第10章材料研究新进展 215 合材料的连接技术仍是人们致力解决的问题。 10.16复合材料的发展 复合材料发展的新领域,首先应看领域的科学性,其次要依据时代的需求,最后是考 查能否充分体现复合材料的特色和优势。 1.功能、多功能、机敏、智能复合材料 过去复合材料主要用于结构。其实它的设计自由度大的特点更适合于发展功能复合材 料,特别在由功能→多功能→机敏→智能复合材料,即从低级形式到高级形式的过程中体 现出来。设计自由度大是由于复合材料可以任意调节其复合度、选择其连接形式和改变其 对称性等因素,以期达到功能材料所追求的高优值。 1)功能复合材料 功能复合材料涉及的范围非常宽。在电功能方面导电、超导、绝缘、吸波(电磁波) 半导电、屏蔽或透过电磁波、压电与电致伸缩等:在磁功能方面有永磁、软磁、磁屏蔽和 磁致伸缩等;在光功能方面有远光、选择滤光、光致变色、光致发光、抗激光、X线屏蔽 和透ⅹ光等;在声学功能方面有吸声、声纳、抗声纳等;在热功能方面有导热、绝热与防 热、耐烧蚀、阻燃、热辐射等:在机械功能方面则有阻尼减振、自润滑、耐磨、密封、防 弹装甲等:在化学功能方面有选择吸附和分离、抗腐蚀等。在上述各种功能中,复合材料 均能够作为主要材料或作为必要的辅助材料而发挥作用。 2)多功能复合材料 复合材料具有多组分的特点,因此必然会发展成多功能的复合材料。首先是形成兼具 功能与结构的复合材料。例如,美国的军用飞机具有自我保护的隐身功能,即在飞机的蒙 皮上应用了吸收电磁波的功能复合材料来躲避雷达跟踪,而这种复合材料又是高性能的结 构复合材料。目前正在研制兼有吸收电磁波、红外线并且可以作为结构的多功能复合材料。 可以说向多功能方向发展是发挥复合材料优势的必然趋势。 3)机敏复合材料 人类一直期望着材料具有能感知外界作用而且做出适当反应的能力。目前已经开始试 将传感功能材料和具有执行功能的材料通过某种基体复合在一起,并且连接外部信息处理 系统,把传感器给出的信息传达给执行材料,使之产生相应的动作,这样就构成了机敏复 合材料及其系统。它能够感知外部环境的变化,做出主动的响应,其作用可表现在自诊断 自适应和自修复的能力上。机敏复合材料将会在国防尖端技术、建筑、交通运输、水利 医疗卫生、海洋渔业等方面有很大的应用前景,同时也会在节约能源、减少污染和提高安 全性上发挥很大的作用 4)智能复合材料 智能复合材料是功能材料的高级形式。实际上它是在机敏复合材料基础上向自决策能 力上的发展,依靠在外部信息处理系统中增加的人工智能系统,对信息进行分析、给出决 策、指挥执行材料做岀优化动作。这样就对材料的传感部分和执行部分的灵敏度、精确度 和响应速度提出更高的要求 ·215·第 10 章 材料研究新进展 ·215· ·215· 合材料的连接技术仍是人们致力解决的问题。 10.1.6 复合材料的发展 复合材料发展的新领域，首先应看领域的科学性，其次要依据时代的需求，最后是考 查能否充分体现复合材料的特色和优势。 1. 功能、多功能、机敏、智能复合材料 过去复合材料主要用于结构。其实它的设计自由度大的特点更适合于发展功能复合材 料，特别在由功能→多功能→机敏→智能复合材料，即从低级形式到高级形式的过程中体 现出来。设计自由度大是由于复合材料可以任意调节其复合度、选择其连接形式和改变其 对称性等因素，以期达到功能材料所追求的高优值。 1) 功能复合材料 功能复合材料涉及的范围非常宽。在电功能方面导电、超导、绝缘、吸波(电磁波)、 半导电、屏蔽或透过电磁波、压电与电致伸缩等；在磁功能方面有永磁、软磁、磁屏蔽和 磁致伸缩等；在光功能方面有远光、选择滤光、光致变色、光致发光、抗激光、X 线屏蔽 和透 X 光等；在声学功能方面有吸声、声纳、抗声纳等；在热功能方面有导热、绝热与防 热、耐烧蚀、阻燃、热辐射等；在机械功能方面则有阻尼减振、自润滑、耐磨、密封、防 弹装甲等；在化学功能方面有选择吸附和分离、抗腐蚀等。在上述各种功能中，复合材料 均能够作为主要材料或作为必要的辅助材料而发挥作用。 2) 多功能复合材料 复合材料具有多组分的特点，因此必然会发展成多功能的复合材料。首先是形成兼具 功能与结构的复合材料。例如，美国的军用飞机具有自我保护的隐身功能，即在飞机的蒙 皮上应用了吸收电磁波的功能复合材料来躲避雷达跟踪，而这种复合材料又是高性能的结 构复合材料。目前正在研制兼有吸收电磁波、红外线并且可以作为结构的多功能复合材料。 可以说向多功能方向发展是发挥复合材料优势的必然趋势。 3) 机敏复合材料 人类一直期望着材料具有能感知外界作用而且做出适当反应的能力。目前已经开始试 将传感功能材料和具有执行功能的材料通过某种基体复合在一起，并且连接外部信息处理 系统，把传感器给出的信息传达给执行材料，使之产生相应的动作，这样就构成了机敏复 合材料及其系统。它能够感知外部环境的变化，做出主动的响应，其作用可表现在自诊断、 自适应和自修复的能力上。机敏复合材料将会在国防尖端技术、建筑、交通运输、水利、 医疗卫生、海洋渔业等方面有很大的应用前景，同时也会在节约能源、减少污染和提高安 全性上发挥很大的作用。 4) 智能复合材料 智能复合材料是功能材料的高级形式。实际上它是在机敏复合材料基础上向自决策能 力上的发展，依靠在外部信息处理系统中增加的人工智能系统，对信息进行分析、给出决 策、指挥执行材料做出优化动作。这样就对材料的传感部分和执行部分的灵敏度、精确度 和响应速度提出更高的要求