新型敏感材料课件.pptx

1、L/O/G/O 新型敏感材料新型敏感材料主主要要内容内容v传感器概述传感器概述v新型敏感新型敏感材料材料v智能材料智能材料1.1传感器的定义传感器的定义v传感器传感器(Transducer/Sensor)的定义是：传感的定义是：传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换电路组成。转换电路组成。v敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分，敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分，转换电路指传感器中能将敏感元件输出转换为适转换电路指传感器中能将敏感元件输出转换为

2、适合于传输和测量的电信号部分。合于传输和测量的电信号部分。转换电路输出敏感元件电源输入v敏感材料是指对电、光、声、力、热、磁、气体敏感材料是指对电、光、声、力、热、磁、气体分布等待测量的微小变化而表现出性能明显改变分布等待测量的微小变化而表现出性能明显改变的功能材料。的功能材料。信息技术的三大支柱信息技术的三大支柱传感器技术采集信息通信技术 计算机技术传输信息处理信息作用作用作用1.21.2传感器的地位传感器的地位1.3传感器的应用领域传感器的应用领域v资源探测资源探测v海洋开发海洋开发v环境监测环境监测v安全保卫安全保卫v医疗诊断医疗诊断v家用电器家用电器v工业自动化工业自动化v农业现代化农

3、业现代化v军事工程军事工程v航空航天航空航天v机器人技术机器人技术1.4传统传感器的不足传统传感器的不足v灵敏度低，测量精度低灵敏度低，测量精度低v测量范围小测量范围小v机械滞后机械滞后v温漂温漂v使用寿命使用寿命v成本成本2 新型敏感材料新型敏感材料v2.1半导体敏感材料半导体敏感材料 v2.2电子陶瓷电子陶瓷v2.3形状记忆材料形状记忆材料2.1半导体敏感材料半导体敏感材料2.1.1单晶硅的物理特性单晶硅的物理特性v半导体的电子学特性半导体的电子学特性半导体电导率基本公式：半导体电导率基本公式： 为电导率，为电导率，n为传导电子浓度，为传导电子浓度，n为传导电子迁移率，为传导电子迁移率，p

4、为空穴浓度，为空穴浓度，p为空穴迁移率。为空穴迁移率。 上式表明传导电子的浓度和迁移率之积与空穴的浓度和迁移率之积决上式表明传导电子的浓度和迁移率之积与空穴的浓度和迁移率之积决定了半导体电导率的大小，而影响载流子浓度和迁移率的主要因素是定了半导体电导率的大小，而影响载流子浓度和迁移率的主要因素是掺杂和温度。半导体材料利用压电效应、磁电效应、热电效应和光电掺杂和温度。半导体材料利用压电效应、磁电效应、热电效应和光电效应等都能达到改变半导体电导率的效果，所以很适合作为新型敏感效应等都能达到改变半导体电导率的效果，所以很适合作为新型敏感材料来制作各种传感器。材料来制作各种传感器。 p=enpn （）

5、v单晶硅的机械性能单晶硅的机械性能硅具有良好的机械性能与导热性能硅具有良好的机械性能与导热性能单晶硅作为微系统中最能被广泛使用的基底材料，单晶硅作为微系统中最能被广泛使用的基底材料，它的优点：它的优点：l 优良而稳定的力学性能优良而稳定的力学性能l 熔点约为铝的熔点约为铝的2倍，熔点高可以在高温环境下保持倍，熔点高可以在高温环境下保持尺寸稳定尺寸稳定l 热膨胀系数低，可以有效地减小温度误差热膨胀系数低，可以有效地减小温度误差l 单晶硅纯度极高内耗小单晶硅纯度极高内耗小2.1.2多晶硅及硅化合物多晶硅及硅化合物多晶硅是单晶的聚合物，因其单晶取向不同，期排多晶硅是单晶的聚合物，因其单晶取向不同，期

6、排列时无序的。列时无序的。多晶多晶硅一般采用低压化学气相沉积法（硅一般采用低压化学气相沉积法（LPCVD）如图所示，多晶硅的电阻温度系数较单晶硅低，并如图所示，多晶硅的电阻温度系数较单晶硅低，并在很大范围内变化。在很大范围内变化。电阻温度系数与掺杂原子浓度的关系电阻温度系数与掺杂原子浓度的关系硅的化合物二氧化硅、碳化硅等硅的化合物二氧化硅、碳化硅等石英晶体（各向异性）是理想的压电材料，可用于石英晶体（各向异性）是理想的压电材料，可用于制作高精度传感器。制作高精度传感器。用碳化硅薄膜制作压敏元件，制成的高温压力传感用碳化硅薄膜制作压敏元件，制成的高温压力传感器可以在器可以在600C以上的环境温度

7、中工作，可用于测以上的环境温度中工作，可用于测定航空航天飞行器发动机的耐热腔体及表面部件的定航空航天飞行器发动机的耐热腔体及表面部件的压力。压力。锗锗由于由于Ge的禁带较窄，器的禁带较窄，器件稳定工作温度远不如件稳定工作温度远不如硅器件高，加之资源有硅器件高，加之资源有限，目前，限，目前，Ge电子器件电子器件不到总量的不到总量的10%，主要，主要转向红外光学等方面。转向红外光学等方面。硅材料的优点硅材料的优点v资源丰富、资源丰富、易于提高到极纯的纯度易于提高到极纯的纯度v较易生长出较易生长出大直径无位错单晶大直径无位错单晶v易于易于对进行对进行可控可控n型和型和p型掺杂型掺杂v易于通过易于通过

8、沉积工艺沉积工艺制备出单晶硅、多晶硅和非晶制备出单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜材料硅薄膜材料v易于进行腐蚀易于进行腐蚀加工加工v硅有相当好的力学性能硅有相当好的力学性能v硅表面上很容易制备高质量的介电层硅表面上很容易制备高质量的介电层SiO2v硅本身是一种稳定的绿色硅本身是一种稳定的绿色材料材料2.2电子陶瓷电子陶瓷利用电子陶瓷的物理效应可以实现机械能、电能、利用电子陶瓷的物理效应可以实现机械能、电能、光能与电能之间的能量转换。光能与电能之间的能量转换。电子陶瓷包括压电陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷、电子陶瓷包括压电陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷、压敏陶瓷、光敏陶瓷等。压敏陶瓷、光敏陶瓷等。电子陶瓷有对压

9、力、温度、光强变化和磁性敏感的电子陶瓷有对压力、温度、光强变化和磁性敏感的性能，而且具有耐磨蚀、硬度高、易成型、高温下性能，而且具有耐磨蚀、硬度高、易成型、高温下性能稳定和蕴含资源丰富的特点。性能稳定和蕴含资源丰富的特点。2.2.1电子陶瓷生产工艺电子陶瓷生产工艺电子陶瓷块体材料的常规制作工艺主要电子陶瓷块体材料的常规制作工艺主要包括包括备料备料、成型、烧结工艺。根据实际应用需求，还可以采用成型、烧结工艺。根据实际应用需求，还可以采用热压烧结工艺或填充烧结工艺制备无气孔的透明陶热压烧结工艺或填充烧结工艺制备无气孔的透明陶瓷或气孔率很高的多孔陶瓷。新近发展起来的电子瓷或气孔率很高的多孔陶瓷。新近

10、发展起来的电子陶瓷薄膜材料的制备工艺主要有射频磁控溅射、溶陶瓷薄膜材料的制备工艺主要有射频磁控溅射、溶胶胶-凝胶法，脉冲激光沉积、金属氧化物气相沉积等凝胶法，脉冲激光沉积、金属氧化物气相沉积等工艺。工艺。 2.2.2压电陶瓷压电陶瓷大多数压电陶瓷是以大多数压电陶瓷是以BaTi03为代表的为代表的ABO3型钙钛型钙钛矿结构，是多晶体材料。烧结成型的压电陶瓷并不矿结构，是多晶体材料。烧结成型的压电陶瓷并不具备压电性，必须经过人工极化处理后，才具备压具备压电性，必须经过人工极化处理后，才具备压电性，成为压电敏感材料。电性，成为压电敏感材料。极化过程极化过程v正压正压电效应：当电效应：当晶体受到某固定

11、方向外力的作用晶体受到某固定方向外力的作用时时，内部内部就产生电极化就产生电极化现象，同时现象，同时在某两个表面在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状恢复到不带电的状 态态；当外力作用方向改变时，；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外量与外 力力的大小成正比。压电式传感器大多是利的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。用正压电效应制成的。 v逆逆压电效应：对压电效应：对晶体施加交变电场引起晶体机械晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现

12、象。变形的现象。 用用逆压电效应制逆压电效应制 造造的变送器可用于的变送器可用于电声和超声工程电声和超声工程。v压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。2.2.3半导体陶瓷半导体陶瓷v半导体陶瓷是指具有半导体电子特性的陶瓷材料。半导体陶瓷是指具有半导体电子特性的陶瓷材料。半导体的导电性受温度、电场、光照和湿

13、度等外半导体的导电性受温度、电场、光照和湿度等外界条件影响会发生变化，利用这种变化可以制作界条件影响会发生变化，利用这种变化可以制作各类敏感元件，所以半导体陶瓷又称作敏感陶瓷。各类敏感元件，所以半导体陶瓷又称作敏感陶瓷。v半导体陶瓷主要包括热敏陶瓷、压敏陶瓷、气敏半导体陶瓷主要包括热敏陶瓷、压敏陶瓷、气敏陶瓷和光敏陶瓷等。陶瓷和光敏陶瓷等。v热敏陶瓷（热敏电阻为热敏陶瓷（热敏电阻为主）主）正温度系数热敏电阻正温度系数热敏电阻（PTC）负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻（NTC）临界温度系数热敏电阻临界温度系数热敏电阻（NTR）热敏器件的工作温度、材料和用途热敏器件的工作温度、材料和用途工作温

14、度工作温度材料材料用途用途NTC低温用（-130-0C）常温用（-20-300C）中温用（250-550C）高温用（500-1000C）低温常温用Mn、Ni、Co、Fe等过滤金属氧化物中温高温用尖晶石、钙钛矿、氧化锆、SiC冷冻器家用电器PTC常温用（0-100C）中温用（100-300C）常温用半导性（Ba，Sr）TiO3固溶液中温用半导性（Ba，Pb）TiO3固溶液电子恒温器吹风机CTR常温用（0-100C）钒氧化物火灾报警器2.2.4磁性陶瓷磁性陶瓷v具有磁性的铁氧化物成为铁氧体，铁氧体是一种具有磁性的铁氧化物成为铁氧体，铁氧体是一种非金属磁性材料，又称磁性陶瓷。非金属磁性材料，又称磁性

15、陶瓷。v从从化学组成上看，铁氧体主要是由铁族离子、阳化学组成上看，铁氧体主要是由铁族离子、阳离子即其他金属离子组成的复合金属氧化物，也离子即其他金属离子组成的复合金属氧化物，也有少量不含铁的磁性氧化物。有少量不含铁的磁性氧化物。v当铁磁质达到磁饱和状态后，如果减小磁化场当铁磁质达到磁饱和状态后，如果减小磁化场H，介质的磁化强度介质的磁化强度M（或磁感应强度（或磁感应强度B）并不沿着起）并不沿着起始磁化曲线减小，始磁化曲线减小，M（或（或B）的变化滞后于）的变化滞后于H的变的变化。这种现象叫磁滞。化。这种现象叫磁滞。 在磁场中，铁磁体的在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，

16、磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做线叫做磁滞回线。磁滞回线。铁磁体磁化到技术饱和以后，使它的磁化铁磁体磁化到技术饱和以后，使它的磁化强度降低到零所需要的反向磁场称为矫顽力。强度降低到零所需要的反向磁场称为矫顽力。 在较弱的磁场在较弱的磁场下易于磁化，也易下易于磁化，也易于退磁的材料称为于退磁的材料称为软磁材料软磁材料。 磁导率大，矫顽磁导率大，矫顽力小力小(Hc100A/m)，滞损耗低，磁滞，滞损耗低，磁滞回线呈细

17、长条形。回线呈细长条形。 Mn-Zn、Li-Zn铁氧体、铁氧体、Ni-Zn、NiCuZn 铁铁氧体、氧体、MnFe2O4 、 NiFe2O4 软磁材料适用于交变磁场，可用来制软磁材料适用于交变磁场，可用来制造各种发电机和电动机的定子和转子；变造各种发电机和电动机的定子和转子；变压器，电感器，电抗器，继电器和镇流器压器，电感器，电抗器，继电器和镇流器的铁芯；计算机磁芯；磁记录的磁头与介的铁芯；计算机磁芯；磁记录的磁头与介质；磁屏蔽；电磁铁的铁芯。质；磁屏蔽；电磁铁的铁芯。 磁化后不易退磁，磁化后不易退磁，而能长期保留磁性的铁氧而能长期保留磁性的铁氧体材料称为体材料称为硬磁材料硬磁材料，因，因而也

18、称而也称永磁材料永磁材料或或恒磁材恒磁材料料。磁滞回线包围面积大，。磁滞回线包围面积大，(Hc400A/m) 矫顽力大。矫顽力大。 主要是利用磁体在气隙产生足够强的主要是利用磁体在气隙产生足够强的磁场，利用磁极与磁极的相互作用，磁场磁场，利用磁极与磁极的相互作用，磁场对带电物体或粒子或载电流导体的相互作对带电物体或粒子或载电流导体的相互作用来做功，或实现能量，信息的转换。用来做功，或实现能量，信息的转换。 矩磁材料磁滞回线矩磁材料磁滞回线磁滞回线近磁滞回线近似矩形的磁性材似矩形的磁性材料，结晶各向异料，结晶各向异性，应力各向异性，应力各向异性。性。 在常温使用的矩磁材料有在常温使用的矩磁材料有

19、(Mn-Mg)Fe2O4系，系，(Mn-Cu)Fe2O4系，系， (Mn-Ni)Fe2O4系等。系等。在在-65 +125较宽范围使用的矩磁铁氧较宽范围使用的矩磁铁氧体有体有Li-Mn，Li-Ni，Mn-Ni，Li-Cu等。等。 矩磁材料的剩余磁感应强度矩磁材料的剩余磁感应强度Br接近于接近于饱和值饱和值Bm，矫顽力不大。，矫顽力不大。若矩磁材料在不同方向磁场下磁化，若矩磁材料在不同方向磁场下磁化，当电流为零时，总是处于当电流为零时，总是处于+Bm和和-Bm 两种两种不同的剩磁状态。不同的剩磁状态。由于计算机采用两进制，即只有由于计算机采用两进制，即只有“0”和和“1”两个数码，所以采用这种材

20、两个数码，所以采用这种材料的两种剩磁状态料的两种剩磁状态+Bm和和-Bm就可以分别就可以分别代表两个数码，起到记忆作用。代表两个数码，起到记忆作用。因此矩磁材料适于做信息存储元件因此矩磁材料适于做信息存储元件的磁性开关。的磁性开关。在磁化时在磁化时, 长度会发生伸长或缩短变化长度会发生伸长或缩短变化的材料称为压磁材料的材料称为压磁材料。这种材料具有电磁能与机械能或声能的这种材料具有电磁能与机械能或声能的相互转换功能，是重要的磁功能材料之一。相互转换功能，是重要的磁功能材料之一。传统磁致伸缩材料、传统磁致伸缩材料、Fe，Co，Ni基合基合金及铁氧体、稀土磁致伸缩材料金及铁氧体、稀土磁致伸缩材料R

21、EFe2制作超声发声器、接受器、超声探伤制作超声发声器、接受器、超声探伤器、超声钻头、超声焊接器、滤波器、稳器、超声钻头、超声焊接器、滤波器、稳频器、谐波发声器、振荡器、微波检波器频器、谐波发声器、振荡器、微波检波器以及声纳、回声探测仪等。以及声纳、回声探测仪等。 能使作用于它的电磁波发生一定角能使作用于它的电磁波发生一定角度偏转的材料称为旋磁材料。度偏转的材料称为旋磁材料。旋磁材料基本上是铁氧体磁性材料旋磁材料基本上是铁氧体磁性材料，一般叫微波铁氧体材料。，一般叫微波铁氧体材料。 Mg-Mn，Mg-Mn-Al，Mg-Al，Mg-Al，Mg-Cr，Ni-Mg，Ni-Zn，Ni-Al，Ni-Cr

22、铁氧体，铁氧体，Li-Al，Li-Mg铁氧体等。铁氧体等。 用于与输送微波的波导管或传输用于与输送微波的波导管或传输线等组成的各种微波器件，线等组成的各种微波器件， 主要用于主要用于雷达、通讯、导航、遥测、遥控等电雷达、通讯、导航、遥测、遥控等电子设备中。子设备中。2.3 形状记忆材料形状记忆材料v形状记忆材料：具有形状记忆效应的材料。形状形状记忆材料：具有形状记忆效应的材料。形状记忆效应是指将材料在一定条件下进行一定限度记忆效应是指将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后，在对材料施加适当的外界条件，以内的变形后，在对材料施加适当的外界条件，材料的变形随之消失而恢复到变形前的形状的现材料的

23、变形随之消失而恢复到变形前的形状的现象。它通常是由两种以上的金属元素构成，所以象。它通常是由两种以上的金属元素构成，所以也叫形状记忆合金。也叫形状记忆合金。形状记忆合金热滞现象形状记忆合金热滞现象形状记忆效应形状记忆效应（按形状恢复形式（按形状恢复形式）单程记忆单程记忆双程记忆双程记忆全程记忆全程记忆单程记忆单程记忆v低温下塑性变形低温下塑性变形v加热时恢复高温时形状加热时恢复高温时形状v再冷却时不恢复低温形状再冷却时不恢复低温形状双程记忆双程记忆加热时恢复高温形状冷却时恢复低温形状全程记忆全程记忆冷却时恢复低温形状更低温度与高温形状完全相反加热时恢复高温形状应用领域电子仪器仪表航空航天机械工

24、业医疗器件交通运输能源开发航空航天航空航天NiTI形状记忆合金折叠发射自动张开的宇航天线原理图形状记忆合金折叠发射自动张开的宇航天线原理图v宇航天线可由宇航天线可由NiTi合金丝制成。合金丝制成。将将TiNi合金天线冷至低温，使其转变为马氏体；合金天线冷至低温，使其转变为马氏体；将将TiNi合金板或棒变形加工成竹笋状或旋涡状发条，收合金板或棒变形加工成竹笋状或旋涡状发条，收缩后安装在卫星内；缩后安装在卫星内；卫星进入轨道后，团状天线弹出，在太阳照射下，温度卫星进入轨道后，团状天线弹出，在太阳照射下，温度升高到升高到As以上，团状天线自动张开，恢复到原来形状；以上，团状天线自动张开，恢复到原来形

25、状；温度升高到温度升高到Af温度以上时，完全恢复到原来的形状，天温度以上时，完全恢复到原来的形状，天线向宇宙空间撑开。线向宇宙空间撑开。v美国宇航局根据达一想法研制了安放在月球表面上美国宇航局根据达一想法研制了安放在月球表面上的抛物面天线组件的抛物面天线组件。智能机器人智能机器人v形状记忆合金可制成驱动器、形状记忆合金可制成驱动器、控制器等应用在智能机器人中。控制器等应用在智能机器人中。v形状记忆驱动器通过适当加热形状记忆驱动器通过适当加热和控制，可完成往返或旋转运和控制，可完成往返或旋转运动，兼之具有感温功能。动，兼之具有感温功能。v形状记忆控制机构同传统伺服形状记忆控制机构同传统伺服控制机

26、构相比，一个形状记忆控制机构相比，一个形状记忆元件就可起到传统机构中传感、元件就可起到传统机构中传感、驱动和传递三系统功能的作用。驱动和传递三系统功能的作用。智能控制器智能控制器电子仪器仪表电子仪器仪表v用形状记忆合金制造的温度保险器不同于熔断保险用形状记忆合金制造的温度保险器不同于熔断保险丝，可产生很强的力拉断接点，消弧效应明显，适丝，可产生很强的力拉断接点，消弧效应明显，适合于作大功率、高电压用保险器。合于作大功率、高电压用保险器。形状记忆合金温度保险器形状记忆合金温度保险器医疗应用医疗应用v治疗粉碎性髌骨骨折比较困难，我国设计了一种用治疗粉碎性髌骨骨折比较困难，我国设计了一种用于治疗髌骨

27、骨折的形状记忆于治疗髌骨骨折的形状记忆NiTi聚髌器，现已成功聚髌器，现已成功用于临床治疗之中。用于临床治疗之中。v聚髌器由功能爪和连接腰组成，能从多个方向产生聚髌器由功能爪和连接腰组成，能从多个方向产生恢复力并作用于髌骨，持续地以纵向聚合加压，将恢复力并作用于髌骨，持续地以纵向聚合加压，将粉碎的髌骨聚合于解剖位置直至骨折愈合。粉碎的髌骨聚合于解剖位置直至骨折愈合。聚髌器聚髌器材料的发展和应用历史：材料的发展和应用历史：3智能材料智能材料 材料科学的发展演化过程材料科学的发展演化过程3.1智能材料的定义智能材料的定义智能材料是一种能以自身的表层或内部获取关于环智能材料是一种能以自身的表层或内部

28、获取关于环境条件及其变化的信息，并进行境条件及其变化的信息，并进行判断判断、处理和做出、处理和做出反应，以改变自身的结构与功能并使之很好地与外反应，以改变自身的结构与功能并使之很好地与外界相协调的具有自界相协调的具有自适应性的适应性的材料系统。换句话说，材料系统。换句话说，智能材料是在材料系统或结构中，可将传感、控制智能材料是在材料系统或结构中，可将传感、控制和驱动三种和驱动三种职能集职能集于一身，通过自身对信息的感知、于一身，通过自身对信息的感知、采集、转换、传输和处理，发出指令，并执行和完采集、转换、传输和处理，发出指令，并执行和完成成相应相应的动作，从而赋予材料系统或结构健康自诊的动作，

29、从而赋予材料系统或结构健康自诊断、工况自检测、过程自控制、偏差自校正断、工况自检测、过程自控制、偏差自校正、损伤、损伤自修复以及环境自适应等智能功能和生物特征，以自修复以及环境自适应等智能功能和生物特征，以达到增强结构安全、减轻构件重量达到增强结构安全、减轻构件重量、降低、降低能量消耗能量消耗和提高整体性能之目的的一种材料系统与结构。和提高整体性能之目的的一种材料系统与结构。3.2智能材料的特征智能材料的特征智能材料具有智能材料具有或者部分具有下列智能或者部分具有下列智能功能：功能：l 传感传感功能：能感知自身所处的环境与条件，如负功能：能感知自身所处的环境与条件，如负载、应力、应变、振动、热

30、、光载、应力、应变、振动、热、光、电、磁、化学、电、磁、化学核辐射等的强度及其变化。核辐射等的强度及其变化。l 反馈反馈功能：可通过传感网络，对系统输入与信号功能：可通过传感网络，对系统输入与信号输出进行对比，并将其结果提供输出进行对比，并将其结果提供给控制系统给控制系统。l 信息信息识别与积累功能：能识别传感网络得到的各识别与积累功能：能识别传感网络得到的各类信息并将其积累起来。类信息并将其积累起来。l 思考思考功能和预见功能：能在过去经验积累的基础功能和预见功能：能在过去经验积累的基础上，对来自传感网络的各种信息上，对来自传感网络的各种信息进行进行分析，并可分析，并可预见未来将出现的情况预

31、见未来将出现的情况。l 响应响应功能：能根据外界环境和内部条件变化，适功能：能根据外界环境和内部条件变化，适时、动态地做出相应的反应并时、动态地做出相应的反应并采取必要采取必要的行动。的行动。l 自自诊断功能：能通过分析比较系统目前的状况与诊断功能：能通过分析比较系统目前的状况与过去的情况，对诸如系统故障与过去的情况，对诸如系统故障与判断判断失误等问题失误等问题进行自诊断并予以校正。进行自诊断并予以校正。l 自修复自修复功能：能通过自繁殖、自生长、原位复合功能：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等再生机制来修补某些局部损伤或破坏或破坏。l 自自适应：对不断变化的外部环境

32、和条件，能及时适应：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，并地自动调整自身结构和功能，并相应相应地改变自己地改变自己状态和行为，从而使材料系统始终以一种优化方状态和行为，从而使材料系统始终以一种优化方式对外界变化做出恰如其分式对外界变化做出恰如其分的响应的响应。3.3智能材料的发展智能材料的发展v迄今为止，人们尚未研制出具有完善智能功能与迄今为止，人们尚未研制出具有完善智能功能与生命特征的智能材料。但是，近年来生命特征的智能材料。但是，近年来，已，已成功地成功地研制出不少具有部分智能特性的智能材料系统，研制出不少具有部分智能特性的智能材料系统，并已得到实际并已得到实际应用

33、。应用。目前，已经研制成功并实现了商品化的这类材料有目前，已经研制成功并实现了商品化的这类材料有两类：一类如形状记忆材料两类：一类如形状记忆材料、磁致伸缩材料磁致伸缩材料、功能、功能凝胶等，可用作智能材料系统中的驱动器材料（即凝胶等，可用作智能材料系统中的驱动器材料（即执行器材料）。由于执行器材料）。由于这些材料这些材料可根据温度、电场或可根据温度、电场或磁场的变化来改变自身的形状、尺寸、位置、刚性、磁场的变化来改变自身的形状、尺寸、位置、刚性、频率、阻尼频率、阻尼、内耗内耗或结构，因而对环境具有自适应或结构，因而对环境具有自适应功能。另一类如光导纤维、压电陶瓷、压电高分子功能。另一类如光导纤维、压电陶瓷、压电高分子、应变合金应变合金及其它特种传感器材料，可用作智能材料及其它特种传感器材料，可用作智能材料系统中的传感网络材料，其中以系统中的传感网络材料，其中以光导纤维光导纤维最为重要最为重要。谢谢！谢谢！