論文在生活中集米[共5篇]-資料下載頁
2024-11-05 02:56本頁面
【正文】 適當反應(yīng)的能力。收集信息需要“神經(jīng)元”（如觸覺神經(jīng)、視覺神經(jīng)等），分析信息需要“大腦”，對信息做出適當反應(yīng)需要“肌肉”；“神經(jīng)元”、“大腦”及“肌肉”相互之間的信息傳遞則需要“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。因此，與人類相類似，具有仿生功能的智能材料和由它所構(gòu)成的系統(tǒng)應(yīng)具備以下四個要素：（1）含有附著的、埋入的或內(nèi)在的傳感器，它是智能材料的“神經(jīng)元”，用以感知外界變化并收集外界信息。（2）含有中央處理器，它是智能材料和結(jié)構(gòu)的“大腦”，用它對傳感器所收集到的外界信息進行分析、處理并發(fā)出適當?shù)?、適時的動作指令。（3）有附著的、埋入的或內(nèi)在的執(zhí)行器，它是智能材料的“肌肉”，其作用是根據(jù)中央處理器發(fā)出的反應(yīng)指令進行相應(yīng)的動作，因而也稱之為動作器。（4）擁有通信網(wǎng)絡(luò)，它是智能材料和結(jié)構(gòu)的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，擔負著傳感器、執(zhí)行器與中央處理器相互間的信息傳輸任務(wù)。此外，智能材料和結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有與人的骨架功能相類似的先進復(fù)合材料，用以支承、連接這些硬件系統(tǒng)和受控結(jié)構(gòu)。由此可以看出，智能材料是一種用來描述自身含有傳感器、執(zhí)行器、中央處理器及通信網(wǎng)絡(luò)的仿生材料。它具有與生物體相類似的自適應(yīng)功能，能夠?qū)χ車饨绛h(huán)境的變化作出適時、靈敏和恰當?shù)姆磻?yīng)。因為設(shè)計智能材料的兩個指導(dǎo)思想是材料的多功能復(fù)合和材料的仿生設(shè)計，所以智能材料系統(tǒng)具有或部分具有如下的智能功能和生命特征：（1）傳感功能（Sensor）能夠感知外界或自身所處的環(huán)境條件，如負載、應(yīng)力、應(yīng)變、振動、熱、光、電、磁、化學(xué)、核輻射等的強度及其變化。（2）反饋功能（Feedback）可通過傳感網(wǎng)絡(luò)，對系統(tǒng)輸入與輸出信息進行對比，并將其結(jié)果提供給控制系統(tǒng)。（3）信息識別與積累功能能夠識別傳感網(wǎng)絡(luò)得到的各類信息并將其積累起來。（4）響應(yīng)功能能夠根據(jù)外界環(huán)境和內(nèi)部條件變化，適時動態(tài)地作出相應(yīng)的反應(yīng)，并采取必要行動。（5）自診斷能力（Selfdiagnosis）能通過分析比較系統(tǒng)目前的狀況與過去的情況，對諸如系統(tǒng)故障與判斷失誤等問題進行自診斷并予以校正。（6）自修復(fù)能力（Selfrecovery）能通過自繁殖、自生長、原位復(fù)合等再生機制，來修補某些局部損傷或破壞。（7）自調(diào)節(jié)能力（Selfadjusting）對不斷變化的外部環(huán)境和條件，能及時地自動調(diào)整自身結(jié)構(gòu)和功能，并相應(yīng)地改變自己的狀態(tài)和行為，從而使材料系統(tǒng)始終以一種優(yōu)化方式對外界變化作出恰如其分的響應(yīng)。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。 在醫(yī)療方面智能材料和結(jié)構(gòu)可用來制造無需馬達控制并有觸覺響應(yīng)的假肢。這些假肢可模仿人體肌肉的平滑運動，利用其可控的形狀回復(fù)作用力，靈巧地抓起易碎物體，如盛滿水的紙杯等。藥物自動投放系統(tǒng)也是智能材料一顯身手的領(lǐng)地。日本推出了一種能根據(jù)血液中的葡萄糖濃度而擴張和收縮的聚合物。葡萄糖濃度低時，聚合物條帶會縮成小球，葡萄糖濃度高時，小球會伸展成帶。借助于這一特性，這種聚合物可制成人造胰細胞。將用這種聚合物包封的胰島素小球，注入糖尿病患者的血液中，小球就可以模擬胰細胞工作。血液中的血糖濃度高時，小球釋放出胰島素，血糖濃度低時，胰島素被密封。這樣，病人血糖濃度就會始終保持在正常的水平上。 在航空航天器蒙皮中植入能探測激光、核輻射等多種傳感器的智能蒙皮，可用于對敵方威脅進行監(jiān)視和預(yù)警。美國正在為未來的彈道導(dǎo)彈監(jiān)視和預(yù)警衛(wèi)星研究在復(fù)合材料蒙皮中植入核爆光纖傳感器、X 射線光纖探測器等多種智能蒙皮。這種智能蒙皮將安裝在天基防御系統(tǒng)平臺表面，對敵方威脅進行實時監(jiān)視和預(yù)警，提高武器平臺抵御破壞的能力。智能材料還能降低軍用系統(tǒng)噪聲。美國軍方發(fā)明出一種可涂在潛艇上的智能材料，它可使?jié)撏г肼暯档?0 分貝，并使?jié)撏綔y目標的時間縮短100倍。研制出觸覺靈敏、能夠自我修復(fù)、自我愈合的“智能皮膚”是人類夢寐以求的愿望，如今這一理想正在變?yōu)楝F(xiàn)實。用光纖材料或高分子材料制成能像人的手那樣可以“感覺”和“動作”的傳感器與執(zhí)行器；運用電子技術(shù)和計算機技術(shù)制造出能夠像人的大腦那樣可以分析判斷、邏輯推理及綜合理解的微型數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)；將這些傳感器、執(zhí)行器及控制系統(tǒng)埋入到結(jié)構(gòu)材料之中就形成了一種具有類似人皮膚那樣功能的復(fù)合智能材料結(jié)構(gòu)。這種“智能皮膚”不僅可以用來制成飛機的機翼和機身的蒙皮，以防止鳥撞飛機等意外事故的發(fā)生；而且，它還可以用在潛艇上，吸收來自聲納的反射波，使其擺脫敵方聲納系統(tǒng)的監(jiān)控，成為一個真正的“秘密”武器。在日常生活方面，智能材料結(jié)構(gòu)也具有廣闊的應(yīng)用前景。在不久的將來，家庭中由智能材料結(jié)構(gòu)制成的物品到處可見：坐椅可根據(jù)人的體型調(diào)整其形狀和溫度，使人能更好地解除疲勞；餐桌可使用磁感應(yīng)來保持食品的溫度；墻壁上的智能裝飾材料能夠改變顏色和紋路，使人們免受洗衣機、吸塵器、抽油煙機等家電帶來的噪聲之苦；由電致變色智能材料制成的“智能靈巧窗”可以隨氣候的變化和人們的活動而自適應(yīng)地調(diào)節(jié)熱流和采光。此外，用在高級轎車擋風(fēng)玻璃上的智能雨刷可自動感覺雨量的大小并將其調(diào)節(jié)到最佳的運動速度?！半S身聽”是當代青年人所喜歡的娛樂用品之一。它上面的磁頭定位器是由智能材料———壓電陶瓷晶片制成的。這種壓電陶瓷定位器可以控制磁帶始終垂直地貼緊磁頭，精確地沿著磁道軌跡運動，使我們能夠聽到悅耳動聽的音樂。仿生智能材料現(xiàn)已成為材料科學(xué)中的重要研究課題，各國科學(xué)家正為此不懈地努力，相信終有一天會出現(xiàn)各種實用的仿生智能材料。附：參考文獻：[1] [J].(06)[2] 張青,戴起勛,趙玉濤,[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2003(06)[3] 謝建宏,張為公,[J].(11)
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