智能材料擁有七大功能,包括傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應(yīng)功能、自診斷能力、自修復(fù)能力和自適應(yīng)能力。
材料分類
作為一種新型材料,一般認(rèn)為,智能材料由傳感器或敏感元件等與傳統(tǒng)材料結(jié)合而成。這種材料可以自我發(fā)現(xiàn)故障,自我修復(fù),并根據(jù)實(shí)際情況作出優(yōu)化反應(yīng),發(fā)揮控制功能。 智能材料可分為兩大類:
(1)嵌入式智能材料,又稱智能材料結(jié)構(gòu)或智能材料系統(tǒng)。在基體材料中,嵌入具有傳感、動作和處理功能的三種原始材料。傳感元件采集和檢測外界環(huán)境給予的信息,控制處理器指揮和激勵驅(qū)動元件,執(zhí)行相應(yīng)的動作。
(2)有些材料微觀結(jié)構(gòu)本身就具有智能功能,能夠隨著環(huán)境和時間的變化改變自己的性能,如自濾玻璃、受輻射時性能自衰減的Inp半導(dǎo)體等。
材料構(gòu)成
一般來說智能材料由基體材料、敏感材料、驅(qū)動材料和信息處理器四部分構(gòu)成。
(1)基體材料
基體材料擔(dān)負(fù)著承載的作用,一般宜選用輕質(zhì)材料。一般基體材料首選高分子材料,因?yàn)槠渲亓枯p、耐腐蝕,尤其具有粘彈性的非線性特征。其次也可選用金屬材料,以輕質(zhì)有色合金為主。
(2)敏感材料
敏感材料擔(dān)負(fù)著傳感的任務(wù),其主要作用是感知環(huán)境變化(包括壓力、應(yīng)力、溫度、電磁場、PH值等)。常用敏感材料如形狀記憶材料、壓電材料、光纖材料、磁致伸縮材料、電致變色材料、電流變體、磁流變體和液晶材料等。
(3)驅(qū)動材料
因?yàn)樵谝欢l件下驅(qū)動材料可產(chǎn)生較大的應(yīng)變和應(yīng)力,所以它擔(dān)負(fù)著響應(yīng)和控制的任務(wù)。常用有效驅(qū)動材料如形狀記憶材料、壓電材料、電流變體和磁致伸縮材料等??梢钥闯?,這些材料既是驅(qū)動材料又是敏感材料,顯然起到了身兼二職的作用,這也是智能材料設(shè)計(jì)時可采用的一種思路。
(4)其它功能材料
包括導(dǎo)電材料、磁性材料、光纖和半導(dǎo)體材料等。