【正文】 93? 智能玻璃是一種新型的智能材料，它的光學(xué)特性可以根據(jù)入射光線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度而改變。智能結(jié)構(gòu)應(yīng)在裂紋萌生后，由傳感器指示裂紋位置，并指揮相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作，使裂紋尖端形成壓應(yīng)力，防止裂紋繼續(xù)擴(kuò)展。 9所示，他們應(yīng)和結(jié)構(gòu)材料融合成整體；另一功能是適合于當(dāng)前的電子戰(zhàn)，即具有識(shí)別、人為干擾、隱蔽通訊、威脅警告和電子保障系統(tǒng)，如圖 11—10 所示。82? 智能材料結(jié)構(gòu)技術(shù)很快被土木工程、船舶、海上陸架、汽車(chē)、醫(yī)學(xué)等行業(yè)看中，認(rèn)為它將會(huì)引起這些行業(yè)的新的技術(shù)革命，為此，分別制定了 5年、 10年規(guī)劃，投入大量資金。 78? 形狀記憶合金更多的潛在應(yīng)用是埋置在材料里組成智能復(fù)合材料，如美國(guó)把在F— 16戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼上。76? 改用形狀記憶合金只需一次安放固定手術(shù)。 70? 工業(yè)上常用形狀記憶合金作開(kāi)關(guān)，用于電路冷卻閥門(mén)、火警探測(cè)系統(tǒng)、阻尼裝置等。 68? 形狀記憶合金作為機(jī)械執(zhí)行器的主要優(yōu)點(diǎn)有：? （ 1）機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、安全、常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)有絲狀和螺圈狀。也就是具有雙向動(dòng)作的功能。? 從 20世紀(jì) 70年代開(kāi)始形狀記憶合金得到真正的應(yīng)用，至今已有二十多年，應(yīng)用領(lǐng)域極廣，從精密復(fù)雜的機(jī)器到較為簡(jiǎn)單的連接件、緊固件，從節(jié)約能源的形狀記憶合金發(fā)動(dòng)機(jī)到過(guò)電流保護(hù)器等處處都可反映出形狀記憶合金的奇異功能及簡(jiǎn)便、小巧、靈活等特點(diǎn)。? 形狀記憶合金薄膜有較大的比表面和較高的響應(yīng)速度。 59? 形狀記憶陶瓷的結(jié)構(gòu)圖如圖 11173。 56? 這些合金由于成分不同，生產(chǎn)和處理工藝的差異，其性能有較大的差別。鐵基形狀記憶合金 ? CuAlNi等銅基合金在反復(fù)使用中，較易出現(xiàn)試樣斷裂現(xiàn)象，其疲勞壽命比 NiTi合金低 2173。51? 銅基形狀記憶合金的相變溫度對(duì)合金成分和處理?xiàng)l件極敏感。49? 無(wú)論上述何種記憶處理 ,為了保持良好的形狀記憶特性 ,其變形的應(yīng)變量不得超過(guò)一定值 ,該值與元件的形狀、尺寸、熱處理?xiàng)l件、循環(huán)使用次數(shù)等有關(guān) ,一般為 6％ (不包括全方位記憶處理 ).同時(shí)在使用中 ,在形狀記憶合金受約束狀態(tài)下 ,要避免過(guò)熱 ,也即記憶高溫態(tài)的溫度只需稍高于 Af溫度即可。隨后在低于 Ms溫度 ,根據(jù)所需的形狀將試件進(jìn)行一定限度的可以回復(fù)的形狀。 44? 為獲得記憶效應(yīng) ,一般將加工后的合金材料在室溫加工成所需要的形狀并加以固定，隨后在 400173。TiNi記憶合金的相變溫度對(duì)成分最敏感。它性能優(yōu)越，穩(wěn)定性好，具有特殊的生物相容性，因而得到廣泛的應(yīng)用 ,特別在醫(yī)學(xué)與生物上的應(yīng)用是其他形狀記憶合金所不能替代的。 ? （ 2）雙程記憶合金效應(yīng)，當(dāng)溫度冷卻到 Mf之下時(shí)自發(fā)的形變產(chǎn)生，當(dāng)溫度再升到 Af之上時(shí)形變恢復(fù)。形狀記憶合金已廣泛用于醫(yī)療設(shè)備、航空、航天、儀器儀表、機(jī)器人、自動(dòng)控制以及人造衛(wèi)星、能量轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。? 根據(jù)熱力學(xué)觀點(diǎn)，母相與馬氏體的化學(xué)自由能在 T0溫度時(shí)相等，不發(fā)生轉(zhuǎn)變，必須溫度低于 T0， 母相才有轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的趨勢(shì)，同時(shí)還必須克服非化學(xué)自由能增量和相變時(shí)存在的相變阻力，即溫度冷到 Ms馬氏體相變才開(kāi)始進(jìn)行。4（ a） 是一般金屬材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限，卸除應(yīng)力后，留下永久變形，不會(huì)回復(fù)原狀；圖11173。3(b)； 冷卻到 Mf以下時(shí)，試件的形狀發(fā)生 180?C翻轉(zhuǎn)，如 11173。 26? 材料在高溫下制成特定形狀，在低溫任意變形，加熱時(shí)再恢復(fù)為高溫形狀，重新冷卻還保持高溫時(shí)的形狀時(shí)，我們稱(chēng)之為單程記憶效應(yīng)。Memory2422? 壓電材料在受到應(yīng)力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生電荷分布，同樣在壓電材料上外加電壓時(shí)，會(huì)發(fā)生形變，成為逆壓電效應(yīng)，因此壓電材料即可做傳感材料又可做執(zhí)行材料。智能材料結(jié)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)元件及形狀記憶合金 15? 正在研究和使用的驅(qū)動(dòng)元件有形狀記憶合金、壓電元件、電流變材料、磁致伸縮材料、磁變流材料、膠體材料等。智能材料結(jié)構(gòu)的信息處理方法 ? 根據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)分，智能材料結(jié)構(gòu)可以分成兩種類(lèi)型，分述如下： 8? 金屬系智能材料由于其強(qiáng)度比較大耐熱性好且耐腐蝕性能好，常用在航空航天和原子能工業(yè)中作為結(jié)構(gòu)材料。 5? 而智能材料是能夠感知環(huán)境變化，通過(guò)自我判斷和結(jié)論，實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行指令的新型材料。 3 人們之所以如此關(guān)注智能材料系統(tǒng)是因?yàn)樗诮ㄖ?、橋梁、水壩、電站、飛行器、空間結(jié)構(gòu)、潛艇等振動(dòng)、噪聲、形狀自適應(yīng)控制、損傷自愈合等方面具有良好的應(yīng)用前景。? 智能材料結(jié)構(gòu) (Smart/Intelligent智能材料與智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是近年來(lái)飛速發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域，這一領(lǐng)域的研究也越來(lái)越受到人們的重視。 80年代末期，復(fù)合材料普遍使用，為解決它的強(qiáng)度和剛度變化等問(wèn)題，使得驅(qū)動(dòng)元件和傳感件較為容易地融合進(jìn)入材料，組成整體，從而具有多種用途，同時(shí)驅(qū)動(dòng)元件和傳感件材料的發(fā)展以及材料集成技術(shù)上的突破，也促進(jìn)了智能材料結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。將具有仿生命功能的材料融合于基體材料中，使制成的構(gòu)件具有人們期望的智能功能，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為智能材料結(jié)構(gòu)。6? 例如光導(dǎo)纖維、形狀記憶合金和鎵砷化合物半導(dǎo)體控制電路埋入復(fù)合材料中，光導(dǎo)纖維是傳感元件，能檢測(cè)出結(jié)構(gòu)中的應(yīng)變和溫度，形狀記憶合金能使結(jié)構(gòu)動(dòng)作，改變性狀，控制電路根據(jù)傳感元件得到的信息驅(qū)動(dòng)元件動(dòng)作。? 智能材料的分類(lèi)方法很多。目前此類(lèi)智能材料在電流變流體、壓電陶瓷光質(zhì)變色和電質(zhì)變色材料等方面發(fā)展較快。12第二節(jié) 述六條要求；? （ 2） ? 目前研究投入較多的智能材料的驅(qū)動(dòng)元件主要有作為執(zhí)行器的開(kāi)關(guān)記憶材料（含形狀記憶合金、陶瓷、薄膜三個(gè)類(lèi)型）；壓電材料（含壓電陶瓷、壓電聚合物）、電致流變體磁致流變體；作為敏感器的光釬傳感器等。 23? 壓電陶瓷還可以象制作玻璃纖維一樣制作壓電陶瓷纖維。當(dāng)材料加熱時(shí)，材料的殘余形變消失，并回復(fù)到高溫下所固有的形狀。Alloys, 3(a)所示； 的形狀 (f)之間是可逆的。 35? 通常稱(chēng)：? Ms馬氏體相變?yōu)槟阁w（馬氏體逆相變M?P） 的終了溫度。形狀記憶合金 TiNi形狀記憶合金 而上述這些特性又與合金的成分成材工藝熱處理 (包括冷熱加工 )條件及其使用情況等密切有關(guān)。用 Cu置換 Ni后，Ms變化不太大，但形狀記憶效應(yīng)卻十分顯著，因而可以節(jié)約合金成本。 48? 對(duì)于 Ti173。? 盡管形狀記憶合金具有強(qiáng)度高、塑性大