智能復(fù)合材料通常是在成型過程中，將傳感材料、致動(dòng)材料緊密地融合到預(yù)浸料鋪層、濕片鋪層、纖維鋪放、纖維纏繞和樹脂傳遞模塑（RTM）等復(fù)合材料上，同時(shí)通過與之集成的控制器，使復(fù)合材料在承受機(jī)械載荷的同時(shí)，能夠監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)健康、自適應(yīng)、自愈合、形狀記憶，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的智能化。
由于復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，加之智能結(jié)構(gòu)與先進(jìn)復(fù)合材料的制造方法相同，因此可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況的需要，重新將已（或?qū)ⅲ┯糜诤娇蘸教斓冉Y(jié)構(gòu)中的復(fù)合材料部件進(jìn)行智能化處理，這樣可從根本上解決復(fù)合材料構(gòu)件在其結(jié)構(gòu)運(yùn)行中出現(xiàn)的較難克服的問題，如振頗、應(yīng)力集中等。
智能復(fù)合材料的主要種類和應(yīng)用
01、形狀記憶合金纖維增強(qiáng)智能復(fù)合材料
形狀記憶合金材料（SMA）是一種功能型金屬材料，被以顆粒、纖維、帶和薄片等形式植入不同種類基體材料，從而達(dá)到改進(jìn)復(fù)合材料的整體強(qiáng)度、斷裂韌性和抗沖擊性能等，這類材料被稱之為形狀記憶合金復(fù)合材料。
形狀記憶合金材料因其獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)和良好的超彈性能，自誕生至今已被廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、海洋結(jié)構(gòu)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
形狀記憶復(fù)合材料的獨(dú)特性能對(duì)航天結(jié)構(gòu)尤為適用，其集結(jié)構(gòu)部件和伸展機(jī)構(gòu)于一體，展開過程通過加熱即可實(shí)現(xiàn)，無需電機(jī)、軸承、位置傳感器與復(fù)雜的電子控制裝置和軟件。
02、光導(dǎo)纖維智能復(fù)合材料
光纖智能復(fù)合材料是目前國(guó)內(nèi)外研究較多的一種智能材料結(jié)構(gòu)，它將光纖傳感器和驅(qū)動(dòng)器以及有關(guān)信號(hào)處理器和控制電路集成在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，通過 機(jī)、光、電、熱等激勵(lì)和控制。
不僅具有承受載荷的能力，而且具有識(shí)別、分析、處理及控制等多種功能，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和多種參數(shù)的檢測(cè)；而且具有主動(dòng)改變材料中的應(yīng)力分布、強(qiáng)度、剛度、形狀、電磁場(chǎng)、光學(xué)性能等多種功能；從而使結(jié)構(gòu)材料本身具有自診斷、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自修復(fù)、自增殖、自衰減等能力。
03、熱電復(fù)合材料
熱電復(fù)合材料的制備是通過人工設(shè)計(jì)并在基體材料中引入第二相來控制微觀結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化傳統(tǒng)熱電材料的性能，開發(fā)出新的高性能熱電材料。
04、壓電智能復(fù)合材料
壓電智能結(jié)構(gòu)是利用壓電材料所具有的亞電效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)具有傳感和驅(qū)動(dòng)的能力。壓電智能材料可以將壓強(qiáng)、振動(dòng)等迅速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，或?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檎駝?dòng)信號(hào)，也就是說壓電元件既能作傳感器又能作驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了傳感元件與動(dòng)作元件的統(tǒng)一。這種結(jié)構(gòu)具有響應(yīng)快、自診斷、自修復(fù)等特點(diǎn)，特別在減振與噪聲控制方面，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)的部分抑制，在航空航天領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。
美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員采用柔性聚合物載體支撐的壓電泡沫陶瓷，有望將通過標(biāo)準(zhǔn)的壓電復(fù)合材料采集機(jī)械能與熱能的能力提高10倍。這項(xiàng)研究改善了壓電復(fù)合材料的性能，更有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
05、電/磁流變體智能復(fù)合材料
電/磁流變體智能復(fù)合材料是一種重要的智能復(fù)合材料，其主要由磁流變體（MR）和電流變體（ER）構(gòu)成。電/磁流變體在外加電/磁場(chǎng)作用下，內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)一種沿電/磁場(chǎng)方向的纖維狀結(jié)構(gòu)，使得體系粘度在短時(shí)間內(nèi)急劇增大，同時(shí)伴隨屈服應(yīng)力、彈性模量顯著增加，而當(dāng)撤去外電/磁場(chǎng)后又可在瞬間內(nèi)恢復(fù)到液體。利用這一特點(diǎn)，與其它材料復(fù)合可實(shí)現(xiàn)材料的智能化。
06、pH響應(yīng)凝膠纖維智能復(fù)合材料
pH響應(yīng)性的高分子材料，由于其獨(dú)特的智能響應(yīng)性而在催化、生物醫(yī)學(xué)、傳感器等領(lǐng)域有著極為重要的應(yīng)用研究?jī)r(jià)值。pH響應(yīng)性凝膠纖維是隨pH值的變化而產(chǎn)生體積或形態(tài)改變的凝膠纖維，即其在水中由于pH值的不同產(chǎn)生可逆的收縮和溶脹，使得化學(xué)能和機(jī)械能發(fā)生相互轉(zhuǎn)換。通過選擇組分和加工技術(shù)，可以合成具備多功能的復(fù)合材料。
國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r
01、發(fā)展異常迅速
以美國(guó)為首的一些西方國(guó)家已研制出大型智能復(fù)合材料構(gòu)件，并正在進(jìn)行模擬測(cè)試和驗(yàn)證。例如智能結(jié)構(gòu)制成的自適應(yīng)機(jī)翼。
研究表明，在機(jī)翼結(jié)構(gòu)中使用磁致伸縮致動(dòng)器，可使機(jī)翼阻力降低85%。波音公司和麻省理工學(xué)院聯(lián)合研究開發(fā)的一項(xiàng)新課題，通過在槳葉中嵌入智能纖維，電致流變體時(shí)可使槳葉扭轉(zhuǎn)變形達(dá)幾度。
智能結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)還可以對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)變、溫度、裂紋進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，探測(cè)其疲勞和受損傷情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和對(duì)壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。
例如，采用光纖智能材料與結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)合材料的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與損傷估計(jì)，即在材料或結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位埋置光纖傳感器或其陣列，進(jìn)行全壽命期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、損傷評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)。
日本公司利用壓電陶瓷（PZT）致動(dòng)器/FBG傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新一代航天器先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測(cè)。
此外，多材料3D打印的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了智能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制造。
02、研究團(tuán)體日趨增加，多以宇航及國(guó)防應(yīng)用為目標(biāo)
由于智能復(fù)合材料是一種跨學(xué)科、跨行業(yè)的新技術(shù)領(lǐng)域，因此不僅需要材料專家，還需要化學(xué)、物理學(xué)、系統(tǒng)控制等諸多方面的人才，因而從事該方面研究的跨學(xué)科綜合學(xué)術(shù)團(tuán)體迅速涌現(xiàn)。而國(guó)防部門及宇航系統(tǒng)對(duì)該領(lǐng)域的研究更是給予了高度重視。
美國(guó)的國(guó)防部、國(guó)家宇航局、空軍及各大飛機(jī)制造公司的研究部門以及日、英等國(guó)家均制定和提出了各自完備的發(fā)展計(jì)劃。
03、基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并行
智能材料雖然發(fā)展迅速，但仍然是一個(gè)尚未成熟的領(lǐng)域，許多概念仍未認(rèn)識(shí)或統(tǒng)一，因此基礎(chǔ)研究還應(yīng)大力加強(qiáng)。由于應(yīng)用目標(biāo)明確，尤其是軍事需求迫切，構(gòu)件的研究、制造已經(jīng)紛紛上馬，并朝著智能的集成化、傳感、動(dòng)作與控制系統(tǒng)的小型化方向發(fā)展。（來源：網(wǎng)絡(luò)）
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