【正文】 949596。例如在熱天，可以濾掉熱輻射，但又能通過(guò)可見(jiàn)光；在冬天能夠防止熱損耗，使室內(nèi)保溫。 智能材料結(jié)構(gòu)在醫(yī)學(xué)上的用途更廣， 89? 對(duì)于承受循環(huán)應(yīng)力的材料，尤其時(shí)運(yùn)載工具，會(huì)由于疲勞而發(fā)生破壞。88? 目前正在研究的是在結(jié)構(gòu)中埋入壓電加速計(jì)，利用驅(qū)動(dòng)件制成可改變結(jié)構(gòu)層面剛度的主動(dòng)抗震剪切板，以及具有控制系統(tǒng)的抗地震智能建筑物。智能建筑結(jié)構(gòu)的用途見(jiàn)圖 11－11。87? 對(duì)于建筑方面，目前已解決了在鋼筋混凝土中埋置光導(dǎo)纖維的技術(shù)。也可以利用驅(qū)動(dòng)元件改變機(jī)翼前緣和后緣的角度等，傳感元件檢測(cè)動(dòng)作的情況和程度，以達(dá)到自適應(yīng)氣動(dòng)彈性控制。 85? 在航空和航天飛行器結(jié)構(gòu)方面，另一主要研究方向是翼面的氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)。對(duì)于材料內(nèi)部的缺陷和損傷，智能表層能夠進(jìn)行自診斷、自修復(fù)、自適應(yīng)；還能夠抑制噪聲和振動(dòng)；對(duì)于航空和航天飛行器座艙能夠自動(dòng)通風(fēng)、報(bào)暖和冷卻。智能表層功能之一是能夠自動(dòng)地檢測(cè)出周?chē)h(huán)境的變化，并自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境，一般飛機(jī)上檢測(cè)環(huán)境的傳感器如圖 11173。 它們與美國(guó)聯(lián)合組成專(zhuān)門(mén)研究小組，特別在自適應(yīng)結(jié)構(gòu)方面已取得了很大進(jìn)展。 陸軍科研局的規(guī)劃則著重于旋翼飛行器和地面運(yùn)輸裝置，例如減小結(jié)構(gòu)件的振動(dòng)和增大氣動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，加強(qiáng)旋翼飛行器的控制能力和損傷的檢測(cè)，減輕和修理?yè)p傷部分。 80? 1988年以后，美國(guó)各大學(xué)和航空航天機(jī)構(gòu)的公司、研究所都參與研究，他們?cè)O(shè)計(jì)的面很廣，并且取得創(chuàng)造性的進(jìn)展。美國(guó)空軍著重于航空和航天飛行器智能表層的研究，將該項(xiàng)目落實(shí)在美國(guó)空軍科研項(xiàng)目預(yù)測(cè) Ⅱ 中，被認(rèn)為是急需發(fā)展的，有創(chuàng)始性的項(xiàng)目，美國(guó)空軍萊特研究和發(fā)展中心的航空設(shè)備實(shí)驗(yàn)室又規(guī)劃了智能表層的發(fā)展路線(xiàn)圖。智能材料的應(yīng)用 79第四節(jié) 用于自修復(fù)功能，在機(jī)器人上用來(lái)制造人造肌肉。 先將合金板（或合金釘?shù)龋┌此栊螤钣洃浱幚矶ㄐ?，在手術(shù)時(shí)，將定形板在冰水中（ Ms） 變形成便于手術(shù)安裝的形狀，植入所需部位固定，靠體溫回復(fù)固定板形狀。 一般是將 TiNi合金棒記憶處理成直棒，然后在 Ms以下溫度（通常是冰水）彎成與人體畸形脊柱相似的形狀（彎曲應(yīng)力小于 8％），立即安放于人體內(nèi)并加以固定。 由對(duì)比可見(jiàn)，傳統(tǒng)用的不銹鋼和 CoCr合金的彈性系數(shù)大，相對(duì)于很小的變形就需要較大的負(fù)載，而且產(chǎn)生明顯的永久變形。74? 圖 11－ 8 TiNi合金的超彈性功能使應(yīng)變高達(dá) 10％仍不會(huì)發(fā)生塑性變形。由于應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變使彈性模量成非線(xiàn)性變化，當(dāng)應(yīng)變?cè)龃髸r(shí)，矯正力卻增加不多。 72? TiNi合金在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用較廣的有口腔牙齒矯形絲以及外科中各種矯形棒、骨連接器、血管夾、凝血慮器等。因此TiNi合金是目前使用的唯一的記憶合金。只有那種與生物體接觸后會(huì)形成穩(wěn)定性很強(qiáng)的鈍化膜的合金才可以植入生物體內(nèi)。71? 用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的記憶合金除了具備所需要的形狀記憶或超彈性特性外，還必須滿(mǎn)足化學(xué)和生物學(xué)等方面可靠性的要求。? 醫(yī)學(xué)上主要利用形狀記憶合金的超彈性性質(zhì)，最成功的應(yīng)用是用于牙科矯正術(shù)上的正牙線(xiàn)上，它可以在歪斜的牙上產(chǎn)生很小的而又持續(xù)的力使歪牙扶正。 這意味著形狀記憶合金非常適于微執(zhí)行技術(shù)。69? （ 3）高的能 /重比，在比較了所有的執(zhí)行器機(jī)械后人們得出結(jié)論，在低重力情況下（ 100g）， 形狀記憶合金執(zhí)行器能提供最大的能 /重比，形狀記憶合金在低重量范圍內(nèi)的能 /? （ 2）在無(wú)重力的工作條件下能產(chǎn)生清潔、靜音的無(wú)火花的操作，特別適合航天航空領(lǐng)域。 上述元件都是利用形狀記憶合金在回復(fù)到高溫態(tài)時(shí)強(qiáng)度高，而在低溫馬氏體相態(tài)下較軟的特性，在低溫時(shí)，借助偏動(dòng)彈簧的彈力使之變形。 當(dāng)溫度降低時(shí)，偏壓彈簧壓縮形狀記憶彈簧，使閥門(mén)關(guān)閉，從而產(chǎn)生周而復(fù)始的循環(huán)。再配以用普通彈簧絲制成的偏壓彈簧就可使閥門(mén)往返運(yùn)動(dòng)。66? 用作控溫器件的記憶合金絲被制成圓柱形螺旋彈簧作為熱敏驅(qū)動(dòng)元件。選用記憶合金作管接頭可以防止用傳統(tǒng)焊接所引起的組織變化，更適合于嚴(yán)禁明火的管道連接，而且具有操作簡(jiǎn)便，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。 形狀記憶合金的應(yīng)用 Ni、 Cu— Zn、 Au— Cd等薄膜。主要采用濺射或電化學(xué)方法制備 Ti— 173。形狀記憶薄膜 6362? 形狀記憶陶瓷主要用于在空間光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的自適應(yīng)調(diào)整上，圖 11－ 7為鏡面調(diào)整示意圖，可用在哈伯望遠(yuǎn)鏡、日冕儀等，另外形狀記憶陶瓷還有希望用作能量?jī)?chǔ)存執(zhí)行元件。FE? 當(dāng)電場(chǎng)降低，材料回復(fù)到原始狀態(tài)還是保持鐵電相狀態(tài)，取決于材料的確切組成，一般在相圖邊界線(xiàn)上的亞穩(wěn)態(tài)比較容易形成形狀記憶陶瓷。電場(chǎng) 61? 如果反鐵電體相的組成接近鐵電相的組成，施加一個(gè)大電場(chǎng)，就可以使反鐵電相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F電相，相變伴隨著晶格變形，導(dǎo)致凈體積增長(zhǎng)，產(chǎn)生形變，相變形式如下：? AFE當(dāng)鐵電體至于電場(chǎng)中時(shí)，由于材料的極化導(dǎo)致應(yīng)力的產(chǎn)生，對(duì)于反鐵電體，由于內(nèi)部含有兩個(gè)極性相反的區(qū)域，宏觀極性抵銷(xiāo)，當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)，只有很小的應(yīng)力產(chǎn)生。6所示。 5所示。 ? 近幾年來(lái)人們又開(kāi)發(fā)出形狀記憶陶瓷，可在電場(chǎng)作用下發(fā)生形變。 58例如要求性能穩(wěn)定，需要反復(fù)使用的較精密的元件，一般采用 TiNi合金，而對(duì)于象火警警報(bào)器等只需一次動(dòng)作的元件就往往選用 CuZnAl合金。銅基記憶合金成本低，有較好的記憶性能，但穩(wěn)定性較差，而 FeMnSi系合金雖然價(jià)格便宜、加工容易，但記憶特性稍差，特別是可回復(fù)應(yīng)變量小。 即使同一合金系，成分的微小差別也會(huì)導(dǎo)致使用溫度的較大起伏。 55? 鐵基形狀記憶合金的最大回復(fù)應(yīng)變量為2％，超過(guò)此形變量將產(chǎn)生滑移變形，導(dǎo)致 ε－ 馬氏體與奧氏體界面的移動(dòng)發(fā)生困難。尤其由于鐵基形狀記憶合金成本低廉、加工容易，如果能在回復(fù)應(yīng)變量小、相變滯后大等問(wèn)題上得到解決或突破，可望在未來(lái)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上有很大的進(jìn)展。? 早期發(fā)現(xiàn)的鐵基形狀記憶合金 FePt和FePd等由于價(jià)格昂貴而未能得到應(yīng)用。543.目前在生產(chǎn)中，已通過(guò)添加 Ti、 Zr、 V、 B等微量元素，或者采用急冷凝固法或粉末燒結(jié)等方法使合金晶粒細(xì)化，達(dá)到改善合金性能的目的。53? 其原因是銅基合金具有明顯的各相異性。3個(gè)數(shù)量級(jí)。52? 無(wú)論是 CuZnAl還是 CuAlNi合金 ,相變溫度對(duì) Al含量都很敏感。因此實(shí)際應(yīng)用中 ,可以利用淬火速度來(lái)控制相變溫度。 1000固熔后分別淬入溫度為10與 100介