一文看智能复合材料的未来

来源：中国复材

智能复合材料与结构是在复合材料基础上发展 起来的一项高新技术 ， 它把传感器 、 驱动器和微处理器等埋在复合材料结构中 ， 形成既能承载又具有 某些特定功能的多功能性结构材料。

由于复合材料的可设计性强，加之智能结构与先进复合材料的制造方法相同，因此可根据实际应用情况的需要，重新将已或将用于航空航天等结构中的复合材料部件进行智能化处理，这样可从根本上解决复合材料构件在其结构运行中出现的较难克服的问题如振颇、应力集中等）。

智能复合材料的主要种类和应用

1、 形状记忆合金纤维增强智能复合材料

SMA 应用于智能复合材料主要由于其具有形状记忆效应（SME）和超弹性。

2、 光导纤维智能复合材料

智能复合材料中的传感器是嵌埋在复合材料中的，这要求与基体之间具有良好的兼容性。

3、 碳纤维增强智能复合材料

该复合材料较多地出现在水泥基材料中。将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入水泥基材料中，不仅材料的强度得到提高且具有应力、应变和损伤自检测功能。

4、 压电智能复合材料

该复合材料具有压电效应。当在材料上施加外力时，材料产生电压的现象称为正压电效应；而对材料表面施加电场产生应变或应力称为反压电效应。即其具有将电能和机械能变换的特性，故可应用于智能结构中，特别是自适应、减振与噪声控制等方面。

5、 电/磁流变体智能复合材料

电/磁流变体在外加电/磁场作用下，内部会出现一种沿电/磁场方向的纤维状结构，使得体系粘度在短时间内急剧增大，同时伴随屈服应力、弹性模量显著增加，而当撤去外电/磁场后又可在瞬间内恢复到液体。利用这一特点，与其它材料复合可实现材料的智能化。

6、 pH响应凝胶纤维智能复合材料

pH 响应性凝胶纤维是随 pH 值的变化而产生体积或形态改变的凝胶纤维，即其在水中由于pH值的不同产生可逆的收缩和溶胀，使得化学能和机械能发生相互转换。

国内外研究发展状况

1、 发展异常迅速

以美国为首的一些西方国家已研制出大型智能复合材料构件，并正在进行模拟测试和脸证。

2、 研究团体日趋增加，多以宇航及国防应用为目标

由于智能复合材料是一种跨学科、跨行业的新技术领域，因此不仅需要材料专家，还需要化学、物理学、系统控制等诸多方面的人才，因而从事该方面研究的跨学科综合学术团体迅速涌现。而 国防部门及宇航系统对该领域的研究更是给予了高度重视。美国国防部、国家宇航局、空军及各大飞机制造公司的研究部门以及 日、英等国家均制定和提出了各自完备的发展计划。

3、 基础研究与应用研究并行

智能材料虽然发展迅速，但仍然是一个尚未成熟的领域，许多概念仍未认识或统一，因此基础研究还应大力加强。由于应用目标明确，尤其是军事需求迫切所至，但构件的研究、制造已经纷纷上马，并朝着智能的集成化、传感、动作与控制系统的小型化方向发展。