电流变体特性及电流变体应用器件的进展

本文详细评述了电流变体(ERF)材料的组成、工作机理及其流变力学性能,提出以Bingham塑性体来近似描述电流变体的流变特性,综述了电流变体在智能材料、汽车离合器、液压阀门等器件中的应用,给出了含电流变体的双层智能复合材料梁单层、双层加电状态对其振动特性的影响,设计了含电流变体的主动控制式减振器,并对其在外加电场作用下的减振性能进行了评价。     

Constitutive model for shape memory alloy torsion actuator

Shape memory alloy ( SMA) torsion actuator is one of the key approaches realizing adaptive wings in airplanes. In this paper,the actuator is made up of SMA wires and a thin-walled tube,in which the SMA wires are twisted and affixed around the surface of the tube at an angle referenced to the center axis of the tube. A thermo-mechanical constitutive model is developed to predict the thermo-mechanical behaviors of the SMA torsion actuator based on the knowledge of solid mechanics. The relationship between the torsion-angle and tem- perature is numerically calculated by using the thermo-mechanical constitutive model coupled with the SMA phase transformation model developed by Zhou and Yoon. The numerical results are compared with the relative experimental results finished by Xiong and Shen. Influences of the twist-angle of SMA wires and geometrical factors on the primary actuation performances of the SMA torsion actuator are also numerically investigated based on the thermo-mechanical constitutive model coupled with the SMA phase transformation model developed by Zhou and Yoon. Results show that the thermo-mechanical constitutive model can well predict the thermo-mechanical behaviors of the SMA torsion actuator.     

生物活性聚合物及其复合材料在骨组织工程中的应用进展

骨是世界上第二大需要移植的组织,每年至少有400万次手术使用骨移植物和骨代替材料。传统的治疗方法的局限性影响了当前的治疗选择,并且由于创伤、癌症、感染和关节炎引起的骨缺损现象不断增加,在临床治疗中对骨移植物的需求也持续上升。自体移植物和异体移植物是临床治疗骨缺损的常用方法,而慢性炎症、疾病传播和免疫排斥反应的发生阻碍了其发展。此外,金属材料支架也是最常用的植入物,然而同样存在着诸如应力屏蔽、感染和炎症等问题导致研究工作者期待新材料支架来代替它。因此,开发具有生物活性且能自适应展开填充的三维支架以促进骨骼再生已成为骨组织工程的重点关注领域。近年来,包括4D打印形状记忆材料的制造方法已被用于创造替代传统骨移植的新方法。本文主要综述了传统聚合物材料和新型形状记忆聚合物材料的种类、支架的主要制造方法、机械性能、生物相容性以及在骨组织工程领域中的最新用途,并总结了骨组织工程中4D打印技术的重要性、当前面临的挑战和未来的发展方向。     

智能软聚合物及其航空航天领域应用

智能软材料针对外界的刺激(如温度、电场、光、磁场等等)能够产生不同程度的形变而体现出活性.作为新型智能软活性聚合物材料的代表,形状记忆聚合物和电致活性聚合物主动软材料日益显示出巨大的应用前景.本文综述了形状记忆聚合物及其复合材料以及驱动方法,形状记忆聚合物智能材料在航天领域的应用,介电弹性体材料及其复合材料,介电弹性体材料的理论研究进展,介电弹性体材料在航空航天领域的应用.     

电流变体器件设计及其影响因素

本文综述了电流变体的基本特性及工作机理，并针对电流变体器件设计中需处理大量数据的问题，综述了影响其设计的主要因素，即不加电场时ＥＲ流体的粘度，加电场时的ＥＲ流体的过剪切应力及电流密度，讨论了一些简化的公式及其用于ＥＲ器件设计中的适用性。     

智能材料系统与结构的研究进展

智能材料系统与结构的研究是当今材料科学界研究的热点之一,它是控制系统与传统的结构材料或功能材料相结合的产物。本文介绍了智能材料系统与结构的研究现状,对其主要的组成部分—传感器、作动器、控制器、通信网络分别做了详细的描述。具体介绍了各个组成部分的代表性材料,如作为传感器的光纤、压电材料,作为作动器的电（磁） 流变体、形状记忆合金、电（ 磁） 致伸缩材料等,并对这些材料的典型性质与它们在智能材料系统与结构所承担的功能作了详细地说明。同时也介绍了智能材料系统与结构各组成部分的宏观集成与微观集成两种构想。     

智能复合材料结构的主动振动控制

本文提出应用电流变体(Electro-Rheological Fluids)材料作为复合材料结构振动主动控制的材料,针对含电流变体材料的智能复合材料悬臂梁,进行了振动的主动控制,测试了智能复合材料悬臂梁在外加电场作用下,弹性模量、衰减系数、固有频率等振动特性的变化,同时,针对不同的梁材料,给出了材料变化对梁振动控制的影响.     

纤维增强形状记忆聚合物复合材料及其航天应用

形状记忆聚合物(SMP)是一种能够保持临时形状,并在外界刺激下自发回复到其初始形状的智能材料,具有高形状固定率、高形状回复率、转变温度可调、变形能力强、质量轻等优点,但其应用受到响应方式单一和承载能力差的限制,通过向聚合物中添加功能颗粒或增强纤维制成形状记忆聚合物复合材料(SMPC),可有效解决这一问题。首先介绍了SMP形状记忆效应的原理,然后阐述了纤维增强型SMPC有限变形过程中纤维的微屈曲行为。最后对可变形结构在航天领域的应用进行了论述。      

基于电流变智能材料的触觉显示器

设计了一种基于电流变液的触觉显示器,并对该触觉显示器的触摸敏感性进行了研究.该显示器具有5×5个显示单元,其表面是一层导电弹性薄膜,作为电极为电流变液提供电场.对该触觉显示器的表面触摸力响应实验研究表明,该触觉显示器显示能力持久且具有良好的重复使用性.通过监测通过电流变液层的电流变化,可以有效地探测出施加于触觉显示器表面的外力的变化.这个结果对进一步将该触觉显示器改造成兼具传感与作动功能于一体的新型阵列式触觉显示器具有极大的意义.     

形状记忆聚合物在柔性光/电子器件领域的发展与挑战

随着柔性光/电子技术的不断发展,人们对下一代柔性光/电子器件提出了新的要求。刺激响应型材料尤其是形状记忆聚合物（Shape memory polymer,SMP）近年来得到了广泛的关注与发展。将SMP与柔性光/电子结合不仅能够赋予柔性光/电子器件形状记忆功能,而且还能极大拓展柔性光/电子器件的功能性和应用范围。本文首先综述了使用SMP基板赋予柔性光/电子器件形状记忆功能的SMP种类、驱动方法、制备技术及应用领域;其次综述了具有显著优势的4D打印技术打印的三维SMP结构器件的种类、所使用的SMP原材料、驱动方法及应用领域;最后展望了形状记忆柔性光/电子器件未来发展方向和遇到的挑战。