文档介绍：智能复合材料研究发展概况
摘要:智能复合材料是基于仿生学发展起来的高新技术材料,根据设计者的要求实现自检测、自诊断、自调节等各种特殊功能。本文介绍了智能复合材料的原理、组成,分析了几种智能复合材料的开发研究及其存在的问题。
关键词:智能复合材料形状记忆合金压电材料光导纤维自检测自修复
Abstract: posite materials which is high-tech materials is developed based on bionics. Self-testing, self-diagnosis, self-regulation and other special function are achieved according to the demands of designers. In this article the principles position of posite materials are described, the research and problems of several posite materials are analysised.
Keywords: posite materials shape memory alloy piezoelectric material light conduct fiber self-testing self-repair
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引言
智能复合材料是一类基于仿生学概念发展起来的高新技术材料,它实际上是集成了传感器、信息处理器和功能驱动器的新型复合材料。其通过传感器感知内外环境状态的变化,将变化所产生的信号通过信息处理器做出判断处理,并发出指令,而后通过功能驱动器调整材料的各种状态,以适应内外环境的变化,从而实现自检测、自诊断、自调节、自恢复、自我保护等多种特殊功能,类似于生物系统。智能复合材料是微电子技术、计算机技术与材料科学交叉的产物。智能复合材料能够很好的避免复合材料在拉压、冲击或疲劳等载荷作用下, 极易发生损伤直至最终破坏的弱点,对复合材料的初期损伤,能够及时发现并采取相应措施, 将经济损失降到最低, 甚至可以避免灾难性的后果出现。因此智能复合材料在许多领域展现了广阔的应用前景,如机械装置噪音与振动的自我控制等[1],飞机的智能蒙皮[2]与自适应机翼,桥梁与高速公路等大型结构的自增强、自诊断、自修复功能[3 - 4],以及各种智能纺织品[5 - 6]。
1智能复合材料的构成及设计
(1) 基体材料基体材料主要起承受载荷的作用,一般选用轻质材料,其中高分子材料因重量轻、耐腐蚀等优点而受到人们的重视。也可选用金属材料,尤
其以轻质有色合金为主。
(2) 传感器部分传感器部分由具有感知能力的敏感材料构成。它的主要作用是感知环境的变化,如温度、压力、应力、电磁场等,并将其转换为相应的信号。这种材料目前有形状记忆合金、压电材料、光纤、磁致伸缩材料、PH 致伸缩材料、电致变色材料、电致粘流体、磁致粘流体、液晶材料、功能梯度材料和功能塑料合金等。
(3) 驱动器部分构成驱动器部分的驱动材料在一定的条件下可产生较大的应变和应力,从而起到响应和控制的作用。如形状记忆合金、磁致伸缩材料、PH 致