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展望一下:未来的智能材料会有哪些功能?

智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。
一般说来，智能材料在电子产业的应用有七大功能，即传感功能、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。
智能材料的构想来源于仿生（仿生就是模仿大自然中生物的一些独特功能制造人类使用的工具，如模仿蜻蜓制造飞机等等），它的目标就是想研制出一种材料，使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。
因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。
但是现有的材料一般比较单一，难以满足智能材料的要求，所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。
这就使得智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域，使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。
在建筑方面，科学家正集中力量研制使桥梁、高大的建筑设施以及地下管道等能自诊其“健康”状况，并智能材料能自行“医治疾病”的材料。
英国科学家已开发出了两种“自愈合”纤维。
这两种纤维能分别感知混凝土中的裂纹和钢筋的腐蚀，并能自动粘合混凝土的裂纹或阻止钢筋的腐蚀。
粘合裂纹的纤维是用玻璃丝和聚丙烯制成的多孔状中空纤维，将其掺入混凝土中后，在混凝土过度挠曲时，它会被撕裂，从而释放出一些化学物质，来充填和粘合混凝土中的裂缝。
防腐蚀纤维则被包在钢筋周围。
当钢筋周围的酸度达到一定值时，纤维的涂层就会溶解，从纤维中释放出能阻止混凝土中的钢筋被腐蚀的物质。
在飞机制造方面，科学家正在研制具有如下功能的智能材料：当飞机在飞行中遇到涡流或猛烈的逆风时，机翼中的智能材料能迅速变形，并带动机翼改变形状，从而消除涡流或逆风的影响，使飞机仍能平稳地飞行。
可进行损伤评估和寿命预测的飞机自诊断监测系统。
该系统可自行判断突然的结构损伤和累积损伤，根据飞行经历和损伤数据预计飞机结构的寿命，从而在保证安全的情况下，大大减少停飞检修次数和常规维护费用，使商业飞机能获得可观的经济效益。
此外，还有人设想用智能材料制成涂料，涂在机身和机翼上，当机身或机翼内出现应力时，涂料会改变颜色，以此警告。
在医疗方面，智能材料和结构可用来制造无需马达控制并有触觉响应的假肢。
这些假肢可模仿人体肌肉的平滑运动，利用其可控的形状回复作用力，灵巧地抓起易碎物体，如盛满水的纸杯等。
药物自动投放系统也是智能材料一显身手的领地。
日本推出了一种能根据血液中的葡萄糖浓度而扩张和收缩的聚合物。
葡萄糖浓度低时，聚合物条带会缩成小球，葡萄糖浓度高时，小球会伸展成带。
借助于这一特性，这种聚合物可制成人造胰细胞。
将用这种聚合物包封的胰岛素小球，注入糖尿病患者的血液中，小球就可以模拟胰细应用在人体中胞工作。
血液中的血糖浓度高时，小球释放出胰岛素，血糖浓度低时，胰岛素被密封。
这样，病人血糖浓度就会始终保持在正常的水平上。
军事方面，在航空航天器蒙皮中植入能探测激光、核辐射等多种传感器的智能蒙皮，可用于对敌方威胁进行监视和预警。
美国正在为未来的弹道导弹监视和预警卫星研究在复合材料蒙皮中植入核爆光纤传感器、X射线光纤探测器等多种智能蒙皮。
这种智能蒙皮将安装在天基防御系统平台表面，对敌方威胁进行实时监视和预警，提高武器平台抵御破坏的能力。
智能材料还能降低军用系统噪声。
美国军方发明出一种可涂在潜艇上的智能材料，它可使潜艇噪声降低60分贝，并使潜艇探测目标的时间缩短100倍。
除上述几个方面外，智能材料的再一个重要进展标志就是形状记忆合金，或称记忆合金。
这种合金在一定温度下成形后，能记住自己的形状。
当温度降到一定值（相变温度）以下时，它的形状会发生变化；
当温形状记忆合金度再升高到相变温度以上时，它又会自动恢复原来的形状。
目前记忆合金的基础研究和应用研究已比较成熟。
一些国家用记忆合金制成了卫星用自展天线。
在稍高的温度下焊接成一定形状后，在室温下将其折叠，装在卫星上发射。
卫星上天后，由于受到强的日光照射，温度会升高，天线自动展开。
除此之外，还有人用记忆合金制成了窗户自动开闭器。
当温度升至一定程度后窗户自动打开，温度下降时自动关闭。
用记忆合金作支撑架的乳罩也很有特色，乳罩在水中可以任意揉搓清洗，但当它被戴到身上时会自动保持自己的形状，并能根据穿着者体形的变化在一定范围内变化。

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