仿生智能材料課件

仿生智能材料1ppt課件仿生智能材料1ppt課件一、

仿生學

1、仿生學概念

2、生物材料與仿生材料

二、智能材料

1、什么是智能材料

2、智能材料的特征

3、智能材料的構(gòu)成

4、智能材料的應用

2ppt課件一、仿生學二、智能材料2ppt課件一、

仿生學

1、仿生學概念

人類進化只有500萬年的歷史，而生命進化已經(jīng)歷了約35億年。人類很早就認識到生物具有許多超出人類自身的功能和特性。對生物的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能和行為等進行研究，我們就會從自然中獲得解決問題的智慧和靈感。3ppt課件一、仿生學3ppt課件水母的順風耳，仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。4ppt課件水母的順風耳，仿照水母4ppt課件寶馬H2R氫燃料汽車外型和設計的靈感來自海豚、企鵝的低阻身材。圓鼓的前臉、收起的尾部，極小的正鋒面，成就了其0.21的阻力系數(shù)。同樣，尺寸龐大的寶馬7系得益于其流線造型，阻力系數(shù)也僅為0.29。5ppt課件寶馬H2R氫燃料汽車外型和設計的靈感來自海豚、企鵝的低阻身材

美國研發(fā)出一款舉世無雙的“海豚潛艇”，它不僅在外形上酷似海豚，而且能像海豚一樣時而潛入水中，時而躍出水面做出驚險刺激的翻騰動作。6ppt課件美國研發(fā)出一款舉世無雙的“海豚潛艇”，它不僅在外形上酷似仿生學(Bionics)：模仿生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、形狀、原理、行為以及相互作用，建造技術(shù)系統(tǒng)，或者使人造技術(shù)系統(tǒng)具有生物系統(tǒng)特征或類似特征的科學，簡而言之，仿生學就是“模仿生物的科學”。

仿生學是一門生命科學、物質(zhì)科學、信息科學、數(shù)學和工程技術(shù)等學科相互滲透而結(jié)合成的一門邊緣科學。7ppt課件7ppt課件2、生物材料和仿生材料自然界存在的天然生物材料有著人工材料無可比擬的優(yōu)越性能。生物材料通常有兩個定義，一是有生命過程形成的材料，如結(jié)構(gòu)蛋白（蠶絲等）和生物礦物（骨、牙、貝殼等），另一個是指生物醫(yī)用材料(Biomedicalmaterials),其定義隨醫(yī)用材料的發(fā)展不斷發(fā)展，指用于取代、修復活組織的天然或人造材料。8ppt課件2、生物材料和仿生材料8ppt課件天然生物材料是經(jīng)過億萬年的自然選擇與進化，在細胞調(diào)制下形成的，其基本組成單元很平常，但材料的微觀結(jié)構(gòu)很復雜，具有空間上的分級結(jié)構(gòu)，通常是兩相或多相的復合材料，表現(xiàn)出人工合成材料無法比擬的性能。9ppt課件天然生物材料是經(jīng)過億萬年的自然選擇與進化，在細胞調(diào)制下形成的生物體的啟示：生命體中特殊機能的智能化大多與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關。如昆蟲復眼感光膜的視覺神經(jīng)纖維具微納米結(jié)構(gòu)（由緊密排列的柱狀的微絨毛構(gòu)成，絨毛的長度約1-2um、直徑約60nm)；鯊魚皮膚表面具有排列有序的微小鱗狀突起

10ppt課件生物體的啟示：生命體中特殊機能的智能化大多與其微觀結(jié)構(gòu)密切相11ppt課件11ppt課件仿生材料（Bio-inspired）：受生物啟發(fā)或者模擬生物的各種特性而開發(fā)的材料。材料的仿生包括模仿天然生物材料的成分和結(jié)構(gòu)特征的成分、結(jié)構(gòu)仿生、模仿生物體中形成材料的過程和加工制備仿生、模仿生物體系統(tǒng)功能的功能仿生。12ppt課件仿生材料（Bio-inspired）：12ppt課件二、

智能材料1、什么是智能材料？

材料一般分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。對結(jié)構(gòu)材料主要要求其機械強度，而對功能材料側(cè)重于其特有的功能。功能材料對來自外界或內(nèi)部的各種信息具有感知能力的敏感材料在外界環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生變化時能對之作出適當?shù)姆磻a(chǎn)生相應動作的驅(qū)動材料13ppt課件二、智能材料材料一般分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。對結(jié)構(gòu)材20世紀80年代，人們提出了智能材料的概念。如果能把感知、驅(qū)動（執(zhí)行）和信息等三種功能材料有機地復合或集成于一體就可能實現(xiàn)材料的智能化。智能材料是繼天然材料、人造材料、精細材料之后的第四代功能材料。智能材料(Intelligentmaterial，Smartmaterial

)是一種能從自身的表層或內(nèi)部獲取關于環(huán)境條件及其變化的信息，并進行判斷、處理和作出反應，以改變自身的結(jié)構(gòu)與功能并使之很好地與外界相協(xié)調(diào)的具有自適應性的材料系統(tǒng)。14ppt課件20世紀80年代，人們提出了智能材料的概念。如果能把感知、驅(qū)智能材料需具備以下內(nèi)涵：

（1）具有感知功能，能夠檢測并且可以識別外界（或者內(nèi)部）的刺激強度，如電、光、熱、應力、應變、化學、核輻射等；

（2）具有驅(qū)動功能，能夠響應外界變化；

（3）能夠按照設定的方式選擇和控制響應；

（4）反應比較靈敏、及時和恰當；

（5）當外部刺激消除后，能夠迅速恢復到原始狀態(tài)。15ppt課件智能材料需具備以下內(nèi)涵：15ppt課件智能材料必須具備感知、控制和驅(qū)動三個基本要素。智能材料一般由兩種或兩種以上的材料復合構(gòu)成一個智能材料系統(tǒng)。

智能材料16ppt課件智能材料必須具備感知、控制和驅(qū)動三個基本要素。智能材料一般智能材料——在材料系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)中，可將傳感、控制和驅(qū)動三種職能集于一身，通過自身對信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理，發(fā)出指令并執(zhí)行和完成相應的動作，從而賦予材料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)健康自診斷、偏差自校正、損傷自修復與環(huán)境自適應等智能功能和生物特征，以達到增強結(jié)構(gòu)安全、降低能量消耗和提高整體性能的目的的一種材料系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。2.智能材料的特征17ppt課件智能材料——在材料系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)中，可將傳感、控制2.智能材料3.智能材料的基本結(jié)構(gòu)

智能材料不是一種單一的材料，而是一個由多種材料組元通過有機緊密復合或嚴格地科學組裝而構(gòu)成的材料系統(tǒng)，是一種智能機構(gòu)。

傳感器執(zhí)行器控制器智能機構(gòu)材料自身能夠探測到外部環(huán)境狀態(tài)的變化能夠自動地執(zhí)行改變材料狀態(tài)的指令能夠?qū)μ綔y到的外部環(huán)境的變化作出判斷，并給出相應的改變材料狀態(tài)的指令18ppt課件3.智能材料的基本結(jié)構(gòu)傳感器執(zhí)行器控智能材料的構(gòu)成

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。(1)基體材料

基體材料擔負著承載的作用，一般宜選用輕質(zhì)材料。首選高分子材料，因為其重量輕、耐腐蝕。其次也可選用金屬材料，以輕質(zhì)有色合金為主。19ppt課件智能材料的構(gòu)成智能材料由基體材料、敏感材料、驅(qū)動材料和信息(2)敏感材料

敏感材料擔負著傳感的任務，其主要作用是感知環(huán)境變化（包括壓力、應力、溫度、電磁場、

PH值等）。常用敏感材料：形狀記憶材料、壓電材料、光纖材料、磁致伸縮材料、電致變色材料、電流變體、磁流變體和液晶材料等。20ppt課件(2)敏感材料

敏感材料擔負著傳感的任務，其主要作用是感知(3)驅(qū)動材料

因為在一定條件下驅(qū)動材料可產(chǎn)生較大的應變和應力，所以它擔負著響應和控制的任務。常用有效驅(qū)動材料：形狀記憶材料、壓電材料、電流變體和磁致伸縮材料等。(4)其它功能材料

包括導電材料、磁性材料、光纖和半導體材料等。21ppt課件(3)驅(qū)動材料

因為在一定條件下驅(qū)動材料可產(chǎn)生較大的應變和如：將光導纖維、形狀記憶合金和鎵砷化合物半導體控制電路埋入復合材料中。光導纖維傳感元件(檢測結(jié)構(gòu)中的應變和溫度)形狀記憶合金執(zhí)行元件

(使結(jié)構(gòu)動作改變性狀)半導體控制電路控制系統(tǒng)(根據(jù)傳感元件的信息驅(qū)動元件動作)智能材料22ppt課件如：將光導纖維、形狀記憶合金和鎵砷化合物半導體光導纖維傳感元智能結(jié)構(gòu)的動作流程圖識別分析判斷行動驅(qū)動元件自適應地改變結(jié)構(gòu)形狀、剛度、位置、應力狀態(tài)、固有頻率等智能材料23ppt課件智能結(jié)構(gòu)的動作流程圖識別分析判斷行動驅(qū)動元件自適應地改變結(jié)構(gòu)智能變色材料由于光、電、熱等外界條件的作用，使料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化從而改變材料對光波吸收的特性，使材料呈現(xiàn)出不同的顏色。光色玻璃電致變色薄膜智能材料24ppt課件智能變色材料由于光、電、熱等外界條件的作用，使料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生光色玻璃(變色玻璃)

能夠隨照射光強的變化而改變顏色。原因：含有在光照下能發(fā)生可逆變化的亞穩(wěn)態(tài)色心：在光波的照射下，色心的光吸收特性發(fā)生改變，從而使光色玻璃表現(xiàn)出隨光照而改變顏色的特性。同相型光色玻璃異相型光色玻璃智能材料25ppt課件光色玻璃(變色玻璃)同相型光色玻璃智能材料25ppt課件同相型光色玻璃——亞穩(wěn)態(tài)色心與玻璃基質(zhì)具有相同的相。如：光學玻璃的組分中加入氧化鈰（選擇吸收）色心：能變價的鈰離子紫藍光波4f5d鈰離子內(nèi)電子躍遷鈰離子恢復電子狀態(tài)4f5d光減弱玻璃逐漸由高透明態(tài)轉(zhuǎn)向深黃褐色玻璃逐漸恢復高透明態(tài)26ppt課件同相型光色玻璃——亞穩(wěn)態(tài)色心與玻璃基質(zhì)具有相同紫藍光波4f5異相型光色玻璃——亞穩(wěn)態(tài)色心是與玻璃基質(zhì)不同的光敏晶相物質(zhì)。如：鹵化銀光色玻璃色心：鹵化銀晶體玻璃組分中加入鹵化銀光照(紫外到藍紫波段)析出游離態(tài)銀離子對光散射強(著色狀態(tài))光化學反應高溫熔融冷卻析出亞微米尺度的鹵化銀對光散射很小(高透明狀態(tài))無光照銀離子化合成鹵化銀去除光照室溫熱激活27ppt課件異相型光色玻璃——亞穩(wěn)態(tài)色心是與玻璃基質(zhì)不同的玻璃組分中光照光色玻璃的應用：圖18變色太陽鏡汽車、飛機、船舶的前向玻璃或觀察窗玻璃，起防眩作用等。智能材料28ppt課件光色玻璃的應用：圖18變色太陽鏡汽車、飛機、船舶的前向電致變色薄膜電致變色現(xiàn)象(Electrochromism)——材料在電場作用下所引起的顏色變化，這種變化是可逆的、連續(xù)可調(diào)的(透過率、吸收率、反射率三者比例關系可調(diào)）。應用：智能窗(調(diào)節(jié)玻璃透光特性)機理：一些氧化物薄膜在電場的作用下能夠發(fā)生電子的交換，導致顏色的改變。

智能材料29ppt課件電致變色薄膜應用：智能窗(調(diào)節(jié)玻璃透光特性)機理：智能材料2

智能窗結(jié)構(gòu)示意圖著色和退色的電化學反應如下：

Ni1-xO(初始態(tài))+yM++ye-→MyNi1-xO(著色態(tài))MyNil-xO(著色態(tài))→My-2N1-xO(退色態(tài))+2M++2e-氧化還原的電化學反應玻璃基片透明電極(氧化銦錫膜)離子注入膜快離子導體隔膜電致變色膜(α-WO3、NiO薄膜)

藍色、灰色30ppt課件智能窗結(jié)構(gòu)示意圖著色和退色的電化學反應如下：氧化還原的電化法拉利首款自動硬頂敞篷車玻璃車頂采用了利用電場變化來改變顏色的電致變色技術(shù)，可對透過率進行5級調(diào)整。智能窗的應用：智能材料31ppt課件法拉利首款自動硬頂敞篷車玻璃車頂采用了利用電場變化來改變顏色汽車防眩目后視鏡汽車夜間行駛時根據(jù)后面行駛車輛前大燈射出的光線照射到后視鏡上產(chǎn)生的眩目光程度，自動控制后視鏡的透光度，以減少后視鏡鏡面的反射光強度，使駕駛員既能舒服的通過后視鏡了解后面行駛車輛及行人的情況，又能安全駕駛汽車。汽車防眩目后視鏡是當前玻璃制造業(yè)前沿產(chǎn)品-電致變色玻璃在汽車上的應用。智能材料32ppt課件汽車防眩目后視鏡汽車夜間行駛時根據(jù)后面行駛車輛前大燈射出的光4.智能材料的應用在軍事領域中的應用智能材料與住宅智能化與現(xiàn)代醫(yī)學相聯(lián)系的智能材料

閱讀材料智能材料33ppt課件4.智能材料的應用在軍事領域中的應用智能材料33ppt在軍事領域中的應用34ppt課件在軍事領域中的應用34ppt課件（1）智能蒙皮光纖作為智能傳感元件用于飛機機翼的智能蒙皮中，或者在武器平臺的蒙皮中植入傳感元件、驅(qū)動元件和微處理控制系統(tǒng)制成的智能蒙皮，可用于預警、隱身和通信。35ppt課件（1）智能蒙皮光纖作為智能傳感元件用于飛機機翼的智能蒙皮中（2）結(jié)構(gòu)監(jiān)測和壽命預測采用光纖傳感器和聚偏氟乙烯傳感器的智能結(jié)構(gòu)可對機翼、機架以及可重復使用航天運載器進行全壽命期實時監(jiān)測、損傷評估和壽命預測；空間站等大型在軌系統(tǒng)采用光纖智能結(jié)構(gòu)，可實時探測由于交會對接碰撞、隕石撞擊或其他原因引起的損傷，對損傷進行評估，實施自診斷。

36ppt課件（2）結(jié)構(gòu)監(jiān)測和壽命預測采用光纖傳感器和聚偏氟乙烯傳感器的（3）環(huán)境自適應結(jié)構(gòu)

智能結(jié)構(gòu)制成的自適應機翼，能夠?qū)崟r感知外界環(huán)境的變化，并可以驅(qū)動機翼彎曲、扭轉(zhuǎn)，從而改變翼型和攻角，以獲得最佳氣動特性，降低機翼阻力系數(shù)，延長機翼的疲勞壽命。在機翼結(jié)構(gòu)中使用磁致伸縮致動器，可使機翼阻力降低85%。37ppt課件（3）環(huán)境自適應結(jié)構(gòu)智能結(jié)構(gòu)制成的自適應機翼，能夠?qū)崟r感知智能材料與住宅智能化38ppt課件智能材料與住宅智能化38ppt課件（1）多功能磚具有變通性和智能性。主要由四個分層構(gòu)成：第一層是功能層，能感受來自周圍的聲能、熱能、光能，并能控制這些能量的輸出；第二層是通訊層，能為居住者提供內(nèi)外通信聯(lián)系的通道；第三層是輸送通道，可以用來輸送水和其它材料；第四層面膜是磚材的最上層，也具有多功能性。如壁膜可以使墻壁產(chǎn)生不同的色彩和圖案；傳感膜可以接收聲波、熱能和可見光并予以減弱或增強；地膜可產(chǎn)生耐久的色彩和圖案；界面膜可連接內(nèi)外通信線路。39ppt課件（1）多功能磚具有變通性和智能性。39ppt課件（2）食物器皿在毫微塑料的桌面上旋轉(zhuǎn)的碗不僅能測知食物的存在，而且可以根據(jù)用戶的需要自行形成各種形狀的碟子，供準備、烹調(diào)和上菜時使用。并且這種盛食物的碗還具有保溫和在不使用冰箱的情況下保鮮的功能。40ppt課件（2）食物器皿在毫微塑料的桌面上旋轉(zhuǎn)的碗不僅能測知食物的存（3）座椅用毫微塑料制作的坐椅不僅功能將大大增加，而且也將增加舒適程度。使用毫微塑料能改變椅座面的柔韌性和彈性，也可以形成各種型式的椅座面。毫微塑料可以形成所需的任何圖案或結(jié)構(gòu)，還能改變座椅本身的結(jié)構(gòu)。由于不同年齡段的人對溫度舒適性的要求有很大區(qū)別，座椅還可以隨心所欲地升溫和降溫，甚至對人們喜愛的舒適溫度具有記憶功能。

41ppt課件（3）座椅用毫微塑料制作的坐椅不僅功能將大大增加，而且也將與現(xiàn)代醫(yī)學相聯(lián)系的智能材料

42ppt課件與現(xiàn)代醫(yī)學相聯(lián)系的智能材料42ppt課件（1）人造肌肉

生物彈性材料能模擬活體生物，而且其力量和反應速度均接近于人體的肌肉。生物彈性材料可以應用于人體組織的修復，具有與生物體的相容性，隨著傷口的愈合，這種聚合物就會在體內(nèi)逐漸降解，最后將會消失。43ppt課件（1）人造肌肉

生物彈性材料能模擬活體生物，而且其力（2）人造皮膚

意大利比薩大學的科研人員為了使機器人與真人更接近，讓它的皮膚具有感覺功能，研制成功一種人造皮膚智能材料。

材料可以感知溫度、熱流的變化以及各種應力的大小，并且有良好的空間分辨力。這種智能材料還可以分辨表面狀況，例如，粗糙度、摩擦力等。44ppt課件（2）人造皮膚

意大利比薩大學的科研人員為了使機器人與4（3）在藥物自動投入系統(tǒng)上的應用

科學家正在研制一種能根據(jù)血液中的葡萄糖濃度而擴張收縮的聚合物，這種聚合物可制成人造胰細胞，將它注入糖尿病患者的血液中，小球就可模擬胰細胞工作，使病人的血糖濃度始終保持在平常的水平上。45ppt課件（3）在藥物自動投入系統(tǒng)上的應用

45ppt課件

60年代初的一天，美國海軍軍械實驗室的研究人員領來了一批鎳鈦合金絲，也許是制造過程中處理不當，合金絲被弄彎了，他們只能一根一根地將合金絲校直。有人順手把校直的合金絲堆放在爐子的旁邊。這時意外的事情發(fā)生了，一些校直的的合金絲在爐溫的烘烤下，不一會兒就恢復到原來彎曲的形狀。于是不得不重新校直合金絲。起初，他們沒有在意，還是把校直的合金絲堆放在爐旁，結(jié)果合金絲又彎曲了，這種現(xiàn)象重復出現(xiàn)了多次，直到人們把校直的合金絲換了一地方堆放，不再受到爐溫的烘烤以后，合金絲才繼續(xù)保持挺直的形狀。軍械實驗室的研究人員緊緊地抓住了上述的意外的事情，開展反復的實驗研究，終于發(fā)現(xiàn)含50%鎳和50%鈦的合金在溫度升高40℃以上時，能“記住”自己原來的形狀。科學家把這種現(xiàn)象叫做形狀記憶效應，具有記憶功能的合金稱為形狀記憶合金。閱讀材料有記憶的金屬46ppt課件60年代初的一天，美國海軍軍械實驗室的研究人員領來了科學家早在60年代就發(fā)現(xiàn)了鈦鎳合金是有“記憶”的。這種“記憶金屬”制成的衛(wèi)星自展天線在升空前只有巴掌大小，到了太空加熱后就會展開到四五米！47ppt課件科學家早在60年代就發(fā)現(xiàn)了鈦鎳合金是有“記憶”的。這種“記憶3.形狀記憶合金

形狀記憶效應(ShapeMemoryEffect):一旦取消外力或改變溫度,使發(fā)生塑性變形后的合金又能恢復原來的形狀。形狀記憶效應有三種形式:單向形狀記憶效應、雙向形狀記憶效應和全方位形狀記憶效應。48ppt課件48ppt課件冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻變形變形變形加熱加熱加熱高溫時形狀(a)(b)(c)49ppt課件冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻變形變形變形加熱加熱加熱高溫時形狀(a5、科普展覽會上有一種神奇的金屬花，記憶合金”花朵”，它的花瓣是用記憶合金制成的，具有記憶能力，燈光一照會綻開。50ppt課件5、科普展覽會上有一種神奇的金屬花，記憶合金”花朵”，它的花雙程CuZnAl記憶合金花

采用CuZnAl記憶合金片，以熱水或熱風為熱源，開放溫度為65℃~85℃，閉合溫度為室溫。花蕾直徑80mm,展開直徑200mm。動作幅度為1800。另外，可據(jù)用戶要求訂做。

51ppt課件雙程CuZnAl記憶合金花

51ppt課件

工業(yè)常用形狀記憶合金作開關，用于火警探測系統(tǒng)等。由于生物相容性好，Ti-Ni合金是目前醫(yī)學領域使用的唯一的形狀記憶合金。形狀記憶合金更多的潛在應用是埋置在材料里組成智能復合材料。52ppt課件工業(yè)常用形狀記憶合金作開關，用于火警探測系記憶釘子

菲力浦公司研制了一種由“記憶金屬”制成的釘子,把它安在汽車外胎上，當氣溫降低、公路結(jié)冰時，釘子會“自動”從外胎里伸出來，防止車輪打滑。

“記憶金屬”食道架能在喉部膨脹成新的食道。必要時只要向食道里加上冰塊，“食道”又會遇冷收縮，從而可輕易取出，使失去進食功能的食道癌患者提高了生活質(zhì)量。記憶食道支架

用這種“記憶金屬”造出汽車，萬一被撞癟，只要澆上一桶熱水就可恢復到原來的形狀。汽車53ppt課件記憶釘子

菲力浦公司研制了一種由“記憶金屬”制成

人們蓋上用記憶合金絲混合羊毛織成的毛毯后，如毛毯溫度過熱，它就會自動掀開一部分，適當降低溫度，使人睡得更安穩(wěn)。記憶毛毯記憶照明燈

法國巴黎用形狀記憶合金制造的城市照明燈，有兩瓣隨著燈的亮滅而逐漸張開或合上的金屬葉片。白天，路燈熄滅，葉片合上；傍晚，路燈亮起燈泡發(fā)熱，葉片受熱而逐漸張開，使燈泡顯露出來。54ppt課件人們蓋上用記憶合金絲混合羊毛織成的毛毯后，形狀記憶合金的特點形狀記憶合金材料是一種新型的功能材料，其特點是在一定的外力作用下可以改變其形態(tài)(形狀和體積)，但當溫度升高到某一定值時，它又可完全恢復原來的形態(tài)。通過形狀記憶合金模仿肌肉的收縮來實現(xiàn)人工肌肉的功能。用背部的金屬纖維振動翅膀55ppt課件形狀記憶合金的特點形狀記憶合金材料是一種新型的功能材料，其特形狀記憶合金的用途（一）在航空上的應用——月球上的“奇葩”

在室溫下用形狀記憶合金制成拋物面天線，然后把它揉成直徑5厘米以下的小團，放入阿波羅11號的艙內(nèi)，在月面上經(jīng)太陽光的照射加熱使它恢復到原來的拋物面形狀。這樣就能用空間有限的火箭艙運送體積龐大的天線了。56ppt課件形狀記憶合金的用途（一）在航空上的應用——在室溫下用形狀記憶

宇宙飛船登月的月面天線

宇宙飛船登月之后，為了將月球上收集到的各種信息發(fā)回地球，必須在月球上架設直徑為好幾米的半月面天線。要把這個龐然大物直接放入宇宙飛船的船艙中幾乎是不可能?？蒲腥藛T先用硬度和剛性非常好的鎳鈦合金在40℃以上制成半球面的月面天線，再讓天線冷卻到28℃以下。這時合金內(nèi)部發(fā)生了結(jié)晶構(gòu)造轉(zhuǎn)變，變得非常柔軟，很容易把天線折疊成小球似的一團，放進宇宙飛船的船艙里。到達月球以后，宇航員把變軟的天線放在月面上，借助于太陽光照射或其它熱源的烘烤使環(huán)境溫度超過40℃，這時天線像一把折疊傘自動張開，迅速投入正常的工作。閱讀材料57ppt課件宇宙飛船登月的月面天線閱讀材料57ppt課件月面天線天飛機釋放的膨脹月面天線58ppt課件月面天線天飛機釋放的膨脹月面天線58ppt課件形狀記憶合金的用途（二）

在醫(yī)學上的應用合金作為驅(qū)動元件，具有可動的肩、肘、腕及手指的微型機械手。手指和手腕靠TiNi合金螺旋彈簧的伸縮實現(xiàn)開閉和彎曲動作，肘和肩是靠直線狀的TiNi合金絲的伸縮做彎曲動作，各個形狀記憶合金驅(qū)動元件都由直接通上的脈寬可調(diào)電流加以控制。59ppt課件形狀記憶合金的用途（二）在醫(yī)學上的應用59ppt課件6、醫(yī)療上用鎳鈦形狀記憶合金制造牙齒的矯正器、凝血過濾器，腦動脈瘤手術(shù)夾鉗、人造心臟瓣膜、脊椎矯正器、骨折部位的定位夾具等，給病人帶來福音。將“記憶金屬”做成“金屬食道支架”，能在患者喉部膨脹成新的食道，必要時只要向食道里加冰塊，“食道”又會遇冷收縮，從而可輕易取出。60ppt課件6、醫(yī)療上用鎳鈦形狀記憶合金制造牙齒的矯正器、凝血過濾器，

隨著社會的發(fā)展，我們對金屬的認識也在增加。并且，也希望新的材料的誕生。也許在不遠將來，我們都會擁有一輛由“記憶金屬”制作的汽車，我們再也不怕把汽車碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。這種“記憶金屬”即是鎳鈦合金。如把這樣一塊金屬進行加熱，它將形成一定的形態(tài)。冷卻后，任意揉皺，或使它彎曲，再加熱后，它又恢復了原狀。變形汽車61ppt課件隨著社會的發(fā)展，我們對金屬的認識也在增加。并且，也希科學家還用記憶合金做成食道支架，對失去進食功能的食道癌患者來說，“記憶金屬”食道架能在喉部膨脹成新的食道，必要時只要向食道里加上冰塊，“食道”又會遇冷收縮，從而可輕易取出。人造食道62ppt課件科學家還用記憶合金做成食道支架，對失去進食功能的食道癌患者來一般眼鏡架于耳上，使人感到不自在。本設計引用記憶金屬，適合頭部不同形狀和大小，兼具防滑作用，不佩戴時，可置于頭上，防止遺失。記憶眼鏡63ppt課件一般眼鏡架于耳上，使人感到不自在。本設計引用記憶金屬，適合頭防火煙灰缸

日本研制出用記憶金屬制造的煙灰缸，可自動將吸煙者置于煙灰缸邊上的香煙熄火。這種煙缸利用記憶金屬隨溫度變形的特點，當香煙燃至一定的程度，處于水平狀態(tài)下的金屬片外端就會自動抬起，使煙頭傾斜落入缸內(nèi)，這種煙灰缸能有效的避免吸煙者因忘記熄滅香煙而發(fā)生火災，很受吸煙者歡迎。64ppt課件防火煙灰缸日本研制出用記憶金屬制造的煙灰缸，可自動將吸煙者法國巴黎用形狀記憶合金制造的城市照明燈，有兩瓣隨著燈的亮、滅而逐漸張開或合上的葉片。白天，路燈熄滅，葉片合上，傍晚之后，葉片受燈泡熱度的作用而逐漸張開，讓燈泡顯露出來。記憶照明燈用記憶金屬制成的釘子安在汽車的外胎上，當遇氣溫降低公路上結(jié)有冰霜時，釘子會自動從外胎里伸出來，防此輪胎打滑。記憶釘子65ppt課件法國巴黎用形狀記憶合金制造的城市照明燈，有兩瓣隨著燈的亮、滅

記憶合金管的接頭66ppt課件記憶合金管的接頭66ppt課件記憶鉚釘67ppt課件記憶鉚釘67ppt課件形狀記憶合金的用途歸納(1)汽車：后霧燈罩、手動變速箱的防噪音裝置、燃料蒸發(fā)氣體排出控制閥；(2)電子設備：電子爐灶換氣門的開閉器、空調(diào)風向自動調(diào)節(jié)器、咖啡牛奶沸騰感知器、電飯鍋壓力調(diào)節(jié)器、電磁調(diào)理器過熱感知器、溫泉浴池調(diào)理器等；(3)安全器具：過熱報警器、火災報警器、煙灰缸滅火栓等；(4)醫(yī)療方面：人工牙根、牙齒矯正絲、導線等；(5)生活用品：自動干燥庫門開閉器、衛(wèi)生間洗滌器水管轉(zhuǎn)換開關、空調(diào)進出口風向調(diào)節(jié)器、浴池保溫器、玩具、路標方向指示轉(zhuǎn)換器、家庭換氣門開閉器、防火擋板、凈水器熱水防止閥、恒溫箱混合水栓溫度調(diào)節(jié)閥、眼鏡固定件、眼鏡框架、胸罩絲、釣魚線、便攜電話天線、裝飾品等。68ppt課件形狀記憶合金的用途歸納(1)汽車：后霧燈罩、手動變速箱的防噪非晶態(tài)合金和金屬玻璃

1960年，美國科學家皮·杜威等首先發(fā)現(xiàn)某些液態(tài)貴金屬合金，如金硅合金等在冷卻速度非常快的情況下，當金屬內(nèi)部的原子來不及”理順”位置，仍處于無序的紊亂狀態(tài)時，便馬上凝固了，成為非晶態(tài)金屬。這些非晶態(tài)金屬材料的結(jié)構(gòu)與玻璃的結(jié)構(gòu)極為相似,所以又稱為“金屬玻璃”……非晶態(tài)合金制品可以由液體金屬一次直接成型，省去了鑄、鍛等加工工序，而且邊角余料可全部回收，能極大節(jié)省能源和材料?！喿x材料大塊金屬玻璃69ppt課件非晶態(tài)合金和金屬玻璃1960年，美國科學家Classisover.

Bye-bye!70ppt課件Classisover.

Bye-bye!70ppt課件仿生智能材料71ppt課件仿生智能材料1ppt課件一、

仿生學

1、仿生學概念

2、生物材料與仿生材料

二、智能材料

1、什么是智能材料

2、智能材料的特征

3、智能材料的構(gòu)成

4、智能材料的應用

72ppt課件一、仿生學二、智能材料2ppt課件一、

仿生學

1、仿生學概念

人類進化只有500萬年的歷史，而生命進化已經(jīng)歷了約35億年。人類很早就認識到生物具有許多超出人類自身的功能和特性。對生物的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能和行為等進行研究，我們就會從自然中獲得解決問題的智慧和靈感。73ppt課件一、仿生學3ppt課件水母的順風耳，仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。74ppt課件水母的順風耳，仿照水母4ppt課件寶馬H2R氫燃料汽車外型和設計的靈感來自海豚、企鵝的低阻身材。圓鼓的前臉、收起的尾部，極小的正鋒面，成就了其0.21的阻力系數(shù)。同樣，尺寸龐大的寶馬7系得益于其流線造型，阻力系數(shù)也僅為0.29。75ppt課件寶馬H2R氫燃料汽車外型和設計的靈感來自海豚、企鵝的低阻身材

美國研發(fā)出一款舉世無雙的“海豚潛艇”，它不僅在外形上酷似海豚，而且能像海豚一樣時而潛入水中，時而躍出水面做出驚險刺激的翻騰動作。76ppt課件美國研發(fā)出一款舉世無雙的“海豚潛艇”，它不僅在外形上酷似仿生學(Bionics)：模仿生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、形狀、原理、行為以及相互作用，建造技術(shù)系統(tǒng)，或者使人造技術(shù)系統(tǒng)具有生物系統(tǒng)特征或類似特征的科學，簡而言之，仿生學就是“模仿生物的科學”。

仿生學是一門生命科學、物質(zhì)科學、信息科學、數(shù)學和工程技術(shù)等學科相互滲透而結(jié)合成的一門邊緣科學。77ppt課件7ppt課件2、生物材料和仿生材料自然界存在的天然生物材料有著人工材料無可比擬的優(yōu)越性能。生物材料通常有兩個定義，一是有生命過程形成的材料，如結(jié)構(gòu)蛋白（蠶絲等）和生物礦物（骨、牙、貝殼等），另一個是指生物醫(yī)用材料(Biomedicalmaterials),其定義隨醫(yī)用材料的發(fā)展不斷發(fā)展，指用于取代、修復活組織的天然或人造材料。78ppt課件2、生物材料和仿生材料8ppt課件天然生物材料是經(jīng)過億萬年的自然選擇與進化，在細胞調(diào)制下形成的，其基本組成單元很平常，但材料的微觀結(jié)構(gòu)很復雜，具有空間上的分級結(jié)構(gòu)，通常是兩相或多相的復合材料，表現(xiàn)出人工合成材料無法比擬的性能。79ppt課件天然生物材料是經(jīng)過億萬年的自然選擇與進化，在細胞調(diào)制下形成的生物體的啟示：生命體中特殊機能的智能化大多與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關。如昆蟲復眼感光膜的視覺神經(jīng)纖維具微納米結(jié)構(gòu)（由緊密排列的柱狀的微絨毛構(gòu)成，絨毛的長度約1-2um、直徑約60nm)；鯊魚皮膚表面具有排列有序的微小鱗狀突起

80ppt課件生物體的啟示：生命體中特殊機能的智能化大多與其微觀結(jié)構(gòu)密切相81ppt課件11ppt課件仿生材料（Bio-inspired）：受生物啟發(fā)或者模擬生物的各種特性而開發(fā)的材料。材料的仿生包括模仿天然生物材料的成分和結(jié)構(gòu)特征的成分、結(jié)構(gòu)仿生、模仿生物體中形成材料的過程和加工制備仿生、模仿生物體系統(tǒng)功能的功能仿生。82ppt課件仿生材料（Bio-inspired）：12ppt課件二、

智能材料1、什么是智能材料？

材料一般分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。對結(jié)構(gòu)材料主要要求其機械強度，而對功能材料側(cè)重于其特有的功能。功能材料對來自外界或內(nèi)部的各種信息具有感知能力的敏感材料在外界環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生變化時能對之作出適當?shù)姆磻a(chǎn)生相應動作的驅(qū)動材料83ppt課件二、智能材料材料一般分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。對結(jié)構(gòu)材20世紀80年代，人們提出了智能材料的概念。如果能把感知、驅(qū)動（執(zhí)行）和信息等三種功能材料有機地復合或集成于一體就可能實現(xiàn)材料的智能化。智能材料是繼天然材料、人造材料、精細材料之后的第四代功能材料。智能材料(Intelligentmaterial，Smartmaterial

)是一種能從自身的表層或內(nèi)部獲取關于環(huán)境條件及其變化的信息，并進行判斷、處理和作出反應，以改變自身的結(jié)構(gòu)與功能并使之很好地與外界相協(xié)調(diào)的具有自適應性的材料系統(tǒng)。84ppt課件20世紀80年代，人們提出了智能材料的概念。如果能把感知、驅(qū)智能材料需具備以下內(nèi)涵：

（1）具有感知功能，能夠檢測并且可以識別外界（或者內(nèi)部）的刺激強度，如電、光、熱、應力、應變、化學、核輻射等；

（2）具有驅(qū)動功能，能夠響應外界變化；

（3）能夠按照設定的方式選擇和控制響應；

（4）反應比較靈敏、及時和恰當；

（5）當外部刺激消除后，能夠迅速恢復到原始狀態(tài)。85ppt課件智能材料需具備以下內(nèi)涵：15ppt課件智能材料必須具備感知、控制和驅(qū)動三個基本要素。智能材料一般由兩種或兩種以上的材料復合構(gòu)成一個智能材料系統(tǒng)。

智能材料86ppt課件智能材料必須具備感知、控制和驅(qū)動三個基本要素。智能材料一般智能材料——在材料系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)中，可將傳感、控制和驅(qū)動三種職能集于一身，通過自身對信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理，發(fā)出指令并執(zhí)行和完成相應的動作，從而賦予材料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)健康自診斷、偏差自校正、損傷自修復與環(huán)境自適應等智能功能和生物特征，以達到增強結(jié)構(gòu)安全、降低能量消耗和提高整體性能的目的的一種材料系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。2.智能材料的特征87ppt課件智能材料——在材料系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)中，可將傳感、控制2.智能材料3.智能材料的基本結(jié)構(gòu)

智能材料不是一種單一的材料，而是一個由多種材料組元通過有機緊密復合或嚴格地科學組裝而構(gòu)成的材料系統(tǒng)，是一種智能機構(gòu)。

傳感器執(zhí)行器控制器智能機構(gòu)材料自身能夠探測到外部環(huán)境狀態(tài)的變化能夠自動地執(zhí)行改變材料狀態(tài)的指令能夠?qū)μ綔y到的外部環(huán)境的變化作出判斷，并給出相應的改變材料狀態(tài)的指令88ppt課件3.智能材料的基本結(jié)構(gòu)傳感器執(zhí)行器控智能材料的構(gòu)成

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。(1)基體材料

基體材料擔負著承載的作用，一般宜選用輕質(zhì)材料。首選高分子材料，因為其重量輕、耐腐蝕。其次也可選用金屬材料，以輕質(zhì)有色合金為主。89ppt課件智能材料的構(gòu)成智能材料由基體材料、敏感材料、驅(qū)動材料和信息(2)敏感材料

敏感材料擔負著傳感的任務，其主要作用是感知環(huán)境變化（包括壓力、應力、溫度、電磁場、

PH值等）。常用敏感材料：形狀記憶材料、壓電材料、光纖材料、磁致伸縮材料、電致變色材料、電流變體、磁流變體和液晶材料等。90ppt課件(2)敏感材料

敏感材料擔負著傳感的任務，其主要作用是感知(3)驅(qū)動材料

因為在一定條件下驅(qū)動材料可產(chǎn)生較大的應變和應力，所以它擔負著響應和控制的任務。常用有效驅(qū)動材料：形狀記憶材料、壓電材料、電流變體和磁致伸縮材料等。(4)其它功能材料

包括導電材料、磁性材料、光纖和半導體材料等。91ppt課件(3)驅(qū)動材料

因為在一定條件下驅(qū)動材料可產(chǎn)生較大的應變和如：將光導纖維、形狀記憶合金和鎵砷化合物半導體控制電路埋入復合材料中。光導纖維傳感元件(檢測結(jié)構(gòu)中的應變和溫度)形狀記憶合金執(zhí)行元件

(使結(jié)構(gòu)動作改變性狀)半導體控制電路控制系統(tǒng)(根據(jù)傳感元件的信息驅(qū)動元件動作)智能材料92ppt課件如：將光導纖維、形狀記憶合金和鎵砷化合物半導體光導纖維傳感元智能結(jié)構(gòu)的動作流程圖識別分析判斷行動驅(qū)動元件自適應地改變結(jié)構(gòu)形狀、剛度、位置、應力狀態(tài)、固有頻率等智能材料93ppt課件智能結(jié)構(gòu)的動作流程圖識別分析判斷行動驅(qū)動元件自適應地改變結(jié)構(gòu)智能變色材料由于光、電、熱等外界條件的作用，使料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化從而改變材料對光波吸收的特性，使材料呈現(xiàn)出不同的顏色。光色玻璃電致變色薄膜智能材料94ppt課件智能變色材料由于光、電、熱等外界條件的作用，使料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生光色玻璃(變色玻璃)

能夠隨照射光強的變化而改變顏色。原因：含有在光照下能發(fā)生可逆變化的亞穩(wěn)態(tài)色心：在光波的照射下，色心的光吸收特性發(fā)生改變，從而使光色玻璃表現(xiàn)出隨光照而改變顏色的特性。同相型光色玻璃異相型光色玻璃智能材料95ppt課件光色玻璃(變色玻璃)同相型光色玻璃智能材料25ppt課件同相型光色玻璃——亞穩(wěn)態(tài)色心與玻璃基質(zhì)具有相同的相。如：光學玻璃的組分中加入氧化鈰（選擇吸收）色心：能變價的鈰離子紫藍光波4f5d鈰離子內(nèi)電子躍遷鈰離子恢復電子狀態(tài)4f5d光減弱玻璃逐漸由高透明態(tài)轉(zhuǎn)向深黃褐色玻璃逐漸恢復高透明態(tài)96ppt課件同相型光色玻璃——亞穩(wěn)態(tài)色心與玻璃基質(zhì)具有相同紫藍光波4f5異相型光色玻璃——亞穩(wěn)態(tài)色心是與玻璃基質(zhì)不同的光敏晶相物質(zhì)。如：鹵化銀光色玻璃色心：鹵化銀晶體玻璃組分中加入鹵化銀光照(紫外到藍紫波段)析出游離態(tài)銀離子對光散射強(著色狀態(tài))光化學反應高溫熔融冷卻析出亞微米尺度的鹵化銀對光散射很小(高透明狀態(tài))無光照銀離子化合成鹵化銀去除光照室溫熱激活97ppt課件異相型光色玻璃——亞穩(wěn)態(tài)色心是與玻璃基質(zhì)不同的玻璃組分中光照光色玻璃的應用：圖18變色太陽鏡汽車、飛機、船舶的前向玻璃或觀察窗玻璃，起防眩作用等。智能材料98ppt課件光色玻璃的應用：圖18變色太陽鏡汽車、飛機、船舶的前向電致變色薄膜電致變色現(xiàn)象(Electrochromism)——材料在電場作用下所引起的顏色變化，這種變化是可逆的、連續(xù)可調(diào)的(透過率、吸收率、反射率三者比例關系可調(diào)）。應用：智能窗(調(diào)節(jié)玻璃透光特性)機理：一些氧化物薄膜在電場的作用下能夠發(fā)生電子的交換，導致顏色的改變。

智能材料99ppt課件電致變色薄膜應用：智能窗(調(diào)節(jié)玻璃透光特性)機理：智能材料2

智能窗結(jié)構(gòu)示意圖著色和退色的電化學反應如下：

Ni1-xO(初始態(tài))+yM++ye-→MyNi1-xO(著色態(tài))MyNil-xO(著色態(tài))→My-2N1-xO(退色態(tài))+2M++2e-氧化還原的電化學反應玻璃基片透明電極(氧化銦錫膜)離子注入膜快離子導體隔膜電致變色膜(α-WO3、NiO薄膜)

藍色、灰色100ppt課件智能窗結(jié)構(gòu)示意圖著色和退色的電化學反應如下：氧化還原的電化法拉利首款自動硬頂敞篷車玻璃車頂采用了利用電場變化來改變顏色的電致變色技術(shù)，可對透過率進行5級調(diào)整。智能窗的應用：智能材料101ppt課件法拉利首款自動硬頂敞篷車玻璃車頂采用了利用電場變化來改變顏色汽車防眩目后視鏡汽車夜間行駛時根據(jù)后面行駛車輛前大燈射出的光線照射到后視鏡上產(chǎn)生的眩目光程度，自動控制后視鏡的透光度，以減少后視鏡鏡面的反射光強度，使駕駛員既能舒服的通過后視鏡了解后面行駛車輛及行人的情況，又能安全駕駛汽車。汽車防眩目后視鏡是當前玻璃制造業(yè)前沿產(chǎn)品-電致變色玻璃在汽車上的應用。智能材料102ppt課件汽車防眩目后視鏡汽車夜間行駛時根據(jù)后面行駛車輛前大燈射出的光4.智能材料的應用在軍事領域中的應用智能材料與住宅智能化與現(xiàn)代醫(yī)學相聯(lián)系的智能材料

閱讀材料智能材料103ppt課件4.智能材料的應用在軍事領域中的應用智能材料33ppt在軍事領域中的應用104ppt課件在軍事領域中的應用34ppt課件（1）智能蒙皮光纖作為智能傳感元件用于飛機機翼的智能蒙皮中，或者在武器平臺的蒙皮中植入傳感元件、驅(qū)動元件和微處理控制系統(tǒng)制成的智能蒙皮，可用于預警、隱身和通信。105ppt課件（1）智能蒙皮光纖作為智能傳感元件用于飛機機翼的智能蒙皮中（2）結(jié)構(gòu)監(jiān)測和壽命預測采用光纖傳感器和聚偏氟乙烯傳感器的智能結(jié)構(gòu)可對機翼、機架以及可重復使用航天運載器進行全壽命期實時監(jiān)測、損傷評估和壽命預測；空間站等大型在軌系統(tǒng)采用光纖智能結(jié)構(gòu)，可實時探測由于交會對接碰撞、隕石撞擊或其他原因引起的損傷，對損傷進行評估，實施自診斷。

106ppt課件（2）結(jié)構(gòu)監(jiān)測和壽命預測采用光纖傳感器和聚偏氟乙烯傳感器的（3）環(huán)境自適應結(jié)構(gòu)

智能結(jié)構(gòu)制成的自適應機翼，能夠?qū)崟r感知外界環(huán)境的變化，并可以驅(qū)動機翼彎曲、扭轉(zhuǎn)，從而改變翼型和攻角，以獲得最佳氣動特性，降低機翼阻力系數(shù)，延長機翼的疲勞壽命。在機翼結(jié)構(gòu)中使用磁致伸縮致動器，可使機翼阻力降低85%。107ppt課件（3）環(huán)境自適應結(jié)構(gòu)智能結(jié)構(gòu)制成的自適應機翼，能夠?qū)崟r感知智能材料與住宅智能化108ppt課件智能材料與住宅智能化38ppt課件（1）多功能磚具有變通性和智能性。主要由四個分層構(gòu)成：第一層是功能層，能感受來自周圍的聲能、熱能、光能，并能控制這些能量的輸出；第二層是通訊層，能為居住者提供內(nèi)外通信聯(lián)系的通道；第三層是輸送通道，可以用來輸送水和其它材料；第四層面膜是磚材的最上層，也具有多功能性。如壁膜可以使墻壁產(chǎn)生不同的色彩和圖案；傳感膜可以接收聲波、熱能和可見光并予以減弱或增強；地膜可產(chǎn)生耐久的色彩和圖案；界面膜可連接內(nèi)外通信線路。109ppt課件（1）多功能磚具有變通性和智能性。39ppt課件（2）食物器皿在毫微塑料的桌面上旋轉(zhuǎn)的碗不僅能測知食物的存在，而且可以根據(jù)用戶的需要自行形成各種形狀的碟子，供準備、烹調(diào)和上菜時使用。并且這種盛食物的碗還具有保溫和在不使用冰箱的情況下保鮮的功能。110ppt課件（2）食物器皿在毫微塑料的桌面上旋轉(zhuǎn)的碗不僅能測知食物的存（3）座椅用毫微塑料制作的坐椅不僅功能將大大增加，而且也將增加舒適程度。使用毫微塑料能改變椅座面的柔韌性和彈性，也可以形成各種型式的椅座面。毫微塑料可以形成所需的任何圖案或結(jié)構(gòu)，還能改變座椅本身的結(jié)構(gòu)。由于不同年齡段的人對溫度舒適性的要求有很大區(qū)別，座椅還可以隨心所欲地升溫和降溫，甚至對人們喜愛的舒適溫度具有記憶功能。

111ppt課件（3）座椅用毫微塑料制作的坐椅不僅功能將大大增加，而且也將與現(xiàn)代醫(yī)學相聯(lián)系的智能材料

112ppt課件與現(xiàn)代醫(yī)學相聯(lián)系的智能材料42ppt課件（1）人造肌肉

生物彈性材料能模擬活體生物，而且其力量和反應速度均接近于人體的肌肉。生物彈性材料可以應用于人體組織的修復，具有與生物體的相容性，隨著傷口的愈合，這種聚合物就會在體內(nèi)逐漸降解，最后將會消失。113ppt課件（1）人造肌肉

生物彈性材料能模擬活體生物，而且其力（2）人造皮膚

意大利比薩大學的科研人員為了使機器人與真人更接近，讓它的皮膚具有感覺功能，研制成功一種人造皮膚智能材料。

材料可以感知溫度、熱流的變化以及各種應力的大小，并且有良好的空間分辨力。這種智能材料還可以分辨表面狀況，例如，粗糙度、摩擦力等。114ppt課件（2）人造皮膚

意大利比薩大學的科研人員為了使機器人與4（3）在藥物自動投入系統(tǒng)上的應用

科學家正在研制一種能根據(jù)血液中的葡萄糖濃度而擴張收縮的聚合物，這種聚合物可制成人造胰細胞，將它注入糖尿病患者的血液中，小球就可模擬胰細胞工作，使病人的血糖濃度始終保持在平常的水平上。115ppt課件（3）在藥物自動投入系統(tǒng)上的應用

45ppt課件

60年代初的一天，美國海軍軍械實驗室的研究人員領來了一批鎳鈦合金絲，也許是制造過程中處理不當，合金絲被弄彎了，他們只能一根一根地將合金絲校直。有人順手把校直的合金絲堆放在爐子的旁邊。這時意外的事情發(fā)生了，一些校直的的合金絲在爐溫的烘烤下，不一會兒就恢復到原來彎曲的形狀。于是不得不重新校直合金絲。起初，他們沒有在意，還是把校直的合金絲堆放在爐旁，結(jié)果合金絲又彎曲了，這種現(xiàn)象重復出現(xiàn)了多次，直到人們把校直的合金絲換了一地方堆放，不再受到爐溫的烘烤以后，合金絲才繼續(xù)保持挺直的形狀。軍械實驗室的研究人員緊緊地抓住了上述的意外的事情，開展反復的實驗研究，終于發(fā)現(xiàn)含50%鎳和50%鈦的合金在溫度升高40℃以上時，能“記住”自己原來的形狀?？茖W家把這種現(xiàn)象叫做形狀記憶效應，具有記憶功能的合金稱為形狀記憶合金。閱讀材料有記憶的金屬116ppt課件60年代初的一天，美國海軍軍械實驗室的研究人員領來了科學家早在60年代就發(fā)現(xiàn)了鈦鎳合金是有“記憶”的。這種“記憶金屬”制成的衛(wèi)星自展天線在升空前只有巴掌大小，到了太空加熱后就會展開到四五米！117ppt課件科學家早在60年代就發(fā)現(xiàn)了鈦鎳合金是有“記憶”的。這種“記憶3.形狀記憶合金

形狀記憶效應(ShapeMemoryEffect):一旦取消外力或改變溫度,使發(fā)生塑性變形后的合金又能恢復原來的形狀。形狀記憶效應有三種形式:單向形狀記憶效應、雙向形狀記憶效應和全方位形狀記憶效應。118ppt課件48ppt課件冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻變形變形變形加熱加熱加熱高溫時形狀(a)(b)(c)119ppt課件冷卻冷卻冷卻冷卻冷卻變形變形變形加熱加熱加熱高溫時形狀(a5、科普展覽會上有一種神奇的金屬花，記憶合金”花朵”，它的花瓣是用記憶合金制成的，具有記憶能力，燈光一照會綻開。120ppt課件5、科普展覽會上有一種神奇的金屬花，記憶合金”花朵”，它的花雙程CuZnAl記憶合金花

采用CuZnAl記憶合金片，以熱水或熱風為熱源，開放溫度為65℃~85℃，閉合溫度為室溫?；ɡ僦睆?0mm,展開直徑200mm。動作幅度為1800。另外，可據(jù)用戶要求訂做。

121ppt課件雙程CuZnAl記憶合金花

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工業(yè)常用形狀記憶合金作開關，用于火警探測系統(tǒng)等。由于生物相容性好，Ti-Ni合金是目前醫(yī)學領域使用的唯一的形狀記憶合金。形狀記憶合金更多的潛在應用是埋置在材料里組成智能復合材料。122ppt課件工業(yè)常用形狀記憶合金作開關，用于火警探測系記憶釘子

菲力浦公司研制了一種由“記憶金屬”制成的釘子,把它安在汽車外胎上，當氣溫降低、公路結(jié)冰時，釘子會“自動”從外胎里伸出來，防止車輪打滑。

“記憶金屬”食道架能在喉部膨脹成新的食道。必要時只要向食道里加上冰塊，“食道”又會遇冷收縮，從而可輕易取出，使失去進食功能的食道癌患者提高了生活質(zhì)量。記憶食道支架

用這種“記憶金屬”造出汽車，萬一被撞癟，只要澆上一桶熱水就可恢復到原來的形狀。汽車123ppt課件記憶釘子

菲力浦公司研制了一種由“記憶金屬”制成

人們蓋上用記憶合金絲混合羊毛織成的毛毯后，如毛毯溫度過熱，它就會自動掀開一部分，適當降低溫度，使人睡得更安穩(wěn)。記憶毛毯記憶照明燈

法國巴黎用形狀記憶合金制造的城市照明燈，有兩瓣隨著燈的亮滅而逐漸張開或合上的金屬葉片。白天，路燈熄滅，葉片合上；傍晚，路燈亮起燈泡發(fā)熱，葉片受熱而逐漸張開，使燈泡顯露出來。124ppt課件人們蓋上用記憶合金絲混合羊毛織成的毛毯后，形狀記憶合金的特點形狀記憶合金材料是一種新型的功能材料，其特點是在一定的外力作用下可以改變其形態(tài)(形狀和體積)，但當溫度升高到某一定值時，它又可完全恢復原來的形態(tài)。通過形狀記憶合金模仿肌肉的收縮來實現(xiàn)人工肌肉的功能。用背部的金屬纖維振動翅膀125ppt課件形狀記憶合金的特點形狀記憶合金材料是一種新型的功能材料，其特形狀記憶合金的用途（一）在航空上的應用——月球上的“奇葩”

在室溫下用形狀記憶合金制成拋物面天線，然后把它揉成直徑5厘米以下的小團，放入阿波羅11號的艙內(nèi)，在月面上經(jīng)太陽光的照射加熱使它恢復到原來的拋物面形狀。這樣就能用空間有限的火箭艙運送體積龐大的天線了。126