【正文】 國際上各種學(xué)術(shù)研討會(huì)也特別多，在美國、日本、法國、德國、意大利等國都召開了學(xué)術(shù)會(huì)議或是專題學(xué)術(shù)研究會(huì)。最關(guān)鍵的問題是必須運(yùn)用已知材料的特性、振動(dòng)理論以及自動(dòng)控制理論，建立合理的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建控制系統(tǒng)，并選擇有效的控制策略。18? 致動(dòng)器是執(zhí)行信息處理單元發(fā)出的控制指令，并按照規(guī)定的方式對外界或內(nèi)部狀態(tài)和特性變化作合理的反應(yīng)，直接將控制器輸出的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)的應(yīng)變或位移，具有改變智能結(jié)構(gòu)形狀、位置及其它機(jī)械特性的能力。研究新型的復(fù)合驅(qū)動(dòng)元件；? （ 5）研究驅(qū)動(dòng)元件在材料中的布置方案。改善驅(qū)動(dòng)元件的激勵(lì)方法；? （ 3） 13? 對驅(qū)動(dòng)元件的要求是：? （ 1）驅(qū)動(dòng)元件應(yīng)能和結(jié)構(gòu)基體材料很好結(jié)合，具有高的結(jié)合強(qiáng)度；? （ 2）驅(qū)動(dòng)元件本身的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度要高；? （ 3）激勵(lì)驅(qū)動(dòng)元件動(dòng)作的方法要簡單和安全，對結(jié)構(gòu)基體材料無影響，激勵(lì)的能量要?。?2是智能結(jié)構(gòu)的動(dòng)作流程圖。? 在基本材料中嵌入具有傳感、動(dòng)作和控制處理功能的三種原始材料，傳感元件采集和檢測外界給予的信息，控制處理器指揮驅(qū)動(dòng)元件執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。? 高分子系智能材料的范圍很廣泛。目前研究開發(fā)的金屬系智能材料主要有形狀記憶合金和形狀記憶復(fù)合材料兩大類。根據(jù)材料的來源，智能材料包括金屬智能材料無機(jī)非金屬系、智能材料及高分子系智能材料。因此融合于材料中的傳感元件相當(dāng)于人體的神經(jīng)系統(tǒng)，具有感官功能，驅(qū)動(dòng)元件相當(dāng)于人體的肌肉，控制系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦。它的研究開發(fā)孕育著新一代的技術(shù)革命。它是一個(gè)類似于人體的神經(jīng)、肌肉、大腦和骨骼組成的系統(tǒng)，而基體材料就相當(dāng)于人體的骨骼。一般來說，智能材料是能夠感知環(huán)境變化 (傳感或發(fā)現(xiàn)的功能 )，通過自我判斷和自我結(jié)構(gòu) (思考和處理的功能 )，實(shí)現(xiàn)自我指令和自我執(zhí)行 (執(zhí)行功能 )的新型材料。材料科學(xué)的發(fā)展，使得人們對機(jī)械、電子、動(dòng)作等材料的多方面性能耦合進(jìn)行研究，微電子技術(shù)、總線技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，解決了信息處理和快速控制等方面的難題，這些都為智能材料結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)提供了有利條件。 2第一節(jié) and第十一章 智能材料與結(jié)構(gòu) Structures)是一門新興起的多學(xué)科交叉的綜合科學(xué)。1? 自 1998年美國弗吉尼亞大學(xué)召開了關(guān)于 “智能材料結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)問題 ”專題學(xué)術(shù)討論會(huì)以來，智能材料系統(tǒng)的研究成為材料科學(xué)與工程的熱點(diǎn)之一，有人甚至稱 21世紀(jì)是智能材料的世紀(jì)，目前美國已有幾十家公司經(jīng)營智能材料結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。智能材料的概念及分類 智能化將成為 21世紀(jì)高分子材料的重要發(fā)展方向之一。智能材料與普通功能材料的區(qū)別如圖11－ 1所示。 作為智能材料的刺激響應(yīng)性高分子凝膠的研究和開發(fā)非?；钴S，其次還有智能高分子膜材、智能高分子粘合劑、智能型藥物釋放體系和智能高分子基復(fù)合材料等。 首先識別外界參數(shù)，通過分析、判斷，然后行動(dòng)。14? （ 4）激勵(lì)后的變形量要大，并能伴隨著產(chǎn)生激勵(lì)力，而且能夠控制；? （ 5）驅(qū)動(dòng)元件在反復(fù)激勵(lì)下，保持性能穩(wěn)定；? （ 6）驅(qū)動(dòng)元件的頻率響應(yīng)要寬，響應(yīng)速度快，并能控制。16? （ 1）提高驅(qū)動(dòng)元件本身的性能，滿足上 研究多種激勵(lì)元件組合使用的方法，達(dá)到取長補(bǔ)短的目的；? （ 4） 17? 傳感器、致動(dòng)器和控制器是智能結(jié)構(gòu)的重要部分。控制器位于結(jié)構(gòu)之中，由具有控制功能的硬件電路或電腦芯片與軟件組成，是智能結(jié)構(gòu)的神經(jīng)中樞。 同時(shí)具有較優(yōu)良的加工性能，制備智能材料不受形狀的限制，因此有機(jī)聚合物壓電材料更適合制備智能材料。 ? 形狀記憶合金是智能材料結(jié)構(gòu)中最先應(yīng)用的一種驅(qū)動(dòng)元件 ,它集感知和驅(qū)動(dòng)于一體。25? 再進(jìn)行加熱或冷卻時(shí)，形狀保持不變，這就是所謂的形狀記憶效應(yīng) (Shape具有形狀記憶效應(yīng)的金屬通常是兩種以上金屬的合金，稱為形狀記憶合金 (Shape 27? 但隨著循環(huán)次數(shù)的增加，形狀記憶特性會(huì)衰減，存在一個(gè)疲勞壽命。例如對 NiTi合金經(jīng)過一定的熱處理訓(xùn)練，不僅在馬氏體逆相變過程中能完全回復(fù)到變形前的狀態(tài)，而且在馬氏體相變過程中也會(huì)自發(fā)地發(fā)生形狀變化，回復(fù)到馬氏體狀態(tài)的形狀，而且反復(fù)加熱冷卻都會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象。3。當(dāng)試件冷卻到 Mf’ 時(shí)，形狀接近直線狀態(tài)，如圖 11173。3(d)和 (e)的形狀。31? 圖 11173。4（ c） 是合金母相在應(yīng)力作用下誘發(fā)馬氏體，并發(fā)生形狀變化，去除應(yīng)力后，除彈性部分外，形狀并不回復(fù)原狀，但通過加熱產(chǎn)生逆變，便能恢復(fù)原形。除鋼鐵外，大多數(shù)合金中的馬氏體相變是可逆的，即冷卻時(shí)由母相 P轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相 M， 即 P?M， 加熱時(shí)馬氏體相M又逆向轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶?P， 即 M?P。同樣理由，馬氏體要可逆的轉(zhuǎn)為母相，加熱溫度必須高于 T0溫度，而且要加熱至As溫度時(shí)，母相才開始形成，直至 Af溫度逆變才完成。馬氏體相變（ P?M） 開始溫度；? Mf馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶啵R氏體逆相變 M?P） 的開始溫度；? Af36? 形狀記憶材料分三類：形狀記憶合金，形狀記憶陶瓷和形狀記憶薄膜。37? （ 1）單程記憶效應(yīng)：在低于 Mf溫度之下時(shí)，加壓力樣品變形，去掉壓力時(shí)不能完全恢復(fù)，當(dāng)加熱到 Af之上時(shí)殘存的形變才能恢復(fù)。? （ 4）做功狀態(tài)，在 Mf溫度之下樣品受壓變形，卸掉壓力，再加上重量 W， 將樣品加熱到 Af之上，形變應(yīng)力產(chǎn)生并且做功，稱為功輸出。例如從高溫到低溫的滯回線，應(yīng)力 — 溫度的關(guān)系，應(yīng)力 — 壓力的關(guān)系，以及應(yīng)力 —壓力 — 溫度三者之間的關(guān)系。 根據(jù)使用目的不同可選用適當(dāng)?shù)暮辖鸪煞帧?2? 在材料使用過程中，表征材料記憶性能的主要參數(shù)包括記憶合金隨溫度變化所表現(xiàn)出的形狀恢復(fù)程度，回復(fù)應(yīng)力，使用中的疲勞壽命，即經(jīng)歷一定熱循環(huán)或應(yīng)力循環(huán)后記憶特性的衰減情況。43? Fe、 Co等過渡族金屬的加入均可引起 Ms下降。 300保溫使之定形 .此種在較低溫度處理的記憶元件及形狀回復(fù)特性較差。500時(shí)效處理若干時(shí)間 (通常為 500首先如同單向記憶處理那樣獲得記憶效應(yīng) ,但此時(shí)僅可記憶高溫相的形狀。這種記憶訓(xùn)練實(shí)際上就是強(qiáng)制變形。這是由于與基體共格的 Ti11Ni14析出相產(chǎn)生的某種固定的內(nèi)應(yīng)力所致。 1000固熔后分別淬入溫度為10與 100介質(zhì)中 ,其合金的 Ms對應(yīng)為 173。52? 無論是 CuZnAl還是 CuAlNi合金 ,相變溫度對 Al含量都很敏