智能材料在電子產業的應用與前景？

智能材料的研制和大規模應用將導致材料科學發展的重大革命。壹般說來，智能材料在電子產業的應用有七大功能，即傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應功能、自診斷能力、自修復能力和自適應能力。智能材料的構想來源於仿生（仿生就是模仿大自然中生物的壹些獨特功能制造人類使用的工具，如模仿蜻蜓制造飛機等等），它的目標就是想研制出壹種材料，使它成為具有類似於生物的各種功能的“活”的材料。因此智能材料必須具備感知、驅動和控制這三個基本要素。但是現有的材料壹般比較單壹，難以滿足智能材料的要求，所以智能材料壹般由兩種或兩種以上的材料復合構成壹個智能材料系統。這就使得智能材料的設計、制造、加工和性能結構特征均涉及到了材料學的最前沿領域，使智能材料代表了材料科學的最活躍方面和最先進的發展方向。在建築方面，科學家正集中力量研制使橋梁、高大的建築設施以及地下管道等能自診其“健康”狀況，並智能材料能自行“醫治疾病”的材料。英國科學家已開發出了兩種“自愈合”纖維。這兩種纖維能分別感知混凝土中的裂紋和鋼筋的腐蝕，並能自動粘合混凝土的裂紋或阻止鋼筋的腐蝕。粘合裂紋的纖維是用玻璃絲和聚丙烯制成的多孔狀中空纖維，將其摻入混凝土中後，在混凝土過度撓曲時，它會被撕裂，從而釋放出壹些化學物質，來充填和粘合混凝土中的裂縫。防腐蝕纖維則被包在鋼筋周圍。當鋼筋周圍的酸度達到壹定值時，纖維的塗層就會溶解，從纖維中釋放出能阻止混凝土中的鋼筋被腐蝕的物質。　在飛機制造方面，科學家正在研制具有如下功能的智能材料：當飛機在飛行中遇到渦流或猛烈的逆風時，機翼中的智能材料能迅速變形，並帶動機翼改變形狀，從而消除渦流或逆風的影響，使飛機仍能平穩地飛行。可進行損傷評估和壽命預測的飛機自診斷監測系統。該系統可自行判斷突然的結構損傷和累積損傷，根據飛行經歷和損傷數據預計飛機結構的壽命，從而在保證安全的情況下，大大減少停飛檢修次數和常規維護費用，使商業飛機能獲得可觀的經濟效益。此外，還有人設想用智能材料制成塗料，塗在機身和機翼上，當機身或機翼內出現應力時，塗料會改變顏色，以此警告。　在醫療方面，智能材料和結構可用來制造無需馬達控制並有觸覺響應的假肢。這些假肢可模仿人體肌肉的平滑運動，利用其可控的形狀回復作用力，靈巧地抓起易碎物體，如盛滿水的紙杯等。藥物自動投放系統也是智能材料壹顯身手的領地。日本推出了壹種能根據血液中的葡萄糖濃度而擴張和收縮的聚合物。葡萄糖濃度低時，聚合物條帶會縮成小球，葡萄糖濃度高時，小球會伸展成帶。借助於這壹特性，這種聚合物可制成人造胰細胞。將用這種聚合物包封的胰島素小球，註入糖尿病患者的血液中，小球就可以模擬胰細應用在人體中胞工作。血液中的血糖濃度高時，小球釋放出胰島素，血糖濃度低時，胰島素被密封。這樣，病人血糖濃度就會始終保持在正常的水平上。　軍事方面，在航空航天器蒙皮中植入能探測激光、核輻射等多種傳感器的智能蒙皮，可用於對敵方威脅進行監視和預警。美國正在為未來的彈道導彈監視和預警衛星研究在復合材料蒙皮中植入核爆光纖傳感器、X射線光纖探測器等多種智能蒙皮。這種智能蒙皮將安裝在天基防禦系統平臺表面，對敵方威脅進行實時監視和預警，提高武器平臺抵禦破壞的能力。智能材料還能降低軍用系統噪聲。美國軍方發明出壹種可塗在潛艇上的智能材料，它可使潛艇噪聲降低60分貝，並使潛艇探測目標的時間縮短100倍。　除上述幾個方面外，智能材料的再壹個重要進展標誌就是形狀記憶合金，或稱記憶合金。這種合金在壹定溫度下成形後，能記住自己的形狀。當溫度降到壹定值（相變溫度）以下時，它的形狀會發生變化；當溫形狀記憶合金度再升高到相變溫度以上時，它又會自動恢復原來的形狀。目前記憶合金的基礎研究和應用研究已比較成熟。壹些國家用記憶合金制成了衛星用自展天線。在稍高的溫度下焊接成壹定形狀後，在室溫下將其折疊，裝在衛星上發射。衛星上天後，由於受到強的日光照射，溫度會升高，天線自動展開。除此之外，還有人用記憶合金制成了窗戶自動開閉器。當溫度升至壹定程度後窗戶自動打開，溫度下降時自動關閉。用記憶合金作支撐架的乳罩也很有特色，乳罩在水中可以任意揉搓清洗，但當它被戴到身上時會自動保持自己的形狀，並能根據穿著者體形的變化在壹定範圍內變化。