智能陶瓷材料 的開發(fā)研究
智能陶瓷材料包括對環(huán)境敏感且能對環(huán)境變化作出靈敏反應(yīng)的材料，目前已成為材料科學(xué)及工程領(lǐng)域中研究的亮點。智能陶瓷將包括功能材料、驅(qū)動系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)結(jié)合的智能材料系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)。由于其綜合性功能的發(fā)揮，它可適時感知與響應(yīng)外界環(huán)境的變化，實現(xiàn)自測、自診斷、自修復(fù)、自適應(yīng)等諸多性能。用于智能陶瓷系統(tǒng)的材料與制品，已形成仿生聚合物、導(dǎo)電聚合物，電流變流體、光纖傳感系統(tǒng)、磁致伸縮材料、微電機系統(tǒng)、壓電及電致伸縮陶瓷，壓電聚合物、壓電陶瓷／聚合物復(fù)合材料，形狀記憶材料及聚合物等。其中功能陶瓷材料將是智能陶瓷及其器件進(jìn)行設(shè)計與發(fā)展使用的主要核心材料。
當(dāng)前有些功能陶瓷制品已具有智能化的功能、如半導(dǎo)體鈦酸鋇正溫度系數(shù)熱能電阻及氧化鋅變阻器，它們對于溫度和電壓已經(jīng)具備自身診斷、候補保護(hù)與自身修復(fù)的功能，可以使材料本身抵抗環(huán)境的突然變化，并可重復(fù)多次使用。在智能陶瓷系統(tǒng)中，壓電陶瓷是最重要的品類。由于壓電陶瓷具有機電、聲、光、熱、彈等多種功能及耦合效應(yīng)?？梢杂米鲏毫?、溫度、光等多種傳感器。壓電驅(qū)動器又具有位移控制精度高、響應(yīng)快、推動力大、驅(qū)動功率低和工作頻率寬等優(yōu)點。所以常使用壓電陶瓷材料用于結(jié)構(gòu)減震、控制震動，結(jié)構(gòu)破壞及有源消聲等?，F(xiàn)在已經(jīng)普及使用及正擬開發(fā)研制的壓電類智能陶瓷制品及材料系統(tǒng)如下：
（1）高級轎車減震裝置：利用正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)綜合研制成功智能減震器，具有識別路面并能自我調(diào)節(jié)的功能。可將粗糙路面形成的震動減到最低限度，提供乘車人員乘車的舒服感。整個感知與調(diào)節(jié)過程只需要20秒。另外，采用智能陶瓷材料制成的減震裝置還可以推廣應(yīng)用到精密加工的穩(wěn)固工作平臺等方面。
?。?）智能雨刷：由利用鈦酸鋇陶瓷的壓阻效應(yīng)制成智能陶瓷雨刷，可以自動感知雨量，自動將轎車擋風(fēng)玻璃上的雨刷調(diào)節(jié)到最佳速度。
?。?）有源消聲：主要使用于震動頻率低于500赫茲的消聲，系由壓電陶瓷拾音器、諧振器、模擬聲線圈和數(shù)字信號處理集成電路組成。
?。?）可以利于智能陶瓷材料開發(fā)智能安全系統(tǒng)與智能傳輸系統(tǒng)。
（5）熱釋電電壓變壓器：此產(chǎn)品由兩種或兩種以上功能陶瓷進(jìn)行組合后形成的新型復(fù)合陶瓷功能塊。它能夠產(chǎn)生一些新效應(yīng)亦稱組合功能效應(yīng)。
智能陶瓷材料的開發(fā)研究正處于剛剛興起時期，它的應(yīng)用將對汽車、造船、建筑、機械、家電、航天、國防等工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響，大大提高其智能與自動化的水平。
當(dāng)前有些功能陶瓷制品已具有智能化的功能、如半導(dǎo)體鈦酸鋇正溫度系數(shù)熱能電阻及氧化鋅變阻器，它們對于溫度和電壓已經(jīng)具備自身診斷、候補保護(hù)與自身修復(fù)的功能，可以使材料本身抵抗環(huán)境的突然變化，并可重復(fù)多次使用。在智能陶瓷系統(tǒng)中，壓電陶瓷是最重要的品類。由于壓電陶瓷具有機電、聲、光、熱、彈等多種功能及耦合效應(yīng)?？梢杂米鲏毫?、溫度、光等多種傳感器。壓電驅(qū)動器又具有位移控制精度高、響應(yīng)快、推動力大、驅(qū)動功率低和工作頻率寬等優(yōu)點。所以常使用壓電陶瓷材料用于結(jié)構(gòu)減震、控制震動，結(jié)構(gòu)破壞及有源消聲等?，F(xiàn)在已經(jīng)普及使用及正擬開發(fā)研制的壓電類智能陶瓷制品及材料系統(tǒng)如下：
（1）高級轎車減震裝置：利用正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)綜合研制成功智能減震器，具有識別路面并能自我調(diào)節(jié)的功能。可將粗糙路面形成的震動減到最低限度，提供乘車人員乘車的舒服感。整個感知與調(diào)節(jié)過程只需要20秒。另外，采用智能陶瓷材料制成的減震裝置還可以推廣應(yīng)用到精密加工的穩(wěn)固工作平臺等方面。
?。?）智能雨刷：由利用鈦酸鋇陶瓷的壓阻效應(yīng)制成智能陶瓷雨刷，可以自動感知雨量，自動將轎車擋風(fēng)玻璃上的雨刷調(diào)節(jié)到最佳速度。
?。?）有源消聲：主要使用于震動頻率低于500赫茲的消聲，系由壓電陶瓷拾音器、諧振器、模擬聲線圈和數(shù)字信號處理集成電路組成。
?。?）可以利于智能陶瓷材料開發(fā)智能安全系統(tǒng)與智能傳輸系統(tǒng)。
（5）熱釋電電壓變壓器：此產(chǎn)品由兩種或兩種以上功能陶瓷進(jìn)行組合后形成的新型復(fù)合陶瓷功能塊。它能夠產(chǎn)生一些新效應(yīng)亦稱組合功能效應(yīng)。
智能陶瓷材料的開發(fā)研究正處于剛剛興起時期，它的應(yīng)用將對汽車、造船、建筑、機械、家電、航天、國防等工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響，大大提高其智能與自動化的水平。
本文標(biāo)簽：智能陶瓷材料 的開發(fā)研究
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