IPCCA在非干擾電解質(zhì)40臨床醫(yī)藥應用右圖為125μm厚的智能聚合結晶膠體陣列葡萄糖傳感器示意圖。由圖見：吸收光譜吸光度與葡萄糖濃度息息相關。運用這一特性可將此高分子智能材料運用于臨床診斷臨床醫(yī)藥應用右圖為125μm厚的智能聚合結晶膠體陣列葡萄糖41人工關節(jié)人造關節(jié)接骨TiNi合金金屬骨骼人工關節(jié)人造關節(jié)接骨42心臟修補元件心臟壓力傳感示意圖