智能復(fù)合材料一般在成型過程中，將傳感材料和啟動材料緊密結(jié)合到預(yù)浸料鋪裝、濕片鋪裝、纖維鋪裝、纖維纏繞和樹脂傳輸中。（RTM）在復(fù)合材料上，通過集成控制器，復(fù)合材料可以監(jiān)測結(jié)構(gòu)的健康、自適應(yīng)、自愈合和形狀記憶，同時承受機(jī)械載荷，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的智能化。

由于復(fù)合材料具有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)性和與先進(jìn)復(fù)合材料相同的智能結(jié)構(gòu)制造方法，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，再次智能處理航空航天等結(jié)構(gòu)中使用的復(fù)合材料零件，可以有效解決復(fù)合材料零件在其結(jié)構(gòu)運(yùn)行中難以克服的問題，如振頗、應(yīng)力集中等。

智能化復(fù)合材料的主要類型及應(yīng)用

■ 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）它是一種功能性金屬材料，通過顆粒、纖維、皮帶和片狀植入不同種類的基材，從而提高復(fù)合材料的整體強(qiáng)度、沖擊韌性和抗沖擊性能。這種材料被稱為形狀記憶合金復(fù)合材料。

形狀記憶合金材料自誕生以來，因其獨(dú)特的形狀記憶效果和良好的超彈性，已廣泛應(yīng)用于航天工程、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)特性能特別適用于航天結(jié)構(gòu)，集結(jié)構(gòu)部件和伸展機(jī)構(gòu)于一體，無需電機(jī)、軸承、相位傳感器和復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)和軟件即可通過加熱實(shí)現(xiàn)。

■ 智能復(fù)合光纖纖維材料

光纖智能復(fù)合材料是目前國內(nèi)外廣泛研究的一種智能材料結(jié)構(gòu)，它將光纖傳感器、驅(qū)動器和相關(guān)信號轉(zhuǎn)換器與控制電路集成在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，通過 激勵和控制機(jī)器、光、電、熱等。

它不僅具有承受載荷的能力，還具有識別、分析、處理和控制等多種功能，可以傳輸數(shù)據(jù)和檢查各種參數(shù)。并具有應(yīng)力分布、強(qiáng)度、剛度、形狀、磁場、光學(xué)性能等多種功能。主動改變材料；因此，結(jié)構(gòu)材料本身具有自我診斷、自適應(yīng)、自我學(xué)習(xí)、自我修復(fù)、自我增殖和自我衰減的能力。

■ 熱電力復(fù)合材料

熱電復(fù)合材料的制備是通過人工設(shè)計(jì)，在基材中引入第二相來調(diào)節(jié)微觀結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化傳統(tǒng)熱電材料的特性，開發(fā)出新的高性能熱電材料。

■ 智能壓電復(fù)合材料

壓力智能結(jié)構(gòu)是利用壓力材料所具有的亞電效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)具有傳感和驅(qū)動能力。壓電智能材料可以快速將壓力、振動等轉(zhuǎn)化為電信號，也可以將電信號轉(zhuǎn)化為振動信號。換句話說，壓電元件不僅可以作為傳感器，還可以作為驅(qū)動器，從而完成傳感元件和動作器件的統(tǒng)一。該結(jié)構(gòu)具有響應(yīng)快、自診斷、自修復(fù)等特點(diǎn)，特別是在減震和噪聲控制方面，完成了部分振動抑制，在航空航天領(lǐng)域具有重要的發(fā)展前景。

美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員選擇了由軟性聚合物媒體支撐的壓電泡沫陶瓷，預(yù)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)壓電復(fù)合材料采集機(jī)械能和熱能的能力將增加10倍。這項(xiàng)研究提高了壓電復(fù)合材料的性能，并有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

■ 電力/磁流變體智能復(fù)合材料

電力/磁流變體智能復(fù)合材料是一種重要的智能復(fù)合材料，它主要由磁流變體組成（MR）和電流組合（ER）組成。在外加電/磁場的作用下，電/磁流變體內(nèi)部會出現(xiàn)一種沿電/磁場方向的纖維狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致系統(tǒng)粘度在短時間內(nèi)急劇增加，同時屈服應(yīng)力和彈性模具明顯增加。然而，當(dāng)外部電/磁場被移除時，它可以在瞬間恢復(fù)到液體。利用這一特點(diǎn)，與其他材料復(fù)合可以實(shí)現(xiàn)材料的智能化。

■ PH響應(yīng)疑膠纖維智能復(fù)合材料

由于其獨(dú)特的智能響應(yīng)性，pH響應(yīng)性高分子材料在催化、生物醫(yī)學(xué)、傳感器等領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用研究價值。pH響應(yīng)性可疑膠纖維是一種由于pH值的變化而產(chǎn)生體積或形態(tài)變化的可疑膠纖維，即由于pH值的不同，在水中產(chǎn)生可逆的收縮和增溶，促進(jìn)化學(xué)能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。采用選材和加工工藝，可合成多功能復(fù)合材料。

國內(nèi)外研究發(fā)展?fàn)顩r

■ 發(fā)展異常迅速

一些以美國為首的歐美國家已經(jīng)開發(fā)出大型智能復(fù)合材料構(gòu)件，并且正在進(jìn)行模擬測試和驗(yàn)證。例如，智能結(jié)構(gòu)制成的自適應(yīng)機(jī)翼。

研究發(fā)現(xiàn)，在機(jī)翼結(jié)構(gòu)中使用磁性伸縮致動器可以減少機(jī)翼阻力的85%。波音公司和麻省理工學(xué)院聯(lián)合研發(fā)的一個新課題，可以通過將智能纖維嵌入漿葉中，使?jié){葉在電致流組合中多次扭轉(zhuǎn)變形。

智能化結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)還可以實(shí)時測量復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)變、溫度和裂紋，檢測其疲勞和損壞情況，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的實(shí)時監(jiān)測和壽命的預(yù)測。

例如，利用光纖智能材料和結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和損壞估計(jì)，即將光纖傳感器或其陣型埋在材料和結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，對整個壽命進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、損壞評估和壽命預(yù)測。

日本公司使用壓電陶瓷（PZT）引擎/FBG傳感器，完成了對新一代航天器先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損壞監(jiān)測。

另外，多材料3D打印的發(fā)展進(jìn)一步推動了智能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)。

■ 形態(tài)研究團(tuán)體日益增多，多以宇航和國防應(yīng)用為目標(biāo)。

由于智能復(fù)合材料是跨學(xué)科、跨行業(yè)的新技術(shù)領(lǐng)域，不僅需要材料專家，還需要化學(xué)、物理、系統(tǒng)控制等多方面的人才。因此，從事這一領(lǐng)域探索的跨學(xué)科綜合學(xué)術(shù)團(tuán)體迅速涌現(xiàn)。國防部門和宇航系統(tǒng)非常重視這一領(lǐng)域的研究。

美國國防部、國家宇航局、空軍和各大飛機(jī)制造公司的研究部門和日本、英國等國家都制定并提出了自己完善的發(fā)展規(guī)劃。

■ 并行基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究

雖然智能材料發(fā)展迅速，但它仍然是一個不成熟的行業(yè)，許多概念仍然不被理解或統(tǒng)一，因此應(yīng)大力加強(qiáng)基礎(chǔ)研究。由于應(yīng)用目標(biāo)明確，尤其是軍事需求緊迫，部件的研究和制造已經(jīng)相繼推出，并向智能集成、傳感、運(yùn)動和控制系統(tǒng)的小型化發(fā)展。

免責(zé)聲明:中國復(fù)合材料協(xié)會微信微信官方賬號發(fā)布的文章僅用于復(fù)合材料理論知識和市場信息的交流與分享，不用于任何商業(yè)目的。如果任何個人或組織對文章版權(quán)或其內(nèi)容的真實(shí)性和準(zhǔn)確性有疑問，請盡快聯(lián)系我們。我們會及時處理。

繼續(xù)滾動閱讀下一個輕觸閱讀原文。

學(xué)會向上滑動中國復(fù)合材料，看下一個。

標(biāo)題：“復(fù)合材料信息”智能復(fù)合材料的研究與應(yīng)用

閱讀原文

本文僅代表作者觀點(diǎn)，版權(quán)歸原創(chuàng)者所有，如需轉(zhuǎn)載請?jiān)谖闹凶⒚鱽碓醇白髡呙帧?/p>

免責(zé)聲明：本文系轉(zhuǎn)載編輯文章，僅作分享之用。如分享內(nèi)容、圖片侵犯到您的版權(quán)或非授權(quán)發(fā)布，請及時與我們聯(lián)系進(jìn)行審核處理或刪除，您可以發(fā)送材料至郵箱：service@tojoy.com