智能材料范文第1篇

我们正进入一个神奇的智能化时代，智能手机、智能电视、智能穿戴、智能IC卡、智能交通、智能电网、智能建筑、智能小区、智慧农业、智慧医疗、智慧养老、智慧城市……一系列冠以“智能”或“智慧”的产品和应用越来越多地出现在人们的视野中，给人们的工作、学习和生活提供了快捷、便利和史无前例的智能化体验。

无论是产品的智能化，还是行业和系统的智能化，其实现都离不开互联网、物联网、云计算、大数据等信息技术以及以新材料为支撑的智能器件和智能终端的发展进步。其中，作为新材料当中具有智能化特性的材料，虽然在智能时代具有广阔的发展前景，并与我们的日常生活息息相关，但由于智能材料是应用产品的基础材料，而且大多处于技术研发阶段，所以并不为外界所关注。

例如，某些太阳镜的镜片当中就含有智能材料，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。此外，智能材料还应用于手机、电视机、衣物服饰、自动点火煤气灶、眼镜架、牙齿矫正、人造骨骼、机器人、弹性电路板、艺术设计、工程建筑、航空航天、国防军事等各个领域。

请看这些神奇的智能材料应用：人造皮肤，通过“压电效应”把压力转换成电信号，从而让机器人可以利用这种材料产生触觉；记忆合金，可应用于各类医疗植入物，在特定的温度下变化出需要的形状；柔性显示屏，这种显示屏是通过有机发光二极管（OLED）技术制作出来的可变型可弯曲显示装置，其具有低功耗性，是一种直接可视的柔性面板。

弹性电路板，由于电路板本身具有弹性，可适应各种形状的外壳，甚至可以直接嵌入衣服内部，这种弹性材料能实现任意的形状而不影响开发板本身的性能，给可穿戴设备的开发提供了更多设计上的可能性；LED“刺绣”，利用延展性极强的金属导体配合LED灯泡，所制成的“布料”可塑性极强，可以把LED的灯光效果“披挂”在不同的形状的物体表面。无论是在场景装饰还是服饰设计上，这款“布料”都能为设计师们解决在设计时遇到的大部分问题。

在中国，智能材料已列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006～2020 年）中，成为国家科技发展重点研究内容之一。《新材料产业“十二五”发展规划》也将智能材料作为前沿新材料予以重视，提出“加强基础材料研究，开发智能材料与结构制备加工技术，发展形状记忆合金、应变电阻合金、磁致伸缩材料、智能高分子材料和磁流变液体材料等。

作为现代高技术新材料发展的重要方向之一，智能材料将支撑未来高技术的发展，科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将是21世纪材料科学发展的重大革命。

不同寻常的结构与功能

智能材料（Intelligent material），是一种能感知外界环境或内部状态、并能够判断、适当处理且本身可执行的新型功能材料。其构想来源于仿生学，科学家们的目标就是想研制具有类似于生物各种功能的“活”材料，因此智能材料必须具备感知（传感）、驱动（执行）和控制这三个基本要素。

由于一种材料的功能较单一，难以满足要求，所以智能材料是一个由多种材料组元通过有机的紧密复合或严格的科学组装而构成的材料系统，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。

智能材料一般由基体材料、传感材料、驱动材料和信息处理器（控制系统）组成。基体材料是起承载作用的智能材料结构，应选用轻质的材料。高分子材料由于其质轻、耐腐蚀、粘弹性、非线性等特征而成为首选。另外也可选用金属材料，以强度较高的轻质有色金属合金为主。

传感材料是在智能材料中起着传感作用的结构，主要作用是感知压力、应力、温度、电磁场、PH值（酸碱度）等环境的变化。形状记忆材料、电致变色材料、磁致伸缩材料、光纤材料、压电材料、电流变体和液晶材料等都是常用的感知材料。

驱动材料是智能材料中起着响应作用的结构，前面提到的形状记忆材料、压电材料、磁致伸缩材料和电流变体等传感材料也都属于执行材料。信息处理器的主要作用是处理传感器输出的信号，是智能材料核心部分。另外还有一些配合特殊性能的其他功能材料，包括导电材料、磁性材料、光纤和半导体材料等。

敏感材料与驱动材料构成机敏材料，即同时具有感知与驱动功能的材料。（如图1所示）机敏材料自身不具备信息处理和反馈机制，不具备顺应环境的自适应性。而智能材料是机敏材料和控制系统相结合的产物，集传感、控制和驱动三种职能于一身，是传感材料、驱动材料和控制材料（系统）的有机合成。（如图2所示）智能材料可通过自身对信息进行感知、处理并将指令反馈给驱动器执行和完成相应的动作，对环境作出灵敏、恰当的反应。

智能材料的独特结构，决定了其拥有不同寻常的功能和能力。

智能材料的分类及其应用

智能材料可以从不同的角度进行分类，按照材料的组成可分为金属智能材料、无机非金属系智能材料和高分子系智能材料3种类型。

金属智能材料，主要包括由力和温度控制的形状记忆合金（SMA）、由磁场控制的磁致伸缩材料，它们都是重要的执行材料。无机非金属智能材料，主要在压电陶瓷、电致伸缩陶瓷、电（磁）流变体、光致变色和电致变色材料等方面发展较快。高分子智能材料，由于是人工合成，品种多、范围广，所形成的智能材料也极其广泛，其中主要有形状记忆高分子、智能凝胶、压电高分子、药物控制释放体系、智能膜等。

下面介绍几种常见的智能材料及其应用：

1、形状记忆合金

形状记忆合金是感知温度（ 以及力） 而产生形状改变的一类智能材料。1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。

20世纪60年代，美国海军军械研究所的Buehler在研究中发现了钛镍（Ti- Ni）合金具有“形状记忆效应”，并以此为基础研究了形状记忆合金。利用这一特性可以制成理想驱动器，因其被加热至奥氏体温度时，可自行恢复到原形状。其通常以细丝状态用于智能结构，主要适合于低能量要求的低频和高撞击应用。

目前形状记忆材料已经形成了相对较大的一个门类，主要分为：形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物。其中，钛镍记忆合金具有输出应变与输出功率大、综合力学性能高、可加工性好等优点。

形状记忆合金主要应用于机械工程、医疗器械、航空航天、工程建筑、交通运输以及日常生活中。日常生活中，利用记忆合金推出了不少新颖别致的商品，如眼镜架、汽车的外壳等，在现代机器人领域也常常用来制作机器人的夹持器。

2、压电材料

压电材料是一种能够实现电能与机械能相互转化的机敏材料，压电材料主要包括无机压电材料（分为压电晶体和压电陶瓷）、有机压电材料和压电复合材料3类。居里（Curie）兄弟在对石英晶体的介电现象和晶体对称性的试验研究中发现了压电效应，压电效应分为正压电效应和逆压电效应两种情况。当机械力作用在其上时，内部正负电荷中心发生相对位移而产生电的极化，就是正压电效应。

压电材料能够实现电能与机械能相互转化，具有制作简单、成本低、换能效率高等优点，因而被广泛应用于热、光、声、电子学等领域。随着压电材料制备技术的发展， 压电材料在日常生活、生物工程、军事、光电信息、能源、高铁等领域有着广泛而重要的应用。在日常生活方面，压电材料的应用相当普遍，例如，手机、电视机、录像机、自动点火煤气灶、雾化加湿器、B超、彩超、超声美容、降脂器、理疗仪等。在军事方面，压电陶瓷制成的声呐系统能在水中发声、接受声波，也可用于水下、地球物理探测，以及声波测试、夜视装置、红外探测器等方面。此外，还可以利用压电陶瓷的智能功能控制飞机、潜艇的噪声。

在生物医学领域，生物压电陶瓷主要用于实现生物仿生。例如，聚偏氟乙烯（P V D F）薄膜可用在人体和动物器官的超声成像测量中，还可用来模拟人体皮肤。在光电信息方面，压电材料主要可用于声表面滤波器、光快门、光波导调制器、光显示和光存储等，还可以用在机器人和其它智能结构中，对外界产生的信号进行处理、传输、储存。压电材料也可以适用于高频和中等行程控制，包括各种光跟踪系统、自适应光学系统、机器人微定位器、磁头或喷墨打印器和扬声器等。

半个多世纪以来，这一巨大的产业一直由一种性能优异的压电材料――被称为压电材料之王的锆钛酸铅（PZT）所统治。但是，由于PZT 含有对人体和环境有害的铅，欧盟、日本、美国、中国等世界主要国家都在近年相继立法禁止或限制使用含铅等有害材料。因此，寻找能够替代PZT 的无铅高性能压电材料已成为世界性的紧迫课题，它关系到一个国家在极大范围内的经济和产业影响力。

3、电流变液

电流变液是与磁流变体性能极为相似的混合物。这种材料在常态下是流体，其中自由分布着许多细小可极化悬浮颗粒，当这种流体处于电场或磁场中，在电场或磁场的作用下，其中的悬浮颗粒很快形成链状，从而形成具有一定屈服强度的半固体，这样的电流变体或磁流变体具有响应快、阻尼大、功耗小的特点。

近年来，电流变液组分不断改进，电流变液的电流变效应更加明显，同时与电脑结合，可实现实时控制，使得电流变技术在机械工程、汽车工程、控制工程等领域得到广泛应用。

在汽车工程方面，根据电流变技术原理，构成液-机耦合的机制，可设计出全新的汽车结构、新颖的汽车转向系统、减震装置、制动装置等。与传统机械产品相比，具有设计简化、应用简便、灵敏度高、噪声小、寿命长、成本低、易于实现电脑控制的特点，从而在汽车传动系统实现重大创新，或将进一步引发一场汽车技术革命。

在机械工程方面，电流变流体材料主要用于制作各种力学零件（如无级变速器等）、振动隔离系统（如避振减振装置等）、研究胶体系统的传热和传质现象以及开发双管热交换器和再生热交换器。在智能控制领域，电流变液可作为便于控制、连续可调的阻尼介质，广泛用于民用航空、机械工程、控制工程和机器人等领域。基于电流变体的阻尼器，通过合理控制电流的大小，调节阻尼器的阻尼特性，扩大了阻尼器的适用范围，改善了阻尼器的减震效果。

4、磁致伸缩材料

磁致伸缩材料能够在外磁场作用下伸长和缩短，实现电磁能和机械能之间的快速和高效转化。因此，它是兼有大输出力和纳米级高控制精度的重要智能材料。在航空航天高精度对地观测、太空望远镜等扫描和定位系统的纳米级高精度微位移控制、航空航天装备的高精度主动减振、潜艇高分辨声纳技术以及民用高技术等领域均有重要的应用前景。

国内外智能材料产业规模

1、国内智能材料市场情况

从智能材料发展的政策支持层面来看，《新材料产业“十二五”重点产品目录》涉及到的重点产品包括铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金、钛镍基形状记忆合金、金属磁致伸缩材料、稀土磁致伸缩材料、压电材料、高性能电流变材料及弹性体、形状记忆高分子聚合物、智能高分子膜等19种基础材料。

从智能材料的应用需求来看，随着4G移动通信、移动互联网、三网融合、下一代互联网的快速发展，计算机网络、游戏机、消费电子、可穿戴设备等硬件产品的更新换代和推出，以及国内电子整机产品逐渐采用片式元件设计方案，压电晶体材料的市场需求将会不断增长。

从研发智能材料的企业来看，国内上市公司主要有紫光股份、乐普医疗、有研硅股、晨晶电子、无锡惠丰、先锋新材、安泰科技、时代新材、冠昊生物等，部分公司的智能材料产品已进入实质性产业化阶段，并已盈利。

从不同类型的智能材料的应用前景来看，压电材料几乎占总市场的50%，涉及压电材料的企业众多，现已形成市场规模为每年近百亿美元的巨大产业；磁致伸缩材料主要应用于电子行业；铬电镀材料主要用于汽车和建筑行业；而形状记忆合金主要应用在医疗市场；电致伸缩材料目前还处于成本较高、应用前景不明的阶段，市场前景不容乐观。

2、全球智能材料市场情况

智能材料范文第2篇

1.1光导纤维在混泥土材料的监控

光导纤维材料，是一种光通信介质，其最大优点是传输速度快、信号衰减低和并行处理能力较强，经常被用于高要求的通信传输中。光导纤维和光纤传感器在土木工程中，主要用于对混泥土固化的监控。混泥土结构最大的缺点是抗拉强度弱、内部钢筋容易被腐蚀等，在大面积浇筑过程中由于混泥土结构内部和外部温度差异而导致混泥土块体出现裂缝。这种情况下，将光纤作为传感元件埋入混泥土结构中，对结构的强度、温度、变形、裂缝、振动等可能引起混泥土结构损伤的危险因素进行检测、诊断、预报。更进一步，如果控制元件能接入信息处理系统，并引入形状记忆类金属等智能材料，形成完整的控制系统，将能实现混泥土材料的自适应功能———这正是目前智能材料结构系统在土木工程中应用的前沿课题。

1.2压电材料

压电材料一般是指在收到压力后，材料两端会出现电压的晶体材料。压电材料在土木工程中的应用主要包括对于结构的静变形控制、噪声控制和抗震抗风等领域。传统的压电材料使用方法是通过压电传感元件对结构的震动进行感知，利用传感器输出结果，从而实现对于震动的感知和预警。在此基础上，采取合适的控制算法对压电体的输入进行控制和定量，从而实现对于结构震动的控制，这是目前压电类智能材料的研究前沿。随着研究的深入和技术的进步，压电类的智能结构土木工程中的应该越来越广泛。

1.3压磁材料

压磁材料在土木工程中的应用主要包括磁流变材料和磁致伸缩材料。基于磁流变材料的原理，当磁场的强度高于临界强度时，磁流变在极短时间内从液态向固态转化。在介于固液体之间可根据磁流变液特点具有的快速、可控及可逆性质，控制流体特性实施时需要较低的能量，因此在智能结构中通常将磁流变液作为动器件的主要材料。基于这点，磁流变材料可用于高层建筑的结构中，实现对地震的半主动控制。因为潜在应用前景的广阔，使得磁致伸缩材料近年来得到很大关注。磁致伸缩材料具有强烈的磁致伸缩效应，这种材料可以在电磁和机械之间进行可逆转换，这种特性使其可以用于大功率超声器件、声纳系统、精密定位控制等很多领域。

1.4形状记忆合金

形状记忆合金是一种具有形状记忆效应的智能材料。形状记忆合金的形状被改变后，在一定条件下能激发其形状记忆效应，这一过程中，材料产生高于700兆帕的回复应力及8%左右的回复应变，同时具有较强的能量传输储存能力。基于这一特性，形状记忆合金在土木工程中最大的用处是用于各种结构中来实现结构的自我诊断、增加材料的韧性和强度等、增强材料的适应控制。形状记忆合金还可以被研制成智能驱动器，用于对结构变形、裂缝和振动方面的控制。形状记忆合金具有较高相变回复力，结合该特性能够研制开展形状记忆合金被动耗能控制系统，该系统可实现相变伪弹性性能，可在土木工程结构中用于耗能抗震的被动控制。目前的土木工程实践中，通常在结构层间或底部等受地震作用较大的位置安置形状记忆合金被动耗能控制系统，用于实现耗能系统对结构的层间变形的感知，进而起到消耗地震能量的作用。

2智能材料的优点局限性

土木工程中应用的智能材料具有反馈信息、自我诊断、自我修复、自适应能能力，实践也表明，智能材料在实际土木工程中的应用使得工程结构具有高强度和耐久性等特点，同时能智能化地执行指令，能较好的适应外部环境的变化。但上述的光纤、形状记忆合金、压电和压磁等材料，本质上属于高智能复合材料，其最大的局限性在于使用成本很高，造价太贵。这一缺点，使得目前对于智能材料的应用智能局限于档次较高、标准较高的建筑工程，智能材料在普通民居建筑中的应用还遥遥无期。另外，智能材料的应用需要相应的技术和配套材料设备的配合支撑，在施工中对于施工技术和工艺的要求较高。因此，但就目前看，对智能材料的应用还不可能实现全方位的广泛普及，但是，智能材料可能是未来土木工程材料的研究和发展方向。

3结束语

智能材料范文第3篇

随着智能材料研发的不断深入，它已广泛被应用于土木工程行业中。当前智能材料在土木工程中应用的研究主要集中在结构振动的自控制、自修复、自适应等方面，有效提高了土木工程结构的耐久性及适用性。智能材料在土木工程结构振动控制中的应用为其开辟了新的路径。本文将简单介绍结构振动控制与智能材料，并在此基础上总结分析智能材料在土木工程结构振动控制中的应用，供广大读者参考。

关键词：

智能材料；土木工程；振动控制

智能材料的诞生与应用为土木工程结构振动控制的实现提供了一种新方法。在振动控制研究中，使用智能材料的结构控制已经成为热点内容。利用智能材料生产的控制器没有时滞、反应较敏捷、消耗能源小、容易驱动、结构也比较简单，这些优势使其在结构振动控制中应用的前景良好。

一、结构振动控制简介

结构振动控制不仅能够提高建筑物对地面运动的抵抗能力、降低输入干扰力，还能够在发生地震时进行连续的自动调整。但是，在实际使用过程中，该技术存在一个很严重的问题，就是在发生地震时不能确保系统运行所需的外部能源[1]。

二．智能材料简介

当前的智能驱动材料主要有磁致伸缩材料、电/磁流变液（MR）、形状记忆合金、压电材料等等。这些智能材料能够参照电磁场、温度等的变化对自身的机械性质、内部消耗、阻尼、振动频率、刚度、大小以及外部形状等进行自动的改变，进而根据实际需要利用相应功能的智能材料来生产相应的驱动器或者消能器。智能材料在土木工程结构振动控制中应用的研究主要集中在通过智能材料制作主动控制的驱动涉笔、被动控制的消能减振设备。这些装置设备具有反应灵敏、消耗能源小、出力大等特点，将成为未来土木工程结构振动控制中主流的减振驱动设备[2]。

三．智能材料在土木工程结构振动控制中的应用

（一）电/磁流变流体

在外加电磁场的作用下，电/磁流变流体将牛顿流体转换为粘塑体的时间可达毫秒级，并且该转换具有可逆性。利用电/磁流变流体制作的阻尼器不仅能够连续可调，并且反应灵敏，具有较大的阻尼力，已有很多专家研究了电/磁流变流体在结构振动控制中的应用。自上世纪90年代后，土木工程、石油、航天航空以及机械工程等行业中均开始了磁流变液相关的试验与理论研究。当前国外已经研发出了光学加工设备、刹车装置以及磁流变液减振器。就性能而言，电流变液、磁流变液具有很多的相似之处，但是利用磁流变液制作装置的优点更多：第一，利用磁流变液制成的装置能够在-40-150℃条件下运行，并且具有很强的抗干扰能力，在土木工程结构中非常适用；第二，利用磁流变液制成的控制装置，不仅结构非常简单，并且其输出力能够跟随外部荷载的变化情况进行自动的调节；第三，利用磁流变液制成的控制装置运行时消耗的能源非常低，一般情况下不会超过50W，并且所需的电压仅为2-25V，这样就大大消除了电流变液所需的几千伏电压产生的不便于危险；第四，在耗电功率相同的条件下，与电流变液相比，磁流变液能够达到的剪切屈服应力要高出一个数量级，这样就使得在达到良好减振效果、形成较大控制力的条件下，利用磁流变液所制作减振驱动器的体积会更小。

（二）形状记忆合金

这种驱动材料的相变滞后性、伪弹性特点较为显著，在加载、卸载中其应力-应变曲线呈现出环状，这就表明了该智能材料在加载、卸载过程中能够吸收、消耗很大的能量。此外，该材料的具有很高的相变回复力，最高能够达到40MaP。利用该材料较高的相变回复力，能够制作出被动消能控制系统、被动消能器。通常情况下，为了让消能器充分感受层间变形，对地震能量进行消散，多数被动消能器安装的位置在结构底部或者间层中。有学者对此进行了相关的试验，在安装了消能器后，可以吸收大约60%的地震能量，并且显著抑制、降低了结构的位移。在1993年，Aiken等人已经对形状记忆合金进行了相关研究，他们通过拉锁的形式将其设在三层的钢框架模型的层间，在没有预应力的条件下研究了合金丝对对结构地震反应的控制效果。

（三）压电材料

利用压电材料制作的减震装置已经被成功应用在机械工程、航空结构等的振动控制中，压电材料智能减震结构是一种主动控制系统，该结构优点有很多，比如外加能源地、具有较高的精确度、反应灵敏以及较好的密实性等等。当前对压电材料智能减震结构的研究主要集中在把压电体汇总于传统结构中，并通过压电传感元件对结构振动模态进行感知，然后对其进行输出，进而利用相应的计算方式明确压电驱动器的输入，以便结构振动达到主动控制的目的。一般情况下，在使用压电材料时是成对的，并将其放在被控目标的高应变区。在将电压加在压电材料上后，上下部分的压电材料间发生完全相反的应变，产生的控制力矩将作用于被控的目标。在受拉情况下，压电材料将呈现出脆性，所以为了确保在交变电场中，压电材料一直呈现出压缩状态，应当具备一定的预压荷载。相关研究显示，在复合梁中插入压电陶瓷能够将梁首阶模态的阻尼比提高两个数量级；将压电薄膜贴在梁上，通过简单速度反馈，能够提高梁中各阶模态的阻尼比，可以提升3倍以上[3]。

四、结语

综上所述，利用智能材料建立的土木工程结构振动控制体系具有良好的效果。随着智能材料的不断发展，智能振动控制的前景也越来越广阔。在当前已有的智能材料中，电/磁流变流体、形状记忆合金、压电材料等均适合在土木工程结构振动控制中应用。但是，对这些智能材料自身的力学特性、控制的精度、实现的方法以及控制反应的灵敏程度等均需要进一步的研究，以便为其在土木工程结构振动控制中的应用奠定基础。

参考文献：

[1]殷青英,翁光远.智能材料在结构振动控制中的应用研究[J].科技导报,2009,12:93-97.

[2]张广泰,孙树民,韩霞.智能材料在土木工程结构振动控制中的应用[J].新疆大学学报(自然科学版),2009,04:494-497.

智能材料范文第4篇

【关键词】智能建筑材料；生态节能应用

序言：近些年来，我国经济发展速度越来越快，科学水平不断提高，人们的生活质量也得到了提升，只有高质量的建筑才能满足人们日益增长的生活需求。当今社会，各建筑企业不再把价钱作为施工选材的原则，廉价的材料已经不能满足人们的需求，绿色环保材料逐渐登上建筑行业舞台。要想增加人们生活水平，促使其生活质量得到提高，建筑企业必须在施工中使用智能环保的材料。

1 智能环保材料的基本信息

1.1 定义

这些材料之所以被称为绿色智能材料是因为无论是在提取原料还是在使用材料甚至是加工原料阶段，这些材料不仅不会加重地球负荷而且还可以保证用户的安全与健康。

1.2 绿色材料的主要特征

绿色智能材料的特征与一般建筑材料不同，以下是智能材料的主要特征。（ 1）智能材料和一般材料的加工过程不同，智能材料的原材料大多是生活垃圾和建筑废物等天然资源，其他建筑材料一般不用生活垃圾生产。（ 2）智能材料的最大优点是不会对环境造成影响，如果工作人员在生产过程中发现某些残留物质对人体有副作用要立即作出处理，保证智能材料的安全。（ 3） 智能材料出现的最大目的是对用户健康起保护作用。绿色智能材料不仅可以提高建筑的安全性，最重要的是对人们生活质量的提高有促进作用。（ 4） 绿色智能材料之所以绿色是因为它消除了一次性材料给社会环境带来的负面影响，重复利用有利于保护环境。

1.3 绿色材料的分类

如果以材料的功效作为划分依据，建筑材料一般可以被分为空气净化类、保健抗菌类和多功能建材三种。（ 1） 空气净化类。空气净化类材料是指能够改善用户现有生活环境的材料。在这些材料的作用下，用户甚至可以在PM2.5超过负荷的环境中呼吸新鲜的空气。（ 2） 保健抗菌类。某些材料可以通过与酸性的硅酸盐反应消灭AgO、CuO、MgO等对人体有害的成分，起到保护用户健康的作用，这些材料大多属于保健抗菌类。大气中的氧能够在阳光和此类材料的作用下向活性氧转变，活性氧可以杀死空气中的细菌，创造一个有利于人们健康的生活环境。（ 3） 多功能的绿色建材。使用这类材料可以实现提高建筑物质量和创造良好环境的双盈利。日本某新型瓷砖既可以防菌又能够阻止霉变的发生，某些智能壁砖具有控制室温的功能，这些都是多功能绿色建材的具体应用。

2 绿色智能材料在建筑中的应用

（1） 建造屋面时候要选择新式节能材料。工人为了提高建筑物的保温效果，大多在屋面板和防水夹层中间安置保温材料。安置的保温材料必须要具备良好的导热性和吸水性，但是某些材料的容积较大导致建筑保温效果受到影响，这时新式材料就发挥了作用。我们一般使用水泥聚苯板和膨胀珍珠岩等材料提高建筑的保温性。在安置保温层时一定要将保温层放置在防水层上方，否则一旦防水层遭到了破坏保温层也会受到影响，而且保温层处于防水层下方可能会给日常维修养护工作带来难度。

（2） 建筑墙体的时候选取节约能源的新式材料。老式建筑物墙体的材料大多是混凝土和石头，传统材料的保温性能很差，许多建筑为了维持室内温度不得不加大能源供应量。模塑聚苯乙烯泡沫塑料等新式墙体材料可以利用较少的能源供应达到同等效果的保温作用，目前这类材料应用比较广泛。基于此，相关工作人员只有提高自身对新式建造工艺的掌握量才能更好的参与到未来的工程建筑中去。当前建筑行业使用的最为新颖的墙体材料是环保阻燃蜂窝复合材料。只要将秸秆等垃圾废物进行搅拌并压缩就可以得到这种可再生的材料，也就是说这种材料不仅能够降低能源使用而且对减少污染物排放有重要作用。

（3） 在建筑门窗方面使用节能新材料。无论是在酷热的盛夏还是寒冷的严冬，门窗内外温度相差都很大，我们必须要做好门和窗的节能。为此，我们必须紧箍门窗，减少玻璃边框和门框连接处的缝隙，降低室内空气进入量进而实现门窗的节能效果。如果各个连接处的缝隙较大，室外空气就会通过接缝进入室内，室内温度受此影响而升高或降低。施工人员在对门窗进行施工时，安装和砌口工作同时进行或者砌口工作在安装之后都可能会扩大门和窗与边框交接处的缝隙，所以工作人员只有事先预留了洞口后再开展门和窗的安装工作。要想缩小门窗边缝的宽度要求相关人员高度重视打开缝隙的搭接量，数量足够的搭接量有利于缩小宽度。许多建筑单位利用聚氨酯填补门窗连接处的边缝，这样可以增加门窗的密实度，有的企业使用水泥和砂浆代替聚氨酯，这种材料的效果比较差。现阶段很多建筑物使用的门窗边框是由金属制成的，这种材料的导热性很强，所以要想降低金属框在高温作用下发生变化的几率，必须要利用塑料等材料在较大的空间中对其做断桥处理。

（4） 其他方面的节能应用。钢和混凝土组合的钢混结构是目前我国建筑物最主要使用的建筑结构，之所以采用这种组合主要是因为钢结构具有在提高建筑牢固性和实现节约能源的优点。未来的建筑物必须完全使用钢结构支撑建筑主体，钢混结构可能会威胁用户的安全，所以各建筑单位必须要利用钢结构代替钢混结构。要想增加建筑物的整体使用期限，建筑单位在施工过程中必须使用强度较高的钢筋和混凝土材料从而提高主体结构的耐久性。夏季室外温度较高，用户大多使用空调等设备降低室内温度，如此一来就加大了能源消耗，这时我们可以在建筑物上安装遮阳设备为建筑降温，从而减少能源消耗。

（5） 关于绿色建筑材料所带动的节能效益。当今我国企业的节能效益有很大一部分是由节能材料产生的。大多数节能材料的生产过程非常简单，这些绿色材料是由价格比较便宜、数量较多的常见材料合成加工而来的。如果我们将这种节能材料的生产手段应用在生产农业材料中不仅可以降低环境污染而且能够为植被的增加创造机会。同理，我们也可以将这种手段应用在建筑材料的生产过程中。绿色智能材料的生产原料是生活和生产废弃垃圾，这些垃圾的存在不仅对人们生活毫无用处甚至可能会给我们带来麻烦，绿色节能材料的出现为我们解决了这个问题。

3 绿色智能材料的未来发展情况

各建筑单位在对绿色智能材料进行利用时必须要坚持以降低能源消耗为原则，在科学的对“人、自然、建筑”进行协调基础上开展施工工作。

3.1 充分利用可再生资源，实现建筑节能

世界的任何资源都不是无限使用的，资源的有限性限制了建筑行业的发展，所以如何在建筑施工中使用可再生资源就成为了目前我们的工作重点。我国的垃圾废物不少于200亿吨，如此推算全世界范围内的废弃物总量不可预计，对社会环境造成了严重的负面影响。所以各建筑单位必须要在施工中使用可再生材料，加快建筑行业在节能方向的发展速度。

3.2 促进节能材料的发展

要想加快绿色节能材料的发展速度，我们必须要对施工材料和施工工艺进行创新，以科学环保的工艺推动整个行业的进步。各个部门之间要相互配合，对建筑行业应用节能材料的相关规定进行完善，消除由于管理不全面而产生的问题，促使材料市场朝向环境友好型方向发展。

3.3 推进节能材料在建筑中规模化应用，促进建筑用能结构调整

强化智能材料在建筑中的应用管理，有计划的科学的增加应用示范的范围，加强示范项目的管理，确保示范项目顺利实施，实现预期节能效益。对绿色材料的应用规范进行完善，建立绿色智能材料应用试点，通过试点的发展推动整个行业用料转变，调整行业的用能结构。

结束语

我国经济发展速度不断加快，科技水平也得到了提高，智能材料无论是对建筑行业的发展还是对社会环境的改善都有着重要作用，我相信绿色智能材料的未来也更加广阔。

参考文献

智能材料范文第5篇

【关键词】智能化材料;智能化建筑;主要功能;应用实例;控制技术

智能化材料是指模仿生命系统，具有自感知、自反馈、自诊断、自调节、自修复能力的多功能材料。不同于其他类型的材料，智能化材料最大的特点是具有仿生命感知和自我调节功能，通过自身的自我感知从外界获取信息，做出判断和处理后发出指令，调整自身状态，从而更好地适应外界环境的变化。由于智能化材料有着传统材料无可比拟的优越性能，已逐渐成为全球研究和开发的热点，并在建筑中得到了广泛地应用，智能化建筑也逐渐成为现代建筑的主要趋势。

1．智能化材料的主要功能及基本构成

1.1智能化材料的主要功能

智能化材料的主要功能具体体现在以下几个方面：

（1）自感知功能。该功能可以对外界或内部环境的刺激强度，如电、光、热、化学、核辐射等的强度及变化进行检测和识别，并将识别到信息积累起来。

（2）自反馈功能。通过传感网络，对系统输入与输出信息进行对比，再将其对比结果反馈给控制系统，控制系统再适时地做出相应的反应，并采取必要的行动。

（3）自诊断功能。通过对系统目前的状况与过去的情况进行分析和比较，自行判断出系统存在的故障，并采取必须要措施予以校正。

（4）自调节功能。能够根据外部环境的不断变化，调整自身的结构和功能，并适时改变自身的状态和行为，确保材料系统始终以一种优化方式对外界变化做出正确的响应。

（5）自修复功能。通过自繁殖、自生长、原位复合等再生机制，对材料系统的某些局部损伤和破坏进行修补，使之可以迅速恢复到原始状态。

1.2智能材料的基本构成

智能材料主要有以下部分组成：

（1）基体材料。基体材料担负着承载的任务，通常以轻质材料为主。由于高分子材料具有粘弹性的非线性特征，而且耐腐蚀性强，重量轻，成为基体材料的首选材料，其次可选用轻质有色合金的金属材料。

（2）敏感材料。敏感材料主要用来感知识外界或内部环境的变化，因而担负着传感的作用。常用的敏感材料主要有光纤材料、压电材料、液晶材料、磁致伸缩材料、磁流变体以及电流变体材料等。

（3）驱动材料。驱动材料担负着响应和控制的任务，一定条件下可以产生较大的应变和应力。普遍使用的驱动材料主要有压电材料、电流变体、形状记忆材料以及磁致伸缩材料。

（4）信息处理器。信息处理器是智能化材料中的核心部分，主要对传感器输出信号进行判断和处理。

2.智能化建筑材料应用实例

2.1“智能皮”建筑材料

“智能皮”建筑材料由美国建筑大师师斯蒂芬?基兰和詹姆斯?廷博莱克开发而成。是一种可以在铝制框架上进行拉伸平铺的外包装材料，主要由两层聚脂膜（PET）构成，以柔性膜材料为基板材料，并在基板上喷涂一些带有能量储存、信息显示、照明、加热功能的微小粒子，开发出来的电子墙壁不仅价格低，还能任意改变功能，如投影、照明。聚脂膜表面是一层高纯度的树脂，内部含有一种相变材料颗粒，可以将白天在外界吸收的热量在晚上释放出来。两层聚脂膜材料之间存有5cm的空隙，空隙间用块状气凝胶填充，绝热系数不亚于填充了聚苯乙烯的43cm厚的水泥墙。由于智能皮表面有微型有机光电太阳能电池存在，因而可以直接通过吸收阳光为有机发光二极管和内部照明系统提供电能。

2.2智能涂料

随着材料科学及电子技术的不断进步，涂料材料的功能性日益增强，智能涂料也被广泛应用到生态住宅中。在冬季温度下降时，轻质热敏型涂料可适当地将起居室颜色从夏季的浅色调调至为冬季的深色调。智能涂料也具有健康卫生功能，将抗菌聚合体植入涂料中可杀死细菌。同时带有吸收性能的涂料不仅可以将厨房中的油烟味除掉，而且对灰尘有排斥作用，可改善住宅卫生。近年来，智能涂料在室内装饰的应用已有长足发展之势，也是智能建筑中必不可少的组成部分，有着十分广阔的发展前景。

2.3智能玻璃幕墙

智能玻璃幕墙由一个单层玻璃幕槽和双层玻璃幕墙组成。与传统玻璃幕墙相比，智能玻璃幕墙是一个各专业协调合作的多功能系统，既包括了玻璃支撑结构，又包括建筑服务系统以及建筑内部环境控制系统，采用热通道幕墙技术，不仅可以很好地控制室外光线，而且通风性能好。加之智能玻璃幕墙外侧是全封闭式的，因而可有效降低外界噪声对建筑内部的干扰。

2.4智能板材

模克隆多层紫外线防护IQ-Relex板材作为一种新型建筑材料，由德国拜耳材料科技集团研制而成，在酷暑的夏季，可反射太阳光的紫外线，降低室内热量。在严寒的冬季，能吸收阳光为其提供热量和温暖。这种以聚碳酸酯为基体材料的智能化板材，不仅质轻坚固，耐腐蚀性强，而且易加工，可有效地降低辐射，是建筑墙面和顶棚的首选材料。

3.楼宇自动化控制的领先技术( BAS) 系统

随着科学技术的迅速发展，系统集成成为判断建筑智能化的一个重要依据，也是现代物业发展的主流方向。弱电系统作为智能化建筑的重要组成部分，正逐步向系统集成方向迈进。作为建筑的核心系统集成，智能化建筑通过整合楼宇设备自动化系统、办公自动化系统以及通讯自动化系统来实现信息、资源和管理服务的共享。所以，只有信息集成得以实现，现代物流管理和信息服务系统才能得以建立，智能建筑才能真正达到智能化。

弱电系统的信息集成在智能化建筑的信息化中发挥至关重要的作用。弱电系统监管着智能建筑中的所有机电设备，向物业管理和信息服务系统提供着各种关于设备方面的数据。这些重要的历史数据或实时数据，是智能建筑设备维护、管理决策、自动计费至关重要的依据，因此，建筑的智能化是以弱点系统信息集成为基础的，弱电系统集成必须以信息集成为目标，实现自能建筑弱点系统集成向弱电系统信息集成的转变。

弱电系统信息集成的特点是：以网络基础，建立一个统一完整的监控管理平台，通过系统软件采集和取用弱电各分系统全部的实时数据，并将其在各大集成网络系统中，以达到实现信息、资源和管理服务共享，满足众多用户需求的目的。

近年来，众多高档建筑的业主加大了对具有智能特征的各分系统的投入，如5A甲级写字楼、商务大楼，这些建筑大数投入资金高，系统硬件先进，但建成的弱电系统但仍无法达到信息集成化的要求，其内在的潜力和作用未能充分发挥出来。现代建筑物的弱电系统众多，常以弱电系统集成来解决这一问题。传统的弱电集成方式常＝以楼宇自控系统(BAS)为中心，通过串行通讯的方式将BAS专门的通讯控制器和它生产的产品连接起来，促使系统之间的数据得以传递，这无疑是将它方产品纳入楼宇自控系统的一种集成方式。

第一，楼宇自控系统( BAS)的系统软件都为自成系统，尽管自身由通讯网络构成，但系统体系较为封闭，向外开放能力较弱。有的楼宇自控系统( BAS)虽有数据交换接口，但这些数据接口去缺少支持网络系统的功能，加之使用这些数据接口需要专业的软件编程,对于普通用户而言，极为不便。

第二，普通的楼宇自控系统(BAS)的中央监控系统缺少网络环境下的信息集成管理集成功能，缺乏开放的数据库接口，楼宇自控系统和其他应用程序进行数据交换的能力非常有限，当弱电系统通过楼宇自控系统中心和上级集成系统交换数据时，容易产生瓶颈效应，难以收到预期的效果。　[科]

【参考文献】