智能材料系统和结构中的压电材料

本文简述了智能和机敏材料的区别。综述了压电材料和含有压电材料作为驱动器，传感器以及压电纤维复合材料等不同智能材料系统和结构的性能及应用特征。展望了这类材料未来的发展。     

光纤机敏复合材料与结构

介绍了光纤机敏复合材料与结构的概念,发展历史,应用领域以及可用于光纤机敏复合材料与结构的常见的光纤传感器及传感阵列。     

机敏／智能土建结构中的执行器——作用,原理及发展趋势

阐述了机敏／智能土建结构中集成用执行器的作用与特点，从振动自适应的角度综述了机敏／智能土建结构中集成用典型执行器的工作原理与动力学特性，分析了目前的技术水平及应用前景，并指出了近期研究重点。     

碳纤维在道路工程中自诊断及电热性能研究进展

为了系统掌握国内外碳纤维道路工程功能特性的研究现状,对碳纤维材料在道路工程中的应用情况进行了调研,分析了不同类型碳纤维材料的用途及功能特性,为碳纤维的推广应用提供理论依据。调研结果表明:荷载作用下,碳纤维及其复合材料的电阻率与应变呈现出良好的规律性,力-电机敏特性明显,可用于结构病害预警;在路面结构中,将碳纤维材料应用于地热系统,能有效地提高路面结构温度,起到良好的融雪化冰作用。     

机敏材料—一种新型功能材料

一、引言 机敏材料是一种具有传感、施动、控制和智能的材料,可以起到传感、施动甚至反馈的功能。它可以制成机敏系统的重要元件,代替部分复杂而脆弱的电路元件系统,使之成为更可靠,更坚固,可在恶劣环境下使用的机敏设备。例如机敏机翼,可以根据大气压力和飞行速度来改变它的形状,使然料发挥更大的效用。外层空间的机敏构件和消振系统一起,可以补偿失重的影响,从而有效防止金属疲劳。海军舰艇和潜水艇的机敏外壳和推进系统可以检测出水流的噪声并消除,使敌方难以觉察。具有电     

碳纤维硫铝酸盐水泥基机敏复合材料

采用压制成型方法制备了碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料 ( Carbon Fiber Reinforced Sulphoaluminate Cement,简称CFRS ) 。用XRD和孔结构分析仪对复合材料的物相和孔径与孔体积的关系进行了分析,研究了不同碳纤维掺量对复合材料在单调压应力和循环压应力下的机敏性能的影响。XRD和孔结构分析研究结果表明,压制成形的试样水化14天硫铝酸盐水泥水化仍不完全,试样结构致密,孔隙率较小,孔径基本小于0.9μm;单调压应力下机敏测试性能表明,碳纤维掺量为0.3％和0.5％的CFRS试样电容变化率与压应力近似成线性关系,机敏性能较好;循环压应力下碳纤维掺量为0.7％的CFRS试样电容变化率与循环压应力成一一对应关系,表现出较好的机敏特性。      

碳纤维增强水泥复合材料的电导性能及其应用

研究了碳纤维增强水泥复合材料的电导性能, 用扫描电子显微镜(SEM ) 观察了材料产生电导渗流时的显微结构, 讨论了纤维掺量和纤维长度对电导性能的影响以及受载过程中材料电导率的变化规律。结果表明, 适当控制碳纤维的尺寸、含量, 可以明显提高材料的电导性能; 材料结构中存在电导渗流现象, 渗流阈值随受载过程而变化; 碳纤维增强水泥复合材料能够作为本征机敏材料, 反应试件受载时的应力应变关系。     

智能材料及其在建筑技术中的应用

<正>近些年,能在传感、处理和响应功能上模仿生命系统的智能材料引起了人们的广泛关注,与机敏材料相比较,智能材料更近于生命体系。智能材料能按照环境条件的转变,从而实现最佳适应效果。在建筑领域中,可以通过应用智能材料增强工程结构体系的安全、减轻构件质量,并降低了能量的消耗,提高系统的整体性能。图1为智能材料与普通材料的对比。一、智能材料概述智能材料的设计构思来源于模仿生物体的特征,目的是创造出类似     

光纤缠绕式应变传感器

研究了一种可用于机敏复合材料与结构状态监测的本征型强度调制光纤应变传感器,它由两根以上多模光纤相互缠绕绞合形成。分析了该传感器的应变传感原理,得到其既能测量拉应变、又能测量压应变的结论。传感器对应变的响应具有良好的线性和重复性,灵敏度高,无迟滞现象。对植入碳纤维/环氧复合材料内的光纤缠绕型应变传感器的实验结果与理论分析一致,表明该传感器是适合于机敏复合材料与结构状态监测的较为理想的光纤传感器。     

碳纤维水泥基材料的机敏特性研究

水泥基材料是一种高电阻率的惰性材料,通过掺入一定体积含量(0.2 vol%~1.2 vol%)的短切碳纤维,可显著提高其电导率。本文作者研究了碳纤维水泥基材料表观电导特性与其内部微观结构的关系,探讨了电阻率的变化与材料所受外部荷载的关联性。结果表明碳纤维水泥基材料具有实时诊断内部损伤的机敏性:当水泥基材料内部裂纹产生或扩展时,表现为材料电阻率上升;而当水泥基材料内部裂纹闭合时,其电阻率下降。碳纤维水泥基材料的电阻变化与所受荷载呈良好的线形关系;而不含碳纤维的普通水泥基材料在整个受荷过程中,其电导特性则无明显变化。碳纤维水泥基材料电导特性的变化反映了水泥基材料内部损伤状况丰富的信息,根据这一特性可以及时预报水泥基材料内部潜在的损伤状况,有效地防止灾难性的破坏。     

一种光纤机敏蒙皮系统

在简述作者提出了的种新型的光纤传感阵列及其信号处理的神经网络方法的基础上，给出了一种光纤机敏蒙皮系统的结构及功能，阐述与分析了系统实验的结果。     

复掺功能填料机敏混凝土的压阻响应

研究了碳纤维(CF)、镀铜钢纤维(SF)、多壁碳纳米管(MWCNTs)以及多层石墨烯纳米片(NGPs)等功能填料掺量对机敏混凝土28 d抗压强度、28 d电阻率及不同加载幅值与加载速率条件下压阻响应的影响.结果表明,CF与SF是影响机敏混凝土压阻性能的关键因素,掺入1.2％CF与4％SF时机敏混凝土的压阻响应尤为显著;当MWCNTs掺量大于0.5％ 时,机敏混凝土的电阻率与灵敏度均有所降低.与对比试样相比,掺0.03％N G Ps机敏混凝土力学强度提高了27％,电阻率降低了18％,灵敏度提高了5.66％.     

摩擦学机敏材料中的相变控制润滑剂

探讨了摩擦学机敏材料的核心部件聚乙烯基复合导电自润滑材料的制备工艺与电性能，不同方法制得的复合材料的电阻率与导电组分炭黑含量的关系亦表现出很大的差别，与干法相比，湿法电阻率较低，过滤区组分范围更宽。据此，确定出用作复合导电自润滑材料的炭黑含量宜大于３５％。但经实验得出可以自加热发生熔融相变的合适的炭黑含量为４０％，加入润滑剂后的成复合导电自润滑材料。     

磁致伸缩材料作动器在振动主动控制中的应用研究

磁致伸缩材料作动器是一种具有特色的机敏材料作动器。本文在自行研制Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄ作动器及其特性试验的基础上，研究该类作动器在主动隔振与主动吸振中的应用。文中提出并导出了多通道前馈控制的时延滤波—ｘＬＭＳ法，并就这种算法的收敛性进行进一步的讨论。     

机敏柔性机构振动控制方法研究

本文利用柔性连杆构件粘贴压电材料和粘弹性材料，研究了柔性机构振动智能控制的方法，导出了粘贴压电材料和粘弹性材料构件的有限元方程；并对具体柔性机构的振动响应控制进行了计算机数值仿真，结果表明：机敏柔性机构控制方法的控制效果明显优于传统的主动控制或动控制方法，且只需要较低的控制电压输入。     

机敏杆压电扭转驱动器／传感器优化布置

提出一种由薄壁杆、压电扭转驱动器、压电传感器组成的机敏杆,针对机敏杆扭转振动控制中驱动器/传感器优化配置问题,对机敏杆的扭转振动进行了深入的研究,采用拉格朗日方程和假设模态法推导了机敏杆系统的动力学方程,建立了系统的状态空间表达式.将机敏杆划分为若干个位置单元,选取主动控制器的最大耗能作为优化准则,运用遗传算法获得了压电扭转驱动器/传感器的最佳配置位置及最优反馈增益.结果表明:所获得的最优位置、反馈增益是合理的,将驱动器/传感器同位配置在最优位置并实施相应的闭环最优控制,主动控制器的耗能最大,并能有效抑制机敏杆的扭转振动.     

碳纤维/水泥基复合材料微观结构及机敏特性

以普通硅酸盐水泥为基体材料, 以碳纤维为功能组分, 采用压力成型法制备了碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC) 。用SEM 和孔结构分析仪对复合材料的微观结构进行了分析, 同时研究了其机敏特性。结果表明:较大成型压力制备的复合材料孔隙率明显低于较小成型压力制备的复合材料。不同成型压力制备的复合材料电阻率均随温度升高而呈先增大后减小的趋势。较小成型压力制备的CFRC , 其临界温度为75～100 ℃; 较大成型压力制备的CFRC , 其临界温度为100～120 ℃。循环载荷下, 碳纤维水泥基复合材料电阻的相对变化与载荷之间呈现明显的一一对应关系, 较大成型压力制备的CFRC 在每个循环过程中电阻相对变化的幅度明显大于较小成型压力制备的CFRC , 更适合应用于结构的实时、动态的健康监测和损伤评估。      

机敏复合材料及其损伤监测系统

机敏复合材料结构不仅具有复合材料的承载功能，还可通过埋在其中的传感器监测结构的工作状态，本文详细介绍了光纤传感器阵列和声发射传感器阵列两种损伤监测系统的工作有理及应用前景。     

摩擦学机敏材料中的相变控制润滑剂

探讨了摩擦学机敏材料的核心部件聚乙烯基复合导电自润滑材料的制备工艺与电性能，不同方法制得的复合材料的电阻率与导电组分炭黑含量的关系亦表现出很大的差别。与干法相比，湿法电阻率较低，而过渡区组分范围更宽。据此，确定出用作复合导电润滑材料的炭黑含量宜大于３５％（质量，不同），但经实验得出可以自加热发生熔融相变的合适的炭黑含 量为４０％，加入润滑剂后构成复合导电自润滑材料，通电加热，显示出快速、易控、热性     

二氧化钒金属—绝缘体相变机理同步辐射研究获新进展

智能节能机敏材料二氧化钒（VO2）具有对外界红外线进行感知和调控的特性,有望应用于建筑智能窗。自上世纪50年代以来,对VO2相变机理的研究一直成为凝聚态物理的研究热点。