智能材料的应用和发展
智能材料的应用和发展
作者李万飞
指导教师郝洪荣
【内容摘要】智能材料是一种感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。本文（主要）介绍了智能材料的仿生构想，并重点介绍了智能金属材料、智能无机非金属材料、智能高分子材料、智能纤维、仿生工程材料的构成原理、应用领域和研究现状，并阐述了智能材料的战略意义，展望了它的发展前景,最后探讨了智能材料与材料科学的关系及其发展趋势。
【关键词】智能材料、仿生、智能纤维。
The Application And Development Of Intelligent Materials Content Abstract：The intelligent material is one kind of new Functional Materials that can sensation the exterior stimulation, judge and proper treate, also iself can be executed. This paper (main) introduced the intelligent material biological modelling conception, and key introduced the Constitution principle, application domain and present research situation of Intelligence metallic material , intelligent inorganic nonmetallic material, intelligent high polymer material, intelligent textile fiber, and the bionic engineering materials. Elaborated the strategic significance of smart materials and look forward to its future development. At last, dscussed the relationship between smart material and materials science and its development trend.
Key Words: The Itelligent Mterial,、The bionic,、Intelligent Fiber .
一、智能材料
在这个新材料层出不穷的时代，智能材料也是独领风骚的一朵奇葩，是二十世纪九十年代迅速发展起来的一类新型复合材料。智能材料又可以称为敏感材料，其英文翻译也有若干种，常用的有Intelligent material，Intelligent material and structure，Smart material，Smart material and structure，Adaptive material and structure等。它的构想来源于仿生(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。具体来说需具备以下内涵：
(1)具有感知功能，能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度，如电、光、热、应力、应变、化学、核辐射等；
(2)具有驱动功能，能够响应外界变化；
(3)能够按照设定的方式选择和控制响应；
(4)反应比较灵敏，及时和恰当；
(5)当外部刺激消除后，能够迅速恢复到原始状态。
举一个简单的应用了智能材料的例子：某些太阳镜的镜片当中含有智能材料，这种智能材料能感知周围的光，并能够对光的强弱进行判断，当光强时，它就变暗，当光弱时，它就会变的透明。[1]
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。
下面我们将从智能材料的特征、构成和分类来简单的介绍一下。
1、智能材料的特征
设计智能材料的两个指导思想是材料的多功能复合和材料的仿生设计，所以智能材料系统具有或部分具有如下的智能功能和生命特征：
(1)传感功能（Sensor）
能够感知外界或自身所处的环境条件，如负载、应力、应变、振动、热、光、电、磁、
化学、核辐射等的强度及其变化。
(2)反馈功能（Feedback）
可通过传感网络，对系统输入与输出信息进行对比，并将其结果提供给控制系统。(3)信息识别与积累功能
能够识别传感网络得到的各类信息并将其积累起来。
(4)响应功能
能够根据外界环境和内部条件变化，适时动态地作出相应的反应，并采取必要行动。(5)自诊断能力（Self-diagnosis）
能通过分析比较系统目前的状况与过去的情况，对诸如系统故障与判断失误等问题进行自诊断并予以校正。
(6)自修复能力（Self-recovery）
能通过自繁殖、自生长、原位复合等再生机制，来修补某些局部损伤或破坏。
(7)自调节能力（Self-adjusting）
对不断变化的外部环境和条件，能及时地自动调整自身结构和功能，并相应地改变自己的状态和行为，从而使材料系统始终以一种优化方式对外界变化作出恰如其分的响应。
2、智能材料的构成
一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。[1] (1) 基体材料
基体材料担负着承载的作用，一般宜选用轻质材料。一般基体材料首选高分子材料，因为其重量轻、耐腐蚀，尤其具有粘弹性的非线性特征。其次也可选用金属材料，以轻质有色合金为主。
(2) 敏感材料
敏感材料担负着传感的任务，其主要作用是感知环境变化（包括压力、应力、温度、电磁场、PH值等）。常用敏感材料如形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。
(3) 驱动材料
因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负着响应和控制的任务。
常用有效驱动材料如形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用，这也是智能材料设计时可采用的一种思路。
(4) 其它功能材料
包括导电材料、磁性材料、光纤等。
a、导电材料包含导电塑料和导电橡胶。导电橡胶是将玻璃镀银、铝镀银、银等导电颗粒均匀分布在硅橡胶中，通过压力使导电颗粒接触，达到良好的导电性能。导电橡胶具有良好的电磁密封和水汽密封能力，在一定压力下能够提供良好的导电性（抑制频率达到40GHz）。
b、磁性材料主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或间接产生磁性的物质。磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。磁性材料从形态上讲。包括粉体材料、液体材料、块体材料、薄膜材料等。
c、光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode，LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。[1]
3、智能材料的分类
智能材料是继天然材料、人造材料、精细材料之后的第四代功能材料。
因为现在可用于智能材料的材料种类不断扩大，所以智能材料的分类也只能是粗浅的，分类方法也有多种，一般若按功能来分可以分为光导纤维、形状记忆合金、压电、电流变体和电（磁）致伸缩材料等。若按来源来分，智能材料可以分为金属系智能材料、无机非金属系智能材料和高分子系智能材料。目前研究开发的金属系智能材料主要有形状记忆合金和形状记忆复合材料两大类；无机非金属系智能材料在电流变体、压电陶瓷、光致变色和电致变色材料等方面发展较快。下面我们主要介绍智能材料八种主要种类：1）、形状记忆合金；2）、电流变体和磁流变体；3）、磁致伸缩材料；4）、压电陶瓷；5）、电致伸缩陶瓷；6)、光致变色玻璃；7) 、电致变色材料；8)、光导纤维。
1）、形状记忆合金（SMA）
一般金属材料受到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点，就产生塑性变形，应力消除后留下永久变形。但有些材料，在发生了塑性变形后，经过合适的热过程，能够回复到变形前的形状，这种现象叫做形状记忆效应（SME）。具有形状记忆效应的金属一般是两种以上金属元素组成的合金，称为形状记忆合金（SMA）[2]。
根据不同的记忆功能，形状记忆合金可分为单程、双程、全程记忆效应和伪弹性等。
(1)单程记忆效应(One Way Shape Memory，简称OWSM）：形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。
(2)双程记忆效应(Two Way Shape Memory，简称TWSM）：某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。
(3)全程记忆效应( All-round Shape Memory，简称ARSM）：加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。
三种记忆效应图
目前，已开发成功的形状记忆合金有TiNi基形状记忆合金、铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金等。最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中，观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了材料科学界与工业界的重视。
到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。几十年来，有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题，并为此召开了多次专题讨论会，不断丰富和完善了马氏体相变理论。
形状记忆合金的具体应用：
工业应用：（1）利用单程形状记忆效应的单向形状恢复。如管接头、天线、套环等。
（2）外因性双向记忆恢复。即利用单程形状记忆效应并借助外力随温度升降做反复动作，如热敏元件、机器人、接线柱等。
（3）内因性双向记忆恢复。即利用双程记忆效应随温度升降做反复动作，如热机、热敏元件等。但这类应用记忆衰减快、可靠性差，不常用。
（4）超弹性的应用。如弹簧、接线柱、眼镜架等。
医学应用：TiNi合金的生物相容性很好，利用其形状记忆效应和超弹性的医学实例相当多。如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙齿矫形丝、脑动脉瘤夹、接骨板、髓内针、人工关节、心脏修补元件、人造肾脏用微型泵等。
脊柱修复支架人造血管
2）、电流变体和磁流变体（Electrorheological fluid and Magnetorheological fluids）电致、磁致变体智能材料大多是由合成材料或陶瓷材料制成的，具有在电场或磁场的作用下发生变性的能力，其变化的大小与电场和磁场的强度有关。科学家研制成功一种电致变性材料，这种材料在接通电流时，可以从液体变为接近固体。如果向空心复合梁中充入电流变性液体材料，在外电场的作用下，这种液体材料就会变硬，从而使梁变成僵硬状。将电致变性现象与传感器结合起来，就可以实现使复合梁随着负载的变化而改变其性质。这将是装配结构智能化的一个突破性的新起点。电致变性材料还可以用作在地震时能自动加固建筑物的基础。
此外，磁致变性材料在机电工业中也有广泛的用途。
电流变体和磁流变体构成：
无论是电流变体还是磁流变体，其组成通常包含有如下几种成分：(1) 连续介质(或称溶剂、载液)：低粘度液体，硅油、石腊油、橄榄油、变压器油以及煤油、润滑油或真空油等矿物油，包括辛烷、甲苯、水银、烃类、酯类、聚苯醚等。(2) 粒子介质(或称溶质、介电微粒)有三类：金属类(如铁、钴、镍、铜、铁氧体、氧化铁、四氧化三铁等)、陶瓷类(如压电陶瓷、高岭土、硅藻土、硅石、沸石等)、半导体高分子材料(如明胶、淀粉等)。粒子介质通常具有亲水性、多孔性。(3) 稳定剂：主要有油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸、酒精、胺、聚胺类、磷酸衍生物、盐类、皂类、长链状高聚物等。其作用是增加悬浮粒子的稳定性或产生粒子间的胶态分子团桥，粒子既不产生沉淀又不出现絮凝，而使流体始终处于溶胶或凝胶态。
(4) 添加剂：有机活性化合物、非离子表面活化剂和水等，常也是流变体的重要组成部分。对于电流变体而言，许多场合下，用水作添加剂。[9]
3）、磁致伸缩材料（Magnetostrictive material）
磁致伸缩材料是具有磁致伸缩特性的材料。磁致伸缩是指在交变磁场的作用下，物体产生与交变磁场频率相同的机械振动；或者相反，拉伸、压缩力作用下，由于材料的长度发生变化，使材料内部磁通密度相应地发生变化，在线圈中感应电流，机械能转换为电能。
目前磁致伸缩智能材料的主流是稀土磁致伸缩材料，稀土超磁致伸缩材料是近期才发展起来的一种新型功能材料。这种材料在电磁场的作用下可以产生微变形或声能，也可以将微变形或声能转化为电磁能。在国防、航空航天和高技术领域应用极为广泛，如声纳与水声对抗换能器、线性马达、微位移驱动（如飞机机翼和机器人的自动调控系统），噪声与振动控制
系统、海洋勘探与水下通讯、超声技术（医疗、化工、制药、焊接等）、燃油喷射系统等领域。它具有磁致伸缩值大，机械响应速度快和功率密度高特点。[10]
磁致伸缩智能材料的主要用途是：
（1）由于稀土超大磁致伸缩材料比传统材料在性能上有了惊人的提高，所以在电器、家电、通讯器材、电脑等生产领域，稀土磁致伸缩材料逐渐取代了传统的磁致伸缩材料和电致伸缩材料，使产品升级和更新换代更加容易。
（2）由于稀土超大磁致伸缩材料的独特的性能，特别是在应用领域里呈现出的重要使用价值，越来越受到人们的普遍关注，可被用于开发新一代的元器件，如广泛应用于精密控制系统（如油料控制、司服仪、导弹发射控制装置等），声光发射系统（如信号处理、声纳扫描、超声、水声等），以及换能器、驱动器等等的开发。
对于磁致伸缩智能材料的应用，目前，美国位居各国之首，其成功标志在于开发出了一系列用于军事目的的尖端产品，如美国已成功地将其应用于舰艇水下声纳探测系统以及导弹发射控制装置等。但是我国对磁致伸缩智能材料新产品的开发还处于起步阶段，但也已呈现出良好的发展势头。如中国长江水利委员会应用这种材料，开发出了大功率岩体声波探测器，应用于三峡工程和地球物理勘探；辽河油田应用这种材料，开发出了井下物理法采油装量；东北大学和大连理工大学应用这种材料，拟在进给和精密定位方面进行联合开发。[1]
4）、压电陶瓷（Piezoelectric ceramics）
压电智能材料可以将压强、振动等迅速转变为电
信号，或将电信号转变为振动信号，也就是说压电材
料在外电场的作用下可以产生微小变形，同时也可以
将微小变形转变为电信号。而且新一代的压电材料还
具有了条件反射和指令分析的能力。其特征和运转方
式类似于人的神经系统，可执行类似于大脑的指令。
压电材料的这种独特功能，使其在智能材料系统中具
有广阔的应用前景。
（1）压电陶瓷驱动器
由于压电陶瓷具有把电能转变为机械能的能力，因此当应用系统通电给压电陶瓷时，使材料的自发偶极矩发生变化，从而使材料的尺寸发生改变，这种效应能产生200-300的微应变，据报道，88层的压电陶瓷片做成的驱动器可在20ms内产生50μm的位移，响应速度之
快是其它材料所无法比拟的，是高精度、高速驱动器所必须的材料，已应用在各种跟踪系统、自适应光学系统、机器人微定位器、磁头、喷墨打印机和扬声器等。
（2）压电传感器
由于压电材料对于所加应力能产生可测量的电信号，因此在高智能材料系统中可用做传感器。PVDF压电陶瓷的压电性比石英高3-5倍，压电系数值更高，并且可以做得很薄，可贴在物体表面，非常适合做传感器。在机器人上做触觉传感器可感知温度、压力，采用不同模式可以识别边角、棱等几何特征。同时这种材料具有热释电效应，可用作温度传感器。
压电复合材料的发展，克服了压电陶瓷自身的脆性和聚合物压电材料的温度限制，而更加受到重视。杆状和片状这种柔性压电复合材料做成的传感器被广泛应用于水声和医用超声传感器，其灵敏度和力学性能很好。而另一种含有压电粉末的聚合物连通性压电复合材料，可做成膏状或涂层，涂于复杂形状结构上，可以提供该结构的应力状态以及安全状态。
压电材料——这一古老的材料，通过对其进行改性或与其它材料复合，应用在智能材料与结构中可以决传统技术中难于解决的一些关键问题，而且其作用也是其它材料难以取代的，应引起压电材料研究者的高度重视和深入研究。
科学家最近研制成功一种压电晶体，如果将其放入壁纸中，就可以大大减小冰箱或空调机的噪声，给住户创造了一个安静的居住环境。[1]
5）、电致伸缩材料(Electrostriction material)
（1）原理
电致伸缩材料，从某种意义上可以说就是指或主要是指压电材料。因为,就物理实质而言,压电材料与电致伸缩材料并没有根本区别,只不过前者强调的是利用正压电效应,后者强调的是利用逆压电效应。事实上，压电材料是一种同时兼具正逆电机械耦合特性的功能材料，若对其施加作用力，则在它的两个电极上将感应产生等量异号电荷；反之，当它受到外加电压的作用时，便会产生机械变形。基于这一原因,压电材料在智能机构中被广泛地用作传感器和驱动器(即执行器)。并且，这类传感器和驱动器比其他类型的传感器和驱动器具有更为优良的频率特性和可集成特性。若将它们与其他组元有效地组合起来，则可构成一个对结构控制极为有效的智能材料系统。这个系统几乎可以完全根据设计者的意图调整结构的阻尼与自振频率等动力学特性,同时还可对结构的位移、应变、应力、加速度和破坏情况进行自动监测。
(2)分类
常用的压电材料大致可分为三类。
第一类是无机压电材料，如压电晶体(石英SiO2 )和压电陶瓷(钛酸钡BT、锆钛酸铅PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅PN、铌酸铅钡锂PBLN、改性钛酸铅PT)等。这类材料的研制成功,促进了声换能器、压电传感器等各种压电器件性能的改善和提高。
第二类是有机压电材料，又称压电聚合物，如偏聚氟乙烯(PVDF)(薄膜)及以它为代表的其他有机压电(薄膜)材料。这类材料以其材质柔韧、低密度、低声阻抗和高压电电压常数(g) 等优点为世人瞩目，且发展十分迅速，现已在水声、超声测量、压力传感、引燃引爆等方面获得应用。不足之处是压电应变常数(d)偏低，使之作为有源发射换能器受到很大的限制。
第三类是复合压电材料，这类材料是在有机聚合物基底材料中嵌入片状、棒状、杆状或粉末状无机压电材料构成的，可以说是第一类与第二类压电材料相结合的产物，但这种结合并非是单纯地按比例机械混合，而是在材料设计中充分考虑两者之间的“耦合效应”后所实现的最佳组合。这类材料,既具有高的耦合系数、压电常数，又具有低密度、低声阻抗和良好的柔韧性，至今已在水声、电声、超声、医学等领域得到广泛应用。如用它制成水声换能器不仅具有高的静水压响应速率，而且耐冲击，不易受损且可用于不同的深度。
(3)应用
可用于智能材料与结构的驱动器材料有许多种，但从实用价值看，应用最广的仍是压电陶瓷与形状记忆合金。压电陶瓷作为驱动元件，无疑具有价廉、小巧、质轻、易于与基体结合、响应速度快等优点；此外,它对结构的动力学特性的影响很小；并且通过分布排列可实现大规模的结构驱动，因而具有较强的驱动能力和控制作用。但是,也应看到：应用于驱动器的压电陶瓷，由于承担着将电能转换成机械能的职能。因此，它不但应具有大的机电耦合系数与压电常数，还须具备高的机械品质因数Qm与居里点，为寻求这样的材料，国内外学术界做了大量的工作。[11]
6）、光致变色玻璃（Photochromic glass）
在通常条件下，玻璃是透明的。对于有些玻璃，
在紫外光或者可见光的照射下，可产生可见光区域的
光吸收，使玻璃发生透光度降低或者产生颜色变化，
并且在光照停止后不能自动恢复到原来的透明状态，
称之为光致变玻璃。
一般来说是在普通的玻璃成分中引入光敏剂生产
光致变色玻璃，常用的普通玻璃有铝硼硅酸盐玻璃、
硼硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。常用的光敏剂包括卤化银、卤化铜等等。通常
光敏剂以微{Today Hot}晶状态均匀地分散在玻璃中，在日光照射下分解，降低玻璃的透光度。当玻璃在暗处时，光敏剂再度化合，恢复透明度，玻璃的着色和退色是可逆的、永久的。
光致变色玻璃的装饰特性是玻璃的颜色和透光度随日照强度自动变化。日照强度高，玻璃的颜色深，透光率低；反之，日照强度低，玻璃的颜色浅，透光度高。用光致变色玻璃装饰建筑，使得室内光线柔和、色彩多变，又使得建筑色彩斑斓，变幻莫测，与建筑的日照环境协调一致。除用作变色眼镜外，还应用于建筑物门窗、幕墙、汽车防护玻璃、航天器窗口、激光防护、以及装饰等。[12]
7）、电致变色材料（Electrochromic materials）
电致变色是指材料的光学属性（反射率、透过率、吸收率等）在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。电致变色材料分为无机电致变色材料和有机电致变色材料。无机电致变色材料的典型代表是三氧化钨，目前，以WO
为功能材料的电致变色器件已经产业化。而有机电致变色材
3
料主要有聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物等。以紫罗精类为功能材料的电致变色材料已经得到实际应用。
（1）电致变色的工作原理：
在外加电场作用下，材料由于电子、离子的双注入导致结构或价态发生可逆变化，进而调节材料的透过与反射特性，表现为材料颜色的变化。
（2）电致变色技术的应用
电致变色智能玻璃在电场作用下具有光吸收透过的可调节性，可选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热的扩散，减少办公大楼和民用住宅在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须消耗的大量能源。同时起到改善自然光照程度、防窥的目的。解决现代不断恶化的城市光污染问题。是节能建筑材料的一个发展方向。
电致变色材料具有双稳态的性能，用电致变色材料做成的电致变色显示器件不仅不需要背光灯，而且显示静态图象后，只要显示内容不变化，就不会耗电，达到节能的目的。电致变色显示器与其它显示器相比具有无视盲角、对比度高等优点。
用电致变色材料制备的自动防眩目后视镜，可以通过电子感应系统，根据外来光的强度调节反射光的强度，达到防眩目的作用，使驾驶更加安全。
电致变色智能玻璃能以较低的电压（2-5V）和较低的功率调节汽车、飞机内部的光
线强度，使旅途更加舒适。目前，电致变色调光玻璃已经在一些高档轿车和飞机上得到应用。[13]
8）、光导纤维（Optical fiber）
光导纤维，有时亦可称为智能光纤。众所周
知，智能材料系统必须具备的最关键的功能之一
是“传感”。由于光纤具有其它任何材料都无法
比拟的优异的传输功能，可以随时提供描述系统
状态的准确信息，因此理所当然地成了最重要的
信息传输材料，广泛地应用于各通信领域，并充
任了智能材料系统中“神经网络”的关键角色。同时，又由于通过分析光的传输特性(强度、位相等) ，可获知光纤周围的密度、温度、压力、压强、电场、磁场、化学成分、X 射线、γ射线、光电子流等物理特性与环境条件的变化情况，故光纤还可用作传感元件或智能材料系统中的“神经单元”。光纤直径细、易弯曲、体积小、重量轻、韧性好、埋入性佳，并且能耗低、频带宽、传输速率高、反应灵敏、抗电磁干扰能力强，加之兼具信息感知与信息传输的双重功能，便于波分与时分复用、分布传感与传感器复用，同时还耐高温、耐腐蚀，因此被世界公认为智能材料系统与结构首选的传感材料。[14]
（1）光纤-原理
光纤实际是指由透明材料做成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层，并将射入纤芯的光信号，经包层界面反射，使光信号在纤芯中传播前进的媒体。一般是由纤芯、包层和涂敷层构成的多层介质结构的对称圆柱体。光纤有两项主要特性：即损耗和色散。
光纤每单位长度的损耗或者衰减（dB/km），关系到光纤通信系统传输距离的长短和中继站间隔的距离的选择。光纤的色散反应时延畸变或脉冲展宽，对于数字信号传输尤为重要。每单位长度的脉冲展宽（ns/km），影响到一定传输
距离和信息传输容量。
（2）光纤-分类
光纤正处在新产品的不断涌现的发展时期，种
类不断增多，而且千变万化。近年来用于传感器的
特殊光纤发展尤迅速。目前一般分类方法如下，按
制作材料可分为：高纯度石英玻璃光纤、多组分玻璃光纤、塑料光纤；按传输模可分为：单模光纤、多模光纤；按用途可分为：通信光纤、非通信光纤—特殊光纤。有低双折射光纤，高双折射光纤，涂层光纤，液芯光纤，激光光纤和红外光纤等。按制作方法可分为：化学气象沉淀法（CVD）或改进化学气相沉积法（MCVD），用来制作高纯度石英玻璃光纤；双坩锅法或三坩锅法，用来制作多组分玻璃光纤。
（3）光纤液面探测器工作原理
光纤传感技术是伴随着光通
讯技术和半导体技术发展而衍生
的一种新的传感技术，是光传感、
光通讯、电子技术互相交叉、互
相渗透的高科技技术，是国家
“十五”重点支持发展的信息产
业的重要组成部分。因此光纤技
术在很多方面都有很大的应用，
现简单介绍如下：
①光纤液位传感器：在我国石油化工、冶金以及国防等部门，对油品和化工产品等易燃易爆液体类物质的储存、检测和安全管理一直是个难题。长期以来，大多企业是采用人工对其进行检测和管理，劳动强度大，又有危险性，储罐爆炸事件和人员伤亡事故时有发生。光纤液位传感器某检测湘度高，使用方便、稳定可靠，特别是采用光纤光缆采集和传输信号，做到现场无电检侧，本质安全防爆，特别适于易燃易爆场所的储罐检测。即将投产的光纤液位传感器价调查和分析表明，目前全国年需求量应在1万台以上，而1日市场需求仍在快鹏长如。
②接入网技术：所谓光接入网RECORD（OAN）就是采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。通常，OAN指采用基带数字传输技术并以传输双向交互式业务为目的的接入传输系统，将来应能以数字或模拟技术升级传输宽带广播式和交互式业务。
光纤的应用还有：光纤高温测量仪、光纤阀位回讯器等。[12]
二、智能材料的应用
1、在军事领域中的应用[1]
因为智能材料结构不仅象一般功能材料一样可以承受载荷，而且它还具有了其他功能材料所不具备的功能，即能感知所处的内外部环境变化，并能通过改变其物理性能或形状等做出响应，借此实现自诊断、自适应、自修复等功能。所以，智能材料在军事应用中具有很大潜力，它的研究、开发和利用，对未来武器装备的发展将产生重大影响。
目前，在各种军事领域中，智能材料的应用主要涉及到以下几个方面：
(1)智能蒙皮
例如光纤作为智能传感元件用于飞机机翼的智能蒙皮中，或者在武器平台的蒙皮中植入传感元件、驱动元件和微处理控制系统制成的智能蒙皮，可用于预警、隐身和通信。
目前美国在智能蒙皮方面的研究包括：美国弹道导弹防御局为导弹预警卫星和天基防御系统空间平台研制含有多种传感器的智能蒙皮；美空军莱特实验室进行的结构化天线（即把天线与蒙皮结构融合在一起）研究；美海军则重点研究舰艇用智能蒙皮，以提高舰艇的隐身性能。
(2)结构监测和寿命预测
智能结构可用于实时测量结构内部的应变、温度、裂纹，探测疲劳和受损伤情况，从而能够对结构进行监测和寿命预测。例如，采用光纤传感器阵列和聚偏氟乙烯传感器的智能结构可对机翼、机架以及可重复使用航天运载器进行全寿命期实时监测、损伤评估和寿命预测；空间站等大型在轨系统采用光纤智能结构，可实时探测由于交会对接碰撞、陨石撞击或其他原因引起的损伤，对损伤进行评估，实施自诊断。正在研究的自诊断智能结构技术有：光纤传感器自诊断技术，可以测量裂纹的“声音”传感器自诊断技术，及其它可监测复合材料层裂的传感器自诊断技术等。
(3)减振降噪
智能结构用于航空、航天系统可以消除系统的有害振动，减轻对电子系统的干扰，提高系统的可靠性。如美国防高级研究计划局资助波音公司研制的直升机智能结构旋翼叶片，可以改善旋翼的空气动力学性能，减小振动和噪音。智能结构用于舰艇，可以抑制噪声传播，提高潜艇和军舰的声隐身性能。智能结构用于地面车辆，
可以提高军用车辆的性能和乘坐的舒适度。国外正在研究的具有减振降噪功能的智能结构，主要由压电陶瓷、形状记忆合金和电致伸缩等新材料制成。
(4)环境自适应结构
智能结构制成的自适应机翼，能够实时感知外界环境的变化，并可以驱动机翼弯曲、扭转，从而改变翼型和攻角，以获得最佳气动特性，降低机翼阻力系数，延长机翼的疲劳寿命。如当飞机在飞行过程中遇到涡流或猛烈的逆风时，机翼中的智能材料就能够迅速变形，并带动机翼改变形状，从而消除涡流或逆风的影响，使飞机仍能平衡地飞行。
美国的一项研究表明，在机翼结构中使用磁致伸缩致动器，可使机翼阻力降低85%。美国波音公司和麻省理工学院联合研究在桨叶中嵌入智能纤维，电致流变体时可使桨叶扭转变形达几度。美国陆军在开发直升机旋翼主动控制技术，将用于RAH-66武装直升机。美国防部和航空航天局也在研究自适应结构，包括翼片弯曲、弯曲造型/控制面造型等。
相信在不久的将来我们用智能材料制成的飞机机翼，就可以像鱼尾巴一样行动自如，自行弯曲、自动改变形状，从而改进升力和阻力，使飞机飞得更高、更快。
2、智能材料与住宅智能化[1]
让我们先来设想一下，未来的住宅会是什么样子：墙壁可以随心所欲的变换颜色；椅子可以随人体不同的需要改变温度和形状；一切的电器都是触摸式的，永远不会再有触电的危险；可视电话带有传感功能；……。这是多么美妙的一幅未来图画！在以前或者还会把它当作幻想和科幻小说来看，但是随着智能材料的发展，尤其是毫微塑料设想的提出，智能化住宅已经不再只是梦想。虽然目前还处于设想阶段，但是已经开始着手进行研究，并且必然将在不久的将来成为现实。下面让我们来了解几种未来的智能产品。
(1)多功能砖
多功能砖用来构建整个房屋的结构单元，这种结构单元具有变通性和智能性。这种多功能砖主要由四个分层构成。第一层是功能层，能感受来自周围的声能、热能、光能，并能控制这些能量的输出，如果是内墙壁砖的话，还能控制和改变墙的功能；第二层是通讯层，能为居住者提供内外通信联系的通道，第三层是输送通道，可以用来输送水和其它材料。住户还可以挑选合适的带“面膜”的砖材。面膜是砖材的最上层，它也具有多功能性。如壁膜可以使墙壁产生不同的色彩和图案；传感膜可以接收声波、热能和可见光并予以减弱或增强；
地膜可产生耐久的色彩和图案；界面膜可连接内外通信线路。面膜的设置及其构形并不是一成不变的，而是很容易剥离并换上新的面膜。
(2)食物器皿
在未来的厨房里不会看到传统的碗碟。在毫微塑料的桌面上旋转的碗不仅能测知食物的存在，而且可以根据用户的需要自行形成各种形状的碟子，供准备、烹调和上菜时使用。并且这种盛食物的碗还具有保温和在不使用冰箱的情况下保鲜的功能。
(3)座椅
用毫微塑料制作的坐椅不仅功能将大大增加，而且也将增加舒适程度。使用毫微塑料能改变椅座面的柔韧性和弹性，也可以形成各种型式的椅座面。如果出于美学的考虑，或是便于人们入座或从座椅中站起，毫微塑料也可以形成所需的任何图案或结构，还能改变座椅本身的结构。由于不同年龄段的人对温度舒适性的要求有很大区别，这种座椅还可以随心所欲地升温和降温。它甚至还对人们喜爱的舒适温度具有记忆功能
(4)卫生间
在卫生间里，常见设施是洗脸盆、抽水马桶和淋浴器。采用了智能结构的卫生间是这样的。
在洗漱时，人们只要接触洗脸盆支架表面的任何区域，就能调节控制水温、水速和水流的状态（集中喷射的水流或宽阔的水帘状等）供人们选择。洗脸盆上方的镜子能照出人的正常反转象，还能照出真实的非反转象。
抽水马桶的形状和大小可随使用者的不同而自动变化，坐垫自动加热至舒适的温度，整个结构十分轻便。无论安装在室内的任何地方，都能和多功能砖牢固地砌合，从而解决上下水的问题。在电脑住宅的厕所里，安装了一台检查身体的电脑系统，每当有人上厕所时，与马桶相连的体检装置即自动分析大小便的情况，如发现异常，电脑会立即发出警报，以便及时到医院去看病。
淋浴设备只要和多功能砖相连接，上下水、水温和水流都能得到自动控制和调节。
综上所述，未来的智能化住宅必将显著提高人们的生活质量。
3、与现代医学相联系的智能材料[1]
(1)人造肌肉
因为生物弹性材料能模拟活体生物，而且其力量和反应速度均接近于人体的肌肉。所以
这种材料可以应用于人体组织的修复，而且它们还具有与生物体的相容性，随着伤口的愈合，这种聚合物就会在体内逐渐降解，最后将会消失。
(2)人造皮肤
意大利比萨大学的科研人员为了使机器人与真人更接近，让它的皮肤具有感觉功能，研制成功一种人造皮肤智能材料，这种材料可以感知温度、热流的变化以及各种应力的大小，并且有良好的空间分辨力。这种智能材料还可以分辨表面状况，例如，粗糙度、摩擦力等(3)在药物自动投入系统上的应用
科学家正在研制一种能根据血液中的葡萄糖浓度而扩张收缩的聚合物，这种聚合物可制成人造胰细胞，将它注入糖尿病患者的血液中，小球就可模拟胰细胞工作，使病人的血糖浓度始终保持在平常的水平上。
(4)智能材料的两种抗癌应用
①有一种有效的抗癌药物胶囊，即药物“导弹”。其中的疏水性药物载体形成了“导弹”的疏水内核，而亲水性部分则在内核周围形成了一个水化物外壳。所形成的这种高分子聚合物胶囊是一种智能型药物载体，它能自动避免被机体内单核吞噬细胞捕获而有效的到达癌细胞所在地。
②90年代后期，研制出用对电磁场敏感的铁氧体包覆Ti-Ni形状记忆合金丝制成了癌症温热疗法用针。首先，通过导管将这种针植入病人癌变部位，由于形状记忆作用，这种针会发生弯曲变形现象；其次，在通过涡流效应产生高频电磁场作用下，形状记忆合金针将能够产生一定的热量而使癌变区得到萎缩。
4、主动结构声控[1]
智能材料系统中最成熟的应用领域大概就是主动结构声控。采用智能结构进行主动结构声控是降低军用系统噪声的有效途径。一般说来，可以采用两种方法来实现主动结构声控。
一种是简单地使结构完全停止振动，显然它可以使声辐射降低到零，这是一种强制性的方法，往往也是办不到的。
另一种就是采用智能控制方法，它是指有选择地控制辐射振动模。因为并不是所有的振动模都辐射“具有危险性”的声波，减少系统的质量和功耗也同样是必须考虑的因素，因而最好的办法是“感觉”辐射“具有危险性”的辐射波振动模，并使用分布在整个结构中的作动器（压电材料或电致流变体）对产生的该振动模进行控制。该方法的效率取决于对材料系统相互作用的基本物理现象的认识和智能材料系统的自适应能力。
美国军方提出采用主动声控涂层进行声信号抑制，提高潜艇主动隐身性能。这项技术将使噪声降低60分贝，并使潜艇探测目标的时间缩短100倍。预计这种主动声控涂层将采用压电涂层材料和采用电致流变体技术的主动消声贴片。
5、主动震动声控[1]
震动会极大地降低工程系统的性能，如降低对地观测卫星的传感器精度，减弱跟踪和预警卫星跟踪目标的能力，使制导武器性能下降，导致系统金属结构的疲劳破坏，此外还会干扰空间站的微重力环境等。采用压电材料、形状记忆合金或电致流变体的智能结构均可实现振动的主动控制，提高军用系统的性能。如采用智能结构进行主动震动控制，可降低直升机旋翼的振动振幅以及产生可控的扭曲形变，提高直升机的有效载荷，使速度增加，戒备能力提高。
空间系统的主动震动控制智能结构，主要采用压电陶瓷或电致伸缩材料作为作动器。考虑的主要因素是低功耗、耐久性、疲劳特性、稳定性和温度／环境效应等问题，同时还考虑控制器的小型化。传感器可用光纤和压电材料。当系统结构受到外力作用振动并产生形变时，压电应变传感器可产生与压力成正比的表面电荷，控制系统对传感器测量的信号进行处理后，再给压电作动器反馈一个适当的电压，使其产生反向变形力，从而产生对系统结构的阻尼作用，使系统结构的振动随之迅速减弱。主动振动控制自适应结构，另一项主要应用是可能消除航天器控制系统与柔性结构的相互干扰作用，未来大型柔性航天结构因其振动频率低于控制系统的频率，会导致有害的控制／结构干扰作用，用传统的设计方法不能消除这种作用，并且不能简单地从传感器中滤去结构振动信息，必须从结构优化、阻尼减振方面考虑。智能结构则是解决大型柔性结构相互干扰作用最有效的手段。
在地震多发区应用智能结构的建筑物通过振动控制，将大大提高建筑物的抗震性。
三、热点应用
1、仿生学和航空航天用智能材料[1]
“个人航空器”取代汽车已不再是科幻小说或周六早上卡通片中的幻想，在NASA兰利中心的专家正在研制一种奇异的技术使得个人“空中汽车”的梦想更接近于现实。
自体愈合机翼可以象生命有机体一样可伸缩和有反应能力。多用途轰炸机，既可充当敏捷喷气战斗机，又可变成成群的微型无人驾驶航空器。这项航空航天科技重大突破的核心技术是“智能”材料。这种物质具有神奇的特性，它可以根据指令弯曲、可以“感受”压力、当放入磁场中，还可以从液态变成固态。
兰利中心称这项新技术为“形态工程”。其主要任务是构想20年后划时代的航空航天设计是怎样的，并开始研制这项技术使其构想变成现实，例如，一架个人的空中汽车既要求它简洁，但同时可以在非常低和非常高的时速下飞行。我们要制造这样一种‘喷气式时代’交通工具，需要机翼构型能够进行根本的变化。在非常高速和非常低速的状态下可以使用的机翼，是完全不同的。
现在有些飞机已经具有可调机翼，如挪威的F-14雄猫飞机和B-1超音速轰炸机。这些飞机将刚性的机翼通过巨大、沉重的曲轴安装在机身上。作为对比，形态工程的科学家们所设想的机翼可以根据指令而展开。这种机翼是使用“形态记忆”合金或其他新颖的材料制成，可以弯曲产生新的形状。“形态记忆”合金具有独特的性能，当提供足够的热量后，它可以很快的恢复原有形状，任何形状都可以最终恢复成它原有的状态。
在“形态工程”研究的新型材料中，形态记忆合金相对比较普通。观察一颗子弹穿过一层材料，材料被子弹穿射后便很快愈合了！记住，这不是科幻小说中的故事。自体愈合材料的确存在，兰利研究中心的科学家们正致力于揭开它们的密秘。
兰利研究中心同时研究可定制变化的压电材料。这种物质随电压而变化，当扭曲这种压电材料时就会有电压产生，相反，如果对其提供电压则材料便会弯曲。科学家们利用这种特性，将其设计做应变传感器或“作动器”，安装在机器中作为可产生微小动作，例如移动飞机的副翼。结合微电子技术，这些材料可以从根本上提高未来飞机的设计水平。
如果展望未来的20年，我们认为飞机已经可以随时进行分布式的自我评估和维修。要想达到这样的技术水平，需要在机翼中分布安装作动器和传感器，这如同人体的工作，我们有遍布全身的肌肉和神经，所以我们能意识到身体发生的变化并通过一些途径对这些变化产生反应。
“形态工程”研究的一个方向是考察自然界中的生物是如何做它可以做好的事情，科学家们希望通过这项研究可以从中受到启迪以改善他们自己的设计。
生物可以做一些我们根本不能做的事情。鸟类远比现在飞机更加灵活机动，鸟类可以盘旋，可以向后和侧向飞行。昆虫可以上下，一圈接一圈的飞行，而人类根本无法接近这些水平。
“仿生学”这项从自然获取知识的实践，已经导致骨头仿生品和其它多种仿生品的研究。
骨头之所以轻，是因为它内部的多孔结构，但它也非常坚固。兰利研究中心的科学家将聚合微球体注入到所期望形状的复合材料的壳体中，然后对这些球体进行加热，这样，这些
微球体就如同细小的肥皂泡一样溶合到一起。这样的结构与骨头一样。
2、智能传感器
传感器（Sensor），传统上一般指能够感知到某种物理量（如电、光、磁等）、化学量（如浓度、PH值等）、生物量（如细菌等）等的信息，并将该信息转化为有用信息的装置。通常由敏感元件（感应变化）、转换元件（将变化转化为有用信息）和其他辅助元件组成。
随着智能材料和人工智能技术特别是微计算机技术的迅猛发展，在许多智能化要求比较高的高新技术应用领域提出了智能传感器（Intelligent Sensor or Smart Sensor）的要求。这是一种将传感器与微型计算机集成在一块芯片上的装置。它的主要特征是将敏感技术和信息处理技术相结合，使其除了具有感知的本能外，还具有认知的能力。一般认为，智能传感器应具备以下条件：
（1）由传感器自身能消除异常值和例外值，提供比传统传感器更全面、更真实的信息。（2）具有信息处理功能，如自动补偿功能。
（3）具有信息存贮及自诊断功能。
（4）具有自适应和自调节功能。
（5）具有智能算法及自学习功能。
（6）可以有数字通信接口，能实现网络化或远程通信。
目前研制的智能材料传感器主要有光纤传感器、压电传感器和微芯片传感器等。
3、象鸟一样飞的空中轿车[1]
新华网消息据环球科技报道美国国家宇航局
官员发布消息称，该局下属的一个研究机构目前正
在对鸟类和昆虫的飞行技术进行研究，准备在此基
础上，利用一些最先研制的带有特殊属性的“智
能”材料制造出全新的“空中轿车”。
美国国家宇航局蓝利研究中心(NASA‘s
Langley Research Center)目标就是设计和研制出
可以象鸟类和昆虫那样自由地在空中飞行的“轿
车”，以取代目前人们普遍使用的只能在地上行驶
的轿车，把这种“空中轿车”称作“个人飞行
(发展战略)人工智能的发展及应用最全版
（发展战略）人工智能的发 展及应用
人工智能的发展及应用 这是个信息爆炸自动控制飞速发展的时代，而在这样的时代中，人工智能也取得了飞速的发展。成为了最前沿最热门的学科和研究方向之壹。 人工智能的定义 “人工智能”(ArtificialIntelligence)壹词最初是在1956年Dartmouth学会上提出的。人工智能是指研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的壹门新的技术科学。人工智能是计算机科学的壹个分支,它企图了解智能的实质,且生产出壹种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器。目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机,人工智能的发展历史是和计算机科学和技术的发展史联系在壹起的。 人工智能理论进入21世纪,正酝酿着新的突破,人工智能的研究成果将能够创造出更多更高级的智能“制品”,且使之在越来越多的领域超越人类智能,人工智能将为发展国民经济和改善人类生活做出更大贡献。 人工智能的应用领域 1.在管理系统中的应用 (1)人工智能应用于企业管理的意义主要不在于提高效率,而是用计算机实现人们非常需要做,但工业工程信息技术是靠人工却做不了或是很难做到的事情。在《谈谈人工智能在企业管理中的应用》壹文中刘玉然指出把人工智能应用于企业管理中,以数据管理和处理为中心,围绕企业的核心业务和主导流程建立若干个主题数据库,而所有的应用系统应该围绕主题数据库来建立和运行。换句话说,就是将企业各部门的数据进行统壹集成管理,搭建人工智能的应用平台,使之成为企业管理和决策中的关键因子。
2.在工程领域的应用 (1)医学专家系统是人工智能和专家系统理论和技术在医学领域的重要应用,具有极大的科研和应用价值,它能够帮助医生解决复杂的医学问题,作为医生诊断、治疗的辅助工具。事实上,早在1982年,美国匹兹堡大学的Miller就发表了著名的作为内科医生咨询的Internist2Ⅰ内科计算机辅助诊断系统的研究成果,由此,掀起了医学智能系统开发和应用的高潮。目前,医学智能系统已通过其在医学影像方面的重要作用,从而应用于内科、骨科等多个医学领域中,且在不断发展完善中。 (2)地质勘探、石油化工等领域是人工智能的主要作用发挥领地。1978年美国斯坦福国际研究所就研发制成矿藏勘探和评价专家系统“PROSPECTOR”,该系统用于勘探评价、区域资源估值和钻井井位选择等,是工业领域的首个人工智能专家系统,其发现了壹个钼矿沉积,价值超过1亿美元。 3.在技术研究中的应用 (1)在超声无损检测(NDT)和无损评价(NDE)领域中,目前主要广泛采用专家系统方法对超声损伤(UT)中缺陷的性质、形状和大小进行判断和归类;专家运用超声无损检测仪器,以其高精度的运算、控制和逻辑判断力代替大量人的体力和脑力劳动,减少了任务因素造成的无擦,提高了检测的可靠性,实现了超声检测和评价的自动化、智能化。 (2)人工智能在电子技术领域的应用可谓由来已久。随着网络的迅速发展,网络技术的安全是我们关心的重点,因此我们必须在传统技术的基础上进行网络安全技术的改进和变更,大力发展数据挖掘技术、人工免疫技术等高效的AI技术,开发更高级AI通用和专用语言,和应用环境以及开发专用机器,而和人工智能技术
几种智能材料在一些领域中有应用1
上课班级：2班学院：艺术学院姓名：王定波专业：雕塑学号：1016040104 几种智能材料在一些领域中的应用 智能复合材料成型工艺的在线监控技术 智能结构健康监控系统的研究 智能结构振动主动控制系统的研究 形状自适应改变智能结构的研究 智能蒙皮的研究 1、建筑和结构工程领域 将建筑和结构传感元件、微型计算机芯片、形状记忆合金’电流变体及压电材料等经设计后复合在结构体中，可研制出带有感知用判断能力，可自动加固用防护的自适应性智能结构，实现在线监测、自诊断、自预警、自修复，防止灾难性事故的发生。 ●自诊断混凝土 ●自愈合混凝土 2、航空航天领域 能经受恶劣环境，同时能对自己的状况进行自我诊断，并能阻止损坏和退化，能自动加固或自动修补裂纹，从而防止灾难性事故的发生。
a.机翼用智能材料：在高性能复合材料中嵌入细小的光纤，光纤象神经那样 感受机翼上承受的不同压力，光纤断裂时，光传输中断，发出事故警告。 b.自动加固的直升飞机水平旋转叶片：当叶片在飞行中遇到疾风作用而猛烈 振动时，分布在叶片中微小液滴会变成固体自动加固叶片。 c.智能蒙皮：对于飞行器如飞机、火箭、卫星及潜水艇等，具有随外界条件 变化而变化以及探测周围环境的能力的表皮（蒙皮）。 d.检测飞行速度、温度、湿度等各种条件，并能对变化的环境做出反应，如 抑制噪声和振动、维持飞行器座舱的通风、温度恒定、改变机翼形状等。 e.对于材料内部的缺陷和损伤，能进行自诊断，确定缺陷和损伤的部位并进 行自我修复、自适应。 3、抑制振动和噪声 传感元件对结构的振动进行监测，驱动元件在微电子的控制下准确地动作以改变结构的振动状态 ——具有振动和噪声主动控制功能的智能结构。 成功应用：减轻交通工具如汽车、飞机振动和噪声。 ●压电材料 将压电材料置于结构表面或内部用来感测振动，利用经过放大的输出功率去驱动另一个粘贴于下同区域的压电材料，为减小振动反应。这种方法已经成功地应用在降低圆柱型卫星天线桅杆的振动。 ●电（磁）流变体 在复合材料悬臂梁的空腔内注入电流变体，通过外电场改变电流变体的状态，从而实时控制梁的刚度、阻尼，实现了对结构整体振动的主动控件。 4、用于机器人 ●形状记忆合金能够感知温度或位移的变化，可将热能转换为机械能。如果 控制加热或冷却，可获得重复性很好的驱动动作。 ●刺激响应性高分子凝胶 在机器人中应用：触觉传感器、机器人手足和筋骨动作部分等。 5、在医学领域的应用 ●智能药物释放体系——以智能材料为载体材料，根据病情所引起的化学物
智能材料结课论文
高分子智能材料 摘要：从合成、加工、新产品开发及其应用诸方面综述了智能高分子材料，如智能高分子凝胶、形状记忆高分子材料、智能织物、智能高分子膜和智能高分子复合材料等的研究进展，展望了其发展前景，并阐述了智能高分子材料的潜在应用领域。 关键词：高分子材料；智能材料；智能化 一引言 材料的发展经历着结构材料→功能材料→智能材料→模糊材料的过程[1]。智能化是指材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识地调节、修饰和修复[2]。 智能材料的构想来源于仿生学，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。 纵观材料发展，经历了单一型、复合型和杂化型，进而发展为异种材料间不分界的整体式融合型材料，最近几年兴起的智能材料是受集成电路技术的启迪而构思的三维组件式融合性材料。它是通过在原子、分子及其团簇等微观、亚微观水平上进行材料结构设计和控制，赋予材料自感知（传感功能）判断、自结构（处理功能）和自指令（相应功能）等智能性。 由此可知，智能材料不同于以往的传统材料，它模仿生命系统，具有传感、处理和响应功能，而且较机敏材料（只能进行简单线性响应）更近于生命系统，它能根据环境条件的变化程度实现非线性响应已达到最佳适应效果。早在1970年代，田中丰一就发现了智能高分子现象，即当冷却聚丙烯酰胺凝胶时，此凝胶由透明逐渐变得浑浊，最终呈不透明状，加热时，它又转为透明[3]。1980年代，出现了用来制造高分子传感器、分离膜、人工器官的智能高分子材料。1990年
商务智能BI应用实例总结
商务智能BI应用实例 案例一：公安领域BI产品应用解决方案 (1) 案例二：李宁集团在零售领域BI产品应用解决方案 (2) 案例三：奥克斯集团BI系统成功应用 (5) 案例四：应用商业智能提升水泥企业的管理效率 (6) 案例一：公安领域BI产品应用解决方案 应用摘要： 公安交通管理局警务的业务处理系统建设已经有一定的规模了，在日常的警务工作中，这些应用系统及相关的数据库大大提高工作效率，完成了各项任务，优势十分明显。随着城市交通日益发达，管理的相关因素显得更加错综复杂。加上原有系统在设计时是为满足某个警务工作的需要而有针对性建设的。这就造成信息的条状分布和信息系统带来新的挑战，因此，新平台系统建设将梳理信息资源，提高综合管理信息应用决策能力。 智能性处理： 作为高科技、信息化的智能交通管理的重要步骤，综合市交管局的信息，整合信息孤岛。提高信息分析的质量，有力地支持警务工作地展开。公安交通综合数据处理平台建设实现了如下目标： 通过与现场信息的连接，通过与多种不同警务处理信息关联，实现综合信息应用能力，集中警力调配，从而大大提高出警、处理、监控与分析的效率。 通过整合各种已有的警务处理、管理应用系统，形成整体信息利用能力，建立成为公安交通高科技、信息化的智能交通管理的信息平台。 系统架构： 公安交通综合数据处理平台的系统架构分为四个层次，即道路现场、终端信息处理层、信息数据处理层以及信息综合应用层，如图所示：
婷吕计I, 连匿，战本.掘孫 瞒“岸AA??* 嶋誉1W ?!? jftl flfs a tut楼蜩MA 遷?*? it* rti 笛為社甜frs-萍苯却愛aa^anta^a 案例二：李宁集团在零售领域BI产品应用解决方案 应用摘要： 随着李宁集团经营规模的不断扩大，信息化的建设也在不断的深入，从POS系统到E RP系统，从MAIL系统到OA系统，整个集团的每项工作都与信息系统密不可分，可以说是行业内信息化建设的先导者。但是随着信息系统的日益增多，面临的问题也不断涌现 （女口：信息孤岛、大量历史数据的闲置）。如何将多个信息系统的数据进行整合？如何将 大量闲置的历史数据提炼成知识？ ADM （汉端科技）根据自己的多年BI行业经验，针对这些问题提出了解决方案。通过ADM提供的商务智能BI系统项目的实施，最有力的数据挖掘、信息分析整理、数据管 理等解决方案，帮助企业梳理和制定完善的报表体系，为企业制定具有竟争力的分析模式 和模型、充分利用现有信息资源，让各个业务部门实现销售、产品规划、财务、库存等核 心业务的辅助决策。
智能材料
智能材料及其在医学领域的应用 目录 1、智能材料的概述 1.1智能材料的定义和基本特征........................................................ 1.2智能材料的构成............................................................................ 1.3智能材料的分类............................................................................ 1.4智能材料的制备............................................................................ 2、智能材料的应用领域 2.1智能材料的研究方向................................................................... 2.2智能材料在医学上的应用............................................................ 2.3智能材料在医疗方法中的应用....................................................
2.4智能材料在医学器械方面的应用................................................. 3、结束语.................................................................... 4、参考文献................................................................ 摘要本文综合评述了智能材料的研究、应用和进展。对智能材料与结构的概念进行了描述，全面总结了智能材料智能材料生物医药方面的应用, 探讨了智能材料光明的应用前景和发展趋势。 关键词智能材料；医学应用；发展 1智能材料的概述 1.1定义：智能材料（Intelligent material），是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，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。 基本特征：因为设计智能材料的两个指导思想是材料的多功能复合和材料的仿生设计，所以智能材料系统具有或部分具有如下的智能功能和生命特征： （1）传感功能（Sensor）
智能材料的研究现状与未来发展趋势
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/aa12015106.html, 智能材料的研究现状与未来发展趋势 作者：邓焕 来源：《科学与财富》2017年第36期 摘要：智能材料这一概念在上世纪80年代首次被提出，近年来，关于智能材料在航空航天领域的研究与应用被频繁提及。由于智能材料具备着结构整体性强、可塑性高、功能多样化等优点，因此在航空航天领域得到了广泛的研究与使用，首先根据功能性的不同对智能材料进行了系统的分类与概述，然后对当前智能材料在航空航天领域的主要应用进行了系统性的分析与总结，最后对智能材料在未来的航空航天的应用前景中进行了进一步地展望。 关键词：智能材料；复合材料；航空航天；功能多样化 1 引言 进入二十一世纪以来，全球各大航空航天强国在航天航空领域投入了大量的研发资金，而作为航空航天领域重要环节的航天材料，近年来也不断有着新的突破，而其中被提及最多的就是智能材料在航空航天领域的应用。在智能材料的范畴中，智能复合材料最具有代表性，智能复合材料主要具备着：外界环境感知功能；判断决策功能；自我反馈功能；执行功能等。此外，由于当前智能复合材料都向着轻量化、低成本化的方向发展，因此在航天领域复合材料的设计结构以及使用用途上都有着不同的侧重发展方向。而近年来国内外各国也均加快了各自在该领域的研发使用发展进度，主要的研究大方向还是集中在了智能检测、结构稳定性、低成本化等方向上，本文着重对相关部分进行系统性的概述与总结。 2 航空航天领域智能复合材料的功能介绍 在航空航天领域中，国内外普遍利用智能复合材料以实现在降低航空航天飞行器的自身重量的前提下保证系统结构的稳定性，其次根据复合智能材料具备智能检测自身系统内部工作状态和自愈合等功能实现航空航天材料在微电子与智能应用方向的交叉发展。 2.1 智能复合材料在航天结构检测方向的应用 智能复合材料在航空航天器中的应用，主要是通过将传感器以嵌入的方式与原始预浸料铺层以及湿片铺层等智能复合材料紧密键合，最终集成在控制芯片控制器上实现对整个系统的实时监控诊测、自我修复等供能，值得注意的是，在这一过程中，智能化不仅仅是符合材料的必要功能，复合材料在很大程度上可以有效承受比传统应用材料更大外界机械压力[1]。 除此之外，由于智能复合材料作为传感器的铺放衬底，因此智能复合材料还可以实现对整个材料内部结构的状况进行收集并且将出现的诸如温度异常、结构异常、表面裂痕等隐患及时反馈至中央处理器，这在一定程度上可以有效实现整个系统内部的检测与寿命预测，在这方面的技术上，美国的Acellent公司研发的缠绕型复合材料以压力感应的形式，按照矩形布线形式
商业智能FineBI行业应用解决方案
商业智能FineBI行业应用解决方案 目录 商业智能银行业应用方案 (2) 商业智能地产行业应用方案 (4) 商业智能制造业应用方案 (6) 商业智能税务行业应用方案 (9) 商业智能汽车行业应用方案 (13) 商业智能电信行业应用方案 (15)
商业智能银行业应用案例 随着银行信息化的不断深入，银行积累的数据越来越多，面临着“数据爆炸”和“信息缺乏”的矛盾；另一方面，在目前复杂的商业环境中，无知或一知半解做出的决策是现代银行的最大威胁。而商业智能的最大优势就是充分利用银行在日常经营活动中搜集和积累的大量数据，并将他们转化为信息和知识来为银行找出市场发展趋势和经营上的问题，发现市场机会，帮助银行企业从数据中“挖金”。 在刚刚结束的亚太银行IT价值高峰论坛上，对于提升银行企业信息化水平，实现数据价值变现，各企业IT管理者一致认为商业智能在银行业信息化数据管理中发挥着重大作用。整合数据，统一门户 商业智能系统的建立，一来是提供一个数据分析平台，为业务部门更好的分析商业特征。比如企业领导每天查看相关的数据，比如全行的主要经济指标：存款、贷款、贴现、现金、准备金、存贷款结构占比、各网点主要任务完成情况，以及各类考核指标中完成任务较好、较差的网点和个人。这些信息的背后都涉及不同的数据源和应用系统，通过商业智能平台建立数据仓库，可将银行的所有相关数据经过ETL转换，数据清洗后放到数据仓库中，给分析者和决策者一个关于银行各方面情况的分析数据。二来，业务人员在数据分析时，会不断加深数据分析的思想，可以更大程度上提高业务分析人员的决策能力。 业务多元，灵活分析
商业智能系统最基本的价值体现在有效及时地产生有用的信息。在应用商业智能FineBI 时发现，业务人员分析的难点其实在于系统中存在着大量结构或非结构化的多维数据，简单的数据关联还行，如果需求复杂多样，就难以做到及时跟进。商业智能的便捷就在于此，由于自动建模，所有维度、指标、索引关联在一开始就建立好，做分析和查看分析都可以任意切换维度。比如，在存款账户分析中可以知道发生了那些业务，业务量和频率如何，趋势是怎样，进一步深究，可切换至哪个网点，哪个业务产品实现好的效益。 研究客户，指导营销 如今银行都意识到经营方式要从经营产品转向经营客户，因此目标客户的寻找，潜在客户的挖掘成为银行数据应用的主要方向，尤其是高端财富管理和大客户的开发。 以分析大客户为例，各银行都在采用各种手段“挖”竞争对手的优质客户，现有客户的维护和二次开发也显得尤为重要，典型的营销方式就是目标营销和交叉销售。比如对已有客户分析，可以发现具有某种特征的用户具有某种特定的偏好，从而推出针对性产品。又或者通过对优质客户群体的行为分析、忠诚度分析、构成分类进行分析，采取差异化的销售策略，提供个性化的金融产品及服务，在留住优质客户的同时，增加银行的利润增长点。 加强内管，全面发展 商业智能系统可以应用是广泛的，除了银行业务分析，还可以进行人力综合成本预算分析、人员绩效考核、平衡计分卡等。领导层通过这些分析可以更加直观地了解员工工作情况，以此采取相应地奖惩措施。 总而言之，从当前我国银行业的发展趋势来看，数据到价值的转化必将驱动商业模式与运营模式的深刻变革，企业信息化建设必须跟上步伐，及早出发，积极、理性地试水投入，才能借力实现竞争优势提升。
人工智能发展与应用简介
人工智能发展与应用综述 摘要：概要的阐述了人工智能的概念、发展历史、当前研究热点和实际应用以及未来的发展趋势 20世纪是自然科学发展史上最为辉煌的时代，生物科学是自然科学中发展最迅速的学科。因为生物科学与人类生存、人民健康、社会发展密切相关，必然成为21世纪初的主导学科。在20世纪生物科学的发展中有许多重大突破，出现了许多新观念、新思想、新成果和新技术。特别是20世纪50年代以来，随着数理科学广泛深入地渗透到生物科学以及一些先进的仪器设备和研究技术的问世，生物科学已经从基本上是静态的、以形态描述与分析为主的学科演化发展成动态的、以实验为基础的定量的学科，逐步发展为自动化、智能化。在生物系统的领域，人工智能的发展尤为令人关注。 一．人工智能的概念 人工智能领域的研究是从1956年正式开始的，这一年在达特茅斯大学召开的会议上正式使用了“人工智能”(Artificial Intelligence，AI)这个术语。 人工智能也称机器智能，它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统的角度出发，人工智能是研究如何制造智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。如果仅从技术的角度来看，人工智能要解决的问题是如何使电脑表现智能化，使电脑能更灵活方效地为人类服务。只要电脑能够表现出与人类相似的智能行为,就算是达到了目的，而不在乎在这过程中电脑是依靠某种算法还是真正理解了。人工智能就是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的—个分支，人工智能的目标就是研究怎样用电脑来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关的技术产品，建立有关的理论。 人工智能是在计算机科学、控制论、信息论、心理学、语言学等多种学科相互渗透的基础发展起来的一门新兴边缘学科，主要研究用机器（主要是计算机）来模仿和实现人类的智能行为. 二．人工智能的发展历史 50年代人工智能的兴起和冷落人工智能概念首次提出后，相继出现了一批显著的成果，如机器定理证明、跳棋程序、通用问题s求解程序、LISP表处理语言等。但由于消解法推理能力的有限，以及机器翻译等的失败，使人工智能走入了低谷。这一阶段的特点是：重视问题求解的方法，忽视知识重要性。 60年代末到70年代，专家系统出现，使人工智能研究出现新高潮DENDRAL化学质谱分析系统、MYCIN疾病诊断和治疗系统、
智能材料的种类、来源与功能
智能材料 定义：智能材料是模仿生命系统，能感知环境变化，并能实时地改变自身的一种或多种性能参数，作出所希望的、能与变化后的环境相适应的复合材料或材料的复合。 智能材料的分类 一．按材料种类 1.1金属系智能材料 1.2无机非金属系智能材料 1.3高分子系智能材料 1.3.1记忆功能高分子材料 1.3.1.1应力记忆高分子材料 1.3.1.2形状记忆高分子材料 1.3.1. 2.1反式聚异戊二烯（trans-polyisoprene,TPI） 特点：形变量大、加工成型容易、形状回复温度可调整、耐溶剂性好、耐 酸碱、高度的绝缘性、极好的耐寒性、耐臭氧性 主要原料：巴拉塔胶、杜仲胶和古塔波胶，以及人工合成的反式聚异戊二 烯。 应用：○1土木建筑，如固定铆钉、空隙密封、异径管连接等；○2机械制造，如自动启闭阀门、热收缩管、防音辊、防震器、连接装置、衬里材料、 缓冲器等；○3电子通讯，如电子集束管、电磁屏蔽材料、光记录媒体、 电缆防水接头等；○4印刷包装，如热收缩薄膜、夹层覆盖、商标等； ○5医疗卫生，如人工假肢套、绷带、夹板、矫形材料、扩张血管、四 肢模型材料等；○6日常用品，如便携式餐具、头套、人造花、领带、 衬衣领、包装材料等；○7文体娱乐，如文具、教具、玩具、体育保护 器材；○8科学试验，如大变形的应变片；○9其它，如商品识伪、火灾 报警、口香糖基料、服装定型剂、丝绸印染剂、用于机械零件模拟实 验等。 1.3.1. 2.2聚降冰片烯（polynorbornene） 特点：○1分子内没有极性官能团和一般橡胶具有的交联结构，属于热 塑性树脂，可通过压延、挤出、注射、真空成型等工艺加工成 型，但由于分子量太高，加工较为困难；○2Tg接近人体温度， 室温下为硬质，适于制造人工织物，但此温度不能任意调整；○3 充油处理后变成JIS硬度为15的低硬度橡胶，具有较好的耐湿 气性和滑动性；○4未经硫化的式样强度高，具有减震性能。 构成：由环戊二烯与乙烯在狄尔斯-阿尔德（Diels-Alder）催化条件下 反应合成降冰片烯，在通过开环聚合而得到含双键和五元环交 替结合的无定形高分子化合物的。 1.3.1. 2.3苯乙烯—丁二烯共聚物(styrene-butadiene copolymer)
土木工程智能材料的应用发展研究
土木工程智能材料的应用发展研究 0引言 随着材料技术的快速发展，越来越多的高新技术被运用到工程材料的研发中，各种新型材料层出不穷，以复合材料为基础发展而来的智能材料，为解决相应材料的力学问题提供了科学牢靠的途径。作为有着多学科交叉背景的综合学科，智能材料为土木工程中日益复杂的结构提供了实现的可能性，因此这一学科的研究也日益受到重视。诸如大跨度桥梁、高层建筑、水利枢纽、海洋钻井平台以及油气管网系统之类的基建设施，在其较长的使用期中，外界各种不利作用会使得组成这些结构的材料发生不可逆的变化，从而导致结构出现不同程度地性能衰减、功能弱化，甚至会诱发重大工程事故。若是能将智能材料运用到对这些超规模的工程结构物中，能够时刻评定相应的安全性能、监控损伤，并智能修复，则将为未来工程建设提供新的发展思路。所谓智能材料，是指随时能够对环境条件及内部状态的变化做出精准、高效、合适的响应，同时还具备自主分析、自我调整、自动修复等功能的新材料。受仿生学科的启发，其目标是要开发出能运用到具体工程中、将无机材料变得有生命活力。二十世纪90年代初逐渐兴起的智能材料结构系统，吸引了包括物理、化学、电子、航空航天、土木工程等领域的研究者涉足其中，取得了丰硕的成果。
1智能材料的概念及特点 智能材料发源于“自适应材料”（AdaptiveMate-rial），在Rogers和Claus等人的努力下，智能材料系统逐渐受到全世界各国官方机构的认可与重视，发展迅速。智能材料（IntelligentMaterial，IM）当前没有一个明确的定义，不过大体上都是根据功能做出相应的定义，是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，具有不可限量的前景。智能材料产生的背景决定了其所具有的独特优势，决定了其终将会带来材料科学的重大革新。通常而言，智能材料主要以下七大功能：（1）传感：能够对内外部的作用进行监控与鉴别；（2）反馈：将监控获取的信息进行传输以及反馈；（3）信息识别与积累：识别并记忆反馈来的信息；（4）响应：对内外部的变化做出灵活有效的反应；（5）自诊断：对内外部信息实施自行诊断、分析、评判等；（6）自修复：依特定的方法修复系统的故障；（7）自适应：待外部作用消失后可恢复原状。在具体的工程中，若要实现这么多的功能，仅仅依靠单一材料是无法实现的，因此通常情况下都是通过多种智能材料的组合才能达到目的。 2智能材料在土木工程结构中的应用 2.1光导纤维 光纤维的主要化学成分为二氧化硅，作为信息传递的绝佳介质，有着其他任何材料无法比拟的传导能力。材料主要由内层圆柱
专业技术人员继续教育《人工智能技术发展趋势和应用》试题和答案涵盖80%内容
《人工智能技术发展趋势及应用》试题及答案 (一) 单选题，每题 2 分，共 20 题。 1. 下列有关人工智能的说法中，不正确的是（）。 (A)人工智能是以机器为载体的智能 (B)人工智能是以人为载体的智能 (C)人工智能是相对于动物的智能 (D)人工智能也叫机器智能 2. 以下属于素养性知识的是（）。 (A)为人处事方面的知识 (B)行业性知识 (C)分析性知识 (D)创造性知识 3. 本课程提到，人工智能皇冠上的明珠是（）。 (A)数据智能 (B)读写智能 (C)逻辑智能 (D)语言智能 4. 根据本课程，以下哪项不属于情感分析四维模型的内容（）。 (A)读音知情 (B)读脸知情
(C)读搏知情 (D)读书知情 5. 人工神经网络发展的第一次高潮是（）。 (A)1986年启动“863计划” (B)1977年，吴文俊创立吴方法 (C)1957年，罗森布拉特提出感知机神经元关系 (D)1985-1986年提出误差反向传播算法 6. 人工智能在围棋方面的应用之一是AlphaGo通过（）获得“棋感”。 (A)视觉感知 (B)扩大存储空间 (C)听觉感知 (D)提高运算速度 7. 以下哪项不属于教育信息化的三个阶段（）。 (A)教育创新化 (B)教育技术化 (C)教育智能化 (D)教育智慧化 8. 以下不属于人工智能对当前经济社会冲击最大的四个领域的是（）。 (A)制造 (B)教育
(C)艺术 (D)金融 9. 2013年，麻省理工学院的基础评论把（）列为第一大技术突破。 (A)机器学习 (B)人工智能 (C)智能围棋 (D)深度学习 10. 根据本课程，过去生产一台哈雷机车需要21天，但在工业4.0时代，只需要（）就可以把私人定制的摩托车交给客户，极大提高了生产效率，同时满足用户的个性化需求。 (A)2天 (B)24小时 (C)12小时 (D)6小时 11. 根据本课程，根据相关机构数据分析，中国制造业总体成本与美国相比（） (A)远远低于美国 (B)远远高于美国 (C)已经几乎相等同 (D)无法判断 12. 根据本课程，高速公路自动驾驶属于智能网联汽车的哪个发展阶段？（） (A)驾驶辅助 (B)部分自动驾驶
人工智能的发展及应用()
人工智能的发展及应用 学院： 班级： 姓名： 学号： 人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科，主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。人工智能几乎涉及到是自然科学和社会科学的所有学科，其范围
已远远超出了计算机科学的范畴，人工智能与思维科学的关系是实践和理论的关系，人工智能是处于思维科学的技术应用层次，是它的一个应用分支。从思维观点看，人工智能不仅限于逻辑思维，要考虑形象思维、灵感思维才能促进人工智能的突破性的发展，数学常被认为是多种学科的基础科学，数学也进入语言、思维领域，人工智能学科也必须借用数学工具，数学不仅在标准逻辑、模糊数学等范围发挥作用，数学进入人工智能学科，它们将互相促进而更快地发展。 人工智能是包括十分广泛的科学，它由不同的领域组成，如机器学习，计算机视觉等等，总的说来，人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。人工智能的定义可以分为两部分，即“人工”和“智能”。“人工”比较好理解，争议性也不大。有时我们会要考虑什么是人力所能及制造的，或者人自身的智能程度有没有高到可以创造人工智能的地步，等等。但总的来说，“人工系统”就是通常意义下的人工系统。关于什么是“智能”，就问题多多了。这涉及到其它诸如意识、自我、思维等等问题。人唯一了解的智能是人本身的智能，这是普遍认同的观点。但是我们对我们自身智能的理解都非常有限，对构成人的智能的必要元素也了解有限，所以就很难定义什么是“人工”制造的“智能”了。关于人工智能一个大家比较容易接受的定义是这样的：人工智能是人造的智能,是计算机科学、逻辑学、认知科学交叉形成的一门科学，简称AI。 人工智能体现在思维、感知、行为三个层次。它主要模拟眼神、扩展人的智能。其研究内容可以分为机器思维和思维机器、机器行为和行为机器、机器感知和感知机器、三个层次。人工智能研究与应用虽然取得了不少成果，但离全面推广应用还有很大距离，还有很多问题需要许多学科的共同研究。 人工智能有两种实现方式，第一种叫做工程学方法（Engineering approach），是采用传统的编程技术，使系统呈现智能的效果，而不考虑所用方法是否与人或动物机体所用的方法相同。它已在一些领域内作出了成果，如文字识别、电脑下棋等。第二种是模拟法（Modeling approach），它不仅要看效果，还要求实现方法也和人类或生物机体所用的方法相同或相类似。第一种方法，需要人工详细规定程序逻辑，如果游戏简单，还是方便的。如果游戏复杂，角色数量和活动空间增加，相应的逻辑就会很复杂（按指数式增长），人工编程就非常繁琐，容易出错。而一旦出错，就必须修改原程序，重新编译、调试，最后为用户提供一个新的版本或提供一个新补丁,非常麻烦。采用第二种方法时，编程者要为每一角色设计一个智能系统（一个模块）来进行控制，这个智能系统（模块）开始什么也不懂，就像初生婴儿那样，但它能够学习，能渐渐地适应环境，应付各种复杂情况。 人工智能的发展: 人工智能的研究经历了以下几个阶段: 孕育阶段:古希腊的Aristotle（亚里士多德）（前384-322），给出了形式逻辑的基本规律。英国的哲学家、自然科学家Bacon（培根）（1561-1626），系统地给出了归纳法。“知识就是力量”德国数学家、哲学家Leibnitz（布莱尼兹）（1646-1716）。提出了关于数理逻辑的思想，把形式逻辑符号化，从而能对人的思维进行运算和推理。做出了能做四则运算的手摇计算机英国数学家、逻辑学家Boole（布尔）（1815-1864）实现了布莱尼茨的思维符号化和数学化的思想,提出了一种崭新的代数系统——布尔代数。 第一阶段:50年代人工智能的兴起和冷落人工智能概念首次提出后，相继出现了一批显著的成果，如机器定理证明、跳棋程序、通用问题s求解程序LISP表处理语言等。但由于消解法推理能力的有限，以及机器翻译等的失败，使人工智能走入了低谷。这一阶段的特点是：重视问题求解的方法，忽视知识重要性。 第二阶段:60年代末到70年代，专家系统出现，使人工智能研究出现新高潮DENDRAL 化学质谱分析系统、MYCIN疾病诊断和治疗系统、PROSPECTIOR探矿系统、Hearsay-II语
智能材料研究进展及应用
各专业全套优秀毕业设计图纸 目录 0 引言 (2) 1 智能材料结构的研究现状 (3) 1.1 智能传感技术 (3) 1.2智能驱动技术 (4) 1.3智能控制技术 (6) 1.4智能信息处理与传输 (6) 2 常用制备方法 (8) 2. 1 物理气相沉积法 (8) 2. 2 喷涂法 (8) 2. 3烧结法 (8) 2. 4 注射成型法 (8) 2.5创构智能材料的物理新技术 (8) 3智能材料的应用领域 (9) 3.1军事领域中的应用 (9) 3.2医学领域中的应用 (11) 3.3建筑领域的应用 (13) 3.4智能服装和纺织品领域的应用 (13) 3.5 未来热点应用 (14) 3 结束语 (15) 参考文献 (15)
智能材料研究进展及应用 侯博 材料与化工学院材料科学与工程 摘要：智能材料是广受瞩目的新兴材料科学门类,经过几十年的发展，已日趋成熟,必将逐渐深入到人类生活之中，且越来越多地影响乃至大范围地改变人们的生活方式。本文介绍了智能材料的基本构成和分类，对对智能材料结构的研究现状进行了阐述，并简单介绍了一些常用的制备方法，概述了其应用，探讨了其研究价值和广阔的发展应用前景。 关键词：智能材料智能传感技术智能驱动技术智能控制技术智能信息处理与传输 0 引言 材料是人类一切生产和生活水平提高的物质基础，是人类进步的里程碑。随着科技的发展，特别是20世纪80年代以来，现代航天、航空、电子、机械等高技术领域取得了飞速的发展，人们对所使用的材料提出了越来越高的要求，传统的结构材料或功能材料已不能满足这些技术的要求，材料科学的发展由传统单一的仅具有承载能力的结构材料或功能材料，向多功能化、智能化的结构材料发展。20世纪80年代末期，受到自然界生物具备的某些能力的启发，美国和日本科学家首先将智能概念引入材料和结构领域，提出了智能材料结构的新概念。 智能材料结构又称机敏结构(Smart/Intelligent Materials and Structures)，泛指将传感元件、驱动元件以及有关的信号处理和控制电路集成在材料结构中，通过机、热、光、化、电、磁等激励和控制，不仅具有承受载荷的能力，而且具有识别、分析、处理及控制等多种功能，能进行自诊断、自适应、自学习、自修复的材料结构。智能材料结构是一门交叉的前沿学科，所涉及的专业领域非常广泛，如:力学、材料科学、物理学、生物学、电子学、控制科学、计算机科学与技术等，目前各国都有一大批各学科的专家和学者正积极致力于发展这一学科[1]。当
智能材料及其应用进展
智能材料及其应用进展 姓名：吴柏君 学号：201307231 班级：应化1301班 专业：化学与生物工程学院 兰州交通大学 2015年10月20日
摘要:概述了智能材料的内涵;介绍了智能材料的设计思想来源,材料组元的选择和复合形式以及其中的几条复合途径;综述了压电陶瓷复合材料和压电聚合物、形状记忆合金和形状记忆高分子聚合物、光纤材料和电流变体等几类智能材料的研究情况和应用概况;最后,指出了智能材料的研究价值和广阔的应用前景。 关键词: 智能材料; 压电陶瓷; 形状记忆合金; 光纤材料; 电流变体 中图分类号:TB381文献标识码:A 材料是人类生活和生产的基础,一般将其划分为结构材料和功能材料两大类。对结构材料主要要求的是其机械强度;而对功能材料则侧重于其特有的功能。智能材料不同与传统的结构材料和功能材料,它模糊了两者之间的界限,并加上了信息科学的内容,实现了结构功能化,功能智能化。由智能材料组成的智能结构具备传感、驱动和控制三个基本要素,能通过自身的感知,做出判断,发出指令,并执行 和完成动作,实现自检测、自诊断、自监控、自校正、自修复及自适应等多种功能[1～5]。当前,科学技术的发展对材料性能的要求越来越高。本文将对智能材料的设计原理和其中几类智能材料的发展状况及其应用情况作概括介绍。 1智能材料设计原理 智能材料的设计思想来自于下列因素:(1)材料的开发历史,结构材料※功能材料※智能材料;(2)人工智能计算机对材料性能的新要求;(3)从材料设计的角度考虑智能材料的制造;(4)软件功能引入材料;(5)对材料的期望;(6)能量的传递;(7)材料具有时间轴的观点,即仿照生物体的功能[6]。随着信息科学的迅速发展,自动装置不仅用于机器人和计算机等人工机械,更可用于能条件反射的生物机械。此自动装置能依据过去的输入信号(信息)产生输出信号(信息)。过去输入的信息则作为内部状态存储于系统内。因此,自动装置由输入、内部状态、输出三部分组成。智能材料与自动装置的概念相似,可控制材料内部状态系数、状态转变系数和输出系数的变化来实现材料的智能化。对于陶瓷,就是涉及材料组成、结构与功能性的关系。陶瓷一般是微小晶粒的多晶聚集体,可添加微量的第二组分控制其特性。该第二组分的本体和微晶界的性能均影响材料特性。为使陶瓷具有高功能进而达到智能化,应使材料处于非平衡态、拟平衡态和亚稳定状态。用现有材料组合,并引入多重功能,特别是软件功能,可以得到智能材料。由于智能材料具有传感、处理和执行功能,其研制即是将此类软件功能(信息)引入材料,将多种软件功能寓于几纳米到数十纳米厚的不同层次结构,使材料智能化。此时材料的性能不仅与其组成、结构、形态有关,同时也是环境的函数[6]。智能材料组元的选择有敏感材料和功能材料两大类。敏感材料包括压电材料、磁致伸缩材料、形状记忆材料、电(磁)致粘流体、液晶材料、PH控伸缩材料等;功能材料包括磁性材料、超导材料、导电材料、半导体材料等。材料复合的形式可分为嵌入式和积层式两大类。嵌入的材料包括颗粒、短纤维材料等,而积层式则指功能、敏感以及结构材料的多层复合。材料智能化的几条典型途径:压电材料+电热材料※压热材料(阻尼材料);压电材料+电致变色材料※压致变色材料(示警材料);光电材料+电致变色材料※光致变色材料(智能玻璃);PH致伸缩材料+压电材料※PH致电材料(生体材料)[7]。 2智能材料发展现状 随着太空通讯、观测等要求的提高,航天飞行器的重量越来越大。为减轻重量,降低发射成本,必须采用新的材料设计方法。自1985年起,美国政府提出了开展智能材料的研究计划,要求航天飞行器具有自适应性能。1987年,此项目列入美国空军科研项目[8]。1990年,四大学会(ADAA、AIAA、ASME、SPIE)联合举办了主
浅谈智能材料
浅谈智能材料 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。 具体来说智能材料需具备以下内涵： （1）具有感知功能，能够检测并且可以识别外界（或者内部）的刺激强度，如电、光、热、应力、应变、化学、核辐射等； （2）具有驱动功能，能够响应外界变化； （3）能够按照设定的方式选择和控制响应； （4）反应比较灵敏、及时和恰当。 （5）当外部刺激消除后，能够迅速恢复到原始状态。 智能材料又可以称为敏感材料，其英文翻译也有若干种，常用的有Intelligent material、Intelligent material and structure、Smart material、Smart material and structure、Adaptive material and structure等。 为增加感性认识，现举一个简单的应用了智能材料的例子：某些太阳镜的镜片当中含有智能材料，这种智能材料能感知周围的光，并能够对光的强弱进行判断，当光强时，它就变暗，当光弱时，它就会变的透明。 作为一种新型材料，一般认为，智能材料由传感器或敏感元件等与传统材料结合而成。这种材料可以自我发现故障，自我修复，并根据实际情况作出优化反应，发挥控制功能。智能材料可分为两大类： （1）嵌入式智能材料，又称智能材料结构或智能材料系统。在基体材料中，嵌入具有传感、动作和处理功能的三种原始材料。传感元件采集和检测外界环境给予的信息，控制处理器指挥和激励驱动元件，执行相应的动作。 （2）有些材料微观结构本身就具有智能功能，能够随着环境和时间的变化改变自己的性能，如自滤玻璃、受辐射时性能自衰减的Inp半导体等。
商务智能的发展和应用
商务智能的发展和应用 聂迪 (宝鸡文理学院计算机科学系，陕西宝鸡721016) 摘要 所为商务智能，是明显区别于商业智能的一种分析数据的技术，其内容的获取和显示方面都有终端技术。现今，商务智能已发展成不仅仅只是软件产品和工具，而是一种整体应用的解决方案，甚至升华为一种管理思想，体现的是一种理性的经营管理决策的能力，即全面、准确、及时、深入分析和处理数据与信息的能力。 关键字 商务智能；分析；管理；技术 引言 商务智能的出现是一个渐进的复杂的演变过程，而且仍在发展之中，最早的商务智能被称为决策支持系统，它经历了事务处理系统（TPS）、高级管理人员信息系统（EIS），管理信息系统（MIS）和决策支持系统（DSS）等系统，最终演变成为今天的商务智能。随着计算机应用的不断发展和深入，软件系统的大型化、复杂化，软件的开发与应用已相当的广泛。近年来，商务智能技术日趋成熟，越来越多的企业决策者意识到需要商务智能才能保持和提升企业的竞争力。在美国，500强企业里面已经有90%以上的企业利用企业管理和商务智能软件帮助管理者做出决策。国外己经有很多成功实施商务智能的案例。可在我国，商务智能还处于导入期，商务智能应用的程度和实际效果都与国外企业有很大差距。。 商务智能的定义 商务智能是指利用数据仓库、数据挖掘技术对客户数据进行系统地储存和管理，并通过各种数据统计分析工具对客户数据进行分析，提供各种分析报告，如客户价值评价、客户满意度评价、服务质量评价、营销效果评价、未来市场需求等，为企业的各种经营活动提供决策信息。它是企业利用现代信息技术收集、管理和分析结构化的商务数据和信息，创造和累计商务知识和见解，改善商务决策