什么是智能材料？

什么是智能材料？

自然界的很多生物，都具有自我修复的功能。例如，人体皮肤划破出血了，或者骨折了，经过一段时间后，都会逐渐愈合;各种动物和植物也都有自我修复功能，如蚯蚓、石龙子、海参等。但是，钢筋、水泥、塑料等一些无生命的材料，因为不存在“感觉”和“知觉”，所以不会有自行修复的功能。由于材料破裂而导致的种种事故，造成了许多重大的人身和财产损失。于是，科学家就想到，在制造飞机、舰船或建造大桥、高楼的时候，能否使其中的一些关键材料也变得有“感觉”，有“反应” 呢？能不能在某些材料中，添加一些特别的成分，使大桥在发生故障之前就能发生警报，或使舰船在出现裂痕时就能自动修复呢？20世纪90年代，科学家研制出一些智能材料，这些材料已经具备“发现故障”和“自我修复”的功能了。智能材料又称机敏材料，它把高科技的传感器或敏感元件等与传统的材料结合在一起，使无生命的材料具有了“感觉”和“修复”能力。例如，将导电性能较好的碳素纤维与玻璃纤维等集束在一起，制得的智能材料，在较强外力作用下扭曲时，其中的碳素纤维因较脆而首先被部分或全部折断，从而使材料的电阻发生相应的变化，据此可预测出该材料受损的程度。再如在混凝土材料中，预先埋入大量装有裂纹修补剂的空心纤维，当混凝土受压开裂时，这些空心纤维也会裂开一个口子，从而释放出修补剂，把裂纹重新粘接起来。现在，科学家已经能将体积极小的信号传感器和微电子计算器埋入材料中，这种智能材料在局部出现问题时，计算器收到信号后即会发出指令，使一些形状记忆合金和胶粘剂之类的物质发生变化，起到自动加固的作用。智能材料尽管已经取得了一些成功，但这仅仅是起步。科学家们还在不断地研究一些生命现象，希望从中找出更好的研究智能材料的数据和线索。