智能材料发展情况

智能材料发展情况

概述

20 世纪 80 年代末期，美国和日本科学家首先将智能概念引入材料和结构领域，提出了

智能材料的新概念。通常情况，智能材料是指具有感知环境（包括内部和外部）刺激，能对

其进行分析、处理、判断，并采取一定措施进行适度响应的智能材料系统，其行为与生命体

的智能反应相类似。

智能材料一般涵盖或部分涵盖七大智能功能：传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、

响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力，通常包括基体材料、敏感材料、驱动材

料和信息处理器四部分。

 智能材料发展情况

智能材料的研发和大规模应用将促进材料科学发展，引发智能制造的普及，是全新的智

能社会的重要基石，近年来，引起了许多发达国家的高度重视。

美国在智能材料系统应用上具有较强优势，政府层面尤为重视智能材料在海、陆、空等

**领域的应用，学术和产业层面覆盖领域较为**。2016 年 7 月，美国先进形状记忆合金

研发联盟（CASMART）正式成立，由产业界、学术界以及政府相关部门共同推进高温形状

记忆合金在航空航天、汽车、石油勘探等领域的应用研发。8 月，劳伦斯利弗莫尔国家实验

室（LLNL）研发出 3D 打印的形状记忆结构新材料可应用于航空航天及医疗领域。

英国的研究涉及智能复合材料损伤监测、分布式传感器和新型驱动器及其位置优化、土

木工程结构的**监测等。2016 年 7 月，英国奎奈蒂克公司推出了一种新型形状记忆合金可

以使飞机结构的抗撞击能力提高三倍。

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德国宇航研究中心也制定了 ARES 计划，研究内容包括：自适应结构主动控制技术，传

感器和驱动器优化布置，形状记忆合金的物理特性及其在智能结构中的应用等。

日本在智能材料领域发展中，提出了通过原子、分子尺度的超微观结构设计，来提升智

能材料系统中的传感器、驱动器、处理器等宏观性能，从而得到更为均匀的物质材料的技术

路线。此外，在形状记忆合金和高分子聚合物压电材料的研究方面，日本也处于国际**地位。

近年来日本在智能材料的**申请上占据了全球的半壁江山，**申请人多集中在日本的产

业界，包括村田制作所、松下、日本电气等。2016 年的主要研究成果有：7 月，日本东北大

学研发出新型 Mg-Sc 形状记忆合金可应用于航天领域。10 月，日本产综研开发出一种可以

自我修复、透明、防雾的膜，可用于眼镜、车用建筑用玻璃、太阳能发电板和其他产业机器。

另外，法国可持续发展委员会（CGDD）、美国国防**研究计划局（DARPA）、美国

国家科学基金会（NSF）纷纷在政策或资金方面积极支持自己国家的仿生技术发展。我国政

府于 2016 年 8 月颁布的“十三五”规划中也重点提到了要发展仿生材料。

智能材料发展情况

我国的智能材料相关研发也在政府的支持下取得了一些成绩。例如 2016 年 1 月开发的

一种可变形智能材料，能够根据预设的温度变化而适时改变自身形状，为医疗和航天应用提

供了广泛的可能性。8 月，中国的研究人员研发出一种像捕蝇草一样可以折合并且还能恢复

原状的聚合物材料，这一研究成果将在形状记忆聚合物和液晶弹性体的研发中有所建树。另

外，中科院物理所也于 8 月发布消息称其开发出国际上具有自主知识产权的磁性智能材料体

系 d-metal 合金，材料可通过环境条件进行感知、传感、响应，是制造传感器和驱动器的关

键核心材料，也是物联网时代连接信息流与人之间不可缺少的关键环节。

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