仿生智能材料2011

1、5.1自修復(fù)自修復(fù)蜂窩混合雙打5.2自修復(fù)混凝土，第5章自修復(fù)材料，自修復(fù)也稱為自修復(fù)，是生物的重要特征之一，人們在缺陷發(fā)生時沒有外界作用時，材料自身的自判斷、控制和恢復(fù)能力稱為自修復(fù)。 第五章自修復(fù)自修復(fù)材料，第五章自修復(fù)自修復(fù)材料，氧化鋯增韌陶瓷混合雙打-微裂紋增韌和相變增韌ZrO2粒子分散在陶瓷沉積基質(zhì)中，為了避免燒結(jié)塊開裂，添加穩(wěn)定劑以保持氧化鋯的高溫形態(tài)。第5章自修復(fù)自愈材料、微裂紋強化：部分穩(wěn)定的ZrO2粒子從燒結(jié)溫度蒸發(fā)制冷到室溫，相變體積膨脹對陶瓷沉積基質(zhì)產(chǎn)生應(yīng)力，形成微裂紋，阻礙、偏轉(zhuǎn)主裂紋的發(fā)展，吸收裂紋發(fā)展的能量，材料的、第5章自修復(fù)自愈材料、相變強化：由于應(yīng)力引起的相變

2、強化、ZrO2粒子和沉積基質(zhì)的熱脹冷縮系數(shù)不同，在從燒結(jié)溫度蒸發(fā)制冷到室溫的過程中，ZrO2粒子受到不同的力，如果受到壓縮應(yīng)力，相變得到抑制，氧化鋯馬氏體相變溫度隨著粒子尺寸的減少而降低，因此，該相變溫度降低到室溫。 當(dāng)對材料施加應(yīng)力時，從基體向ZrO2粒子的壓力被釋放，ZrO2粒子變態(tài)，在陶瓷基體上形成微裂紋，主裂紋的發(fā)展被阻礙，裂紋的發(fā)展能被吸收，材料的強度和韌性提高。 研究實例：多元強化氧化鋯復(fù)合陶瓷柱塞和氧化鋯強化陶瓷柱塞高壓柱塞泵廣泛用于油田車輛和工程機械氧化鋯強化陶瓷柱塞在油田柱塞式往復(fù)泵的試制和實際應(yīng)用過程，安裝的陶瓷柱塞累計使用時間為400 陶瓷柱塞作為結(jié)構(gòu)陶瓷制品的成熟產(chǎn)品，

3、具有超高耐熱性、高強度、高硬度、高耐磨性和優(yōu)良的耐腐蝕性等綜合特性。第5章自修自修材料，第5章自修自修材料，混凝土本來的組成配合復(fù)合智能型成分，使混凝土材料具有一定的自感、適應(yīng)和損傷自修等智能特性的多功能材料。 目前，自診斷、自身調(diào)節(jié)、損傷自修復(fù)等性能雖然不能在混凝土結(jié)構(gòu)中全部體現(xiàn)，但具有某種智能(準(zhǔn)確地說是反應(yīng)性能)的特性。 自診斷智能混凝土具有壓敏性和感溫性等性能。 普通混凝土材料本身不具有自感應(yīng)功能，但混凝土基體材料中配合了一部分導(dǎo)電相成分的復(fù)合混凝土具有自感應(yīng)性能。 目前常用的導(dǎo)電成分分為三類：聚合物類，碳類和金屬類，最常用的是碳類和金屬類。 碳系導(dǎo)電成分有：黑金屬鉛、碳纖維布和熱解炭

4、黑； 金屬系材料有金屬微粉末、金屬纖維、金屬片、金屬網(wǎng)等。 第五章自修復(fù)自愈材料、碳纖維布水泥基材料在主要構(gòu)件受力的彈性階段，電阻變化率沿內(nèi)部應(yīng)力線增加，接近構(gòu)件極限載荷時，電阻率逐漸增大，預(yù)言構(gòu)件破壞的基準(zhǔn)水泥基材料的導(dǎo)電性能幾乎沒有變化，電阻變化率急劇增大，直至接近破壞由碳纖維布混凝土復(fù)合材料受力時的阻力變化和載荷顯示的這種線性關(guān)系，反映了內(nèi)部損傷情況的豐富信息，能夠敏感有效地監(jiān)測拉伸、彎曲、壓力等情況和靜態(tài)和動態(tài)載荷引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況。 在第5章自修復(fù)自愈材料、纖維配合量不同的混凝土的溫度電阻試驗中，在初期階段，隨著溫度的上升，負溫度系數(shù)NTC (negativetemperaturec

5、oefficient )效果，即電阻率隨著溫度的上升而降低。當(dāng)溫度達到某個臨界溫度時，不含碳纖維布的混凝土的電阻率出現(xiàn)平臺，不隨溫度變化明顯，但含碳纖維布的水泥基材，出現(xiàn)正的溫度系數(shù)PTC (positivetemperaturecoefficient )效果，電阻率達到碳纖維布混凝土的這種溫度電阻現(xiàn)象，可以實現(xiàn)大體積混凝土的溫度自監(jiān)視和熱敏器件和火災(zāi)報警器等，可以期待應(yīng)用于要求溫度調(diào)節(jié)和火災(zāi)警報的斯瑪特混凝土構(gòu)造。第5章自修復(fù)自修復(fù)材料、第5章自修復(fù)材料、碳纖維布混凝土具有電熱(由電產(chǎn)生的熱)、電力(由電產(chǎn)生的變形)等效果，因此結(jié)構(gòu)可以調(diào)節(jié)自身溫度，調(diào)節(jié)由溫度產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，應(yīng)在一定范圍內(nèi)

6、調(diào)節(jié)自身變形國內(nèi)研究表明，碳纖維布混凝土具有良好的導(dǎo)電性，通電后發(fā)熱功率非常穩(wěn)定。 利用其電熱效應(yīng)，可以融雪混凝土路面橋面和飛機場飛機跑道等結(jié)構(gòu)。 在嚴(yán)寒地區(qū)，基于碳纖維布混凝土的道路和橋梁路面的適應(yīng)融雪和融冰系統(tǒng)的斯瑪特混凝土研究在歐美等地展開，取得了一定的進展。自修復(fù)智能混凝土是以混凝土材料為基礎(chǔ)，用含有膠粘劑的空心膠囊、空心纖維玻璃或者液心光纖等填充的，如果凝聚體材料受到損傷，部分空心膠囊、空心纖維玻璃或者液心光纖會破裂，膠粘劑會流到損傷的地方，混凝土的裂縫會再次愈合。 該技術(shù)廣泛應(yīng)用于道路、地基、橋墩等建筑物。 第5章自修復(fù)自愈材料、調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)承載力的自身調(diào)節(jié)混凝土材料：利用混凝土中埋入形狀記憶合金，在不同于形狀記憶合金溫度的易感性溫度下恢復(fù)相應(yīng)形狀的功能，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)受到反常的荷載的影響時，根據(jù)記憶合金形狀的變化