第一章智能材料的崛起：背景與趨勢第二章形狀記憶合金：力學與熱學協(xié)同響應第三章電活性聚合物：介電-力學耦合機制第四章介電彈性體：高儲能密度與低驅動電壓第五章液晶與相變材料：溫控顯示與熱管理第六章自修復材料：損傷感知與主動修復01第一章智能材料的崛起：背景與趨勢智能材料的定義與興起歷史背景技術驅動因素應用場景20世紀90年代：智能材料的概念提出與初步應用納米技術、生物醫(yī)學工程和人工智能的推動作用航空航天、醫(yī)療健康、建筑節(jié)能等領域的廣泛應用智能材料的歷史演進19世紀：初步發(fā)現(xiàn)1950年代：概念提出1980年代：技術突破科學家們發(fā)現(xiàn)某些材料在外場作用下會改變物理性質WalterFlügge首次提出“刺激-響應”材料概念美國宇航局開發(fā)“記憶金屬”鎳鈦合金，用于航天器熱控系統(tǒng)智能材料的技術驅動因素納米制造技術生物仿生學物聯(lián)網集成美國斯坦福大學利用原子層沉積法制備超薄響應膜，響應時間縮短至微秒級哈佛大學受肌肉纖維啟發(fā)設計的人工肌肉材料，輸出功率達自然肌肉的90%德國西門子開發(fā)的“智能水泥”，內置傳感器可實時監(jiān)測結構應力智能材料的應用場景航空航天醫(yī)療健康建筑節(jié)能波音787夢想飛機大量使用形狀記憶合金（SMA）調節(jié)機翼結構，每年節(jié)省燃料約1.2億美元日本東京大學在2022年開發(fā)出新型自修復混凝土，可在裂縫處自動填充，顯著延長橋梁壽命30%波音787夢想飛機大量使用形狀記憶合金（SMA）調節(jié)機翼結構，每年節(jié)省燃料約1.2億美元02第二章形狀記憶合金：力學與熱學協(xié)同響應形狀記憶合金（SMA）：原理與興起形狀記憶效應美國宇航局的首次報道新型銅鋁鈧合金在低溫變形后，加熱至相變溫度會發(fā)生“偽彈性”或“超彈性行為”，恢復原形狀1960年代首次報道鎳鈦合金的形狀記憶效應，用于衛(wèi)星天線展開新型銅鋁鈧合金（CuAlSc）的恢復應力可達800MPa，是鎳鈦合金的2倍形狀記憶合金的歷史演進19世紀：初步發(fā)現(xiàn)1950年代：概念提出1980年代：技術突破科學家們發(fā)現(xiàn)某些材料在外場作用下會改變物理性質WalterFlügge首次提出“刺激-響應”材料概念美國宇航局開發(fā)“記憶金屬”鎳鈦合金，用于航天器熱控系統(tǒng)形狀記憶合金的技術驅動因素納米制造技術生物仿生學物聯(lián)網集成美國斯坦福大學利用原子層沉積法制備超薄響應膜，響應時間縮短至微秒級哈佛大學受肌肉纖維啟發(fā)設計的人工肌肉材料，輸出功率達自然肌肉的90%德國西門子開發(fā)的“智能水泥”，內置傳感器可實時監(jiān)測結構應力03第三章電活性聚合物：介電-力學耦合機制電活性聚合物（EAP）：定義與分類電活性聚合物（EAP）的定義美國賓夕法尼亞大學的貢獻2023年全球LC市場規(guī)模分子排列有序但整體流動，可通過電場、磁場或溫度改變光學狀態(tài)在1970年代開發(fā)出扭曲向列（TN）型液晶，奠定現(xiàn)代顯示技術基礎2023年全球LC市場規(guī)模達250億美元，其中柔性LC占比35%，預計2026年將突破50%電活性聚合物的分類扭曲向列（TN）型液晶柔性液晶量子點LC美國賓夕法尼亞大學在1970年代開發(fā)出扭曲向列（TN）型液晶，奠定現(xiàn)代顯示技術基礎2023年全球LC市場規(guī)模達250億美元，其中柔性LC占比35%，預計2026年將突破50%三星QLED電視采用的“量子點LC”技術，色彩準確度達99%NTSC04第四章介電彈性體：高儲能密度與低驅動電壓介電彈性體（DE）：定義與機制介電彈性體（DE）的定義美國宇航局的首次報道新型銅鋁鈧合金能夠感知外部刺激（如溫度、光照、應力等）并作出可預測響應的材料1960年代首次報道鎳鈦合金的形狀記憶效應，用于衛(wèi)星天線展開新型銅鋁鈧合金（CuAlSc）的恢復應力可達800MPa，是鎳鈦合金的2倍介電彈性體的歷史演進19世紀：初步發(fā)現(xiàn)1950年代：概念提出1980年代：技術突破科學家們發(fā)現(xiàn)某些材料在外場作用下會改變物理性質WalterFlügge首次提出“刺激-響應”材料概念美國宇航局開發(fā)“記憶金屬”鎳鈦合金，用于航天器熱控系統(tǒng)05第五章液晶與相變材料：溫控顯示與熱管理液晶材料：動態(tài)光學調控液晶（LC）的定義美國賓夕法尼亞大學的貢獻2023年全球LC市場規(guī)模分子排列有序但整體流動，可通過電場、磁場或溫度改變光學狀態(tài)在1970年代開發(fā)出扭曲向列（TN）型液晶，奠定現(xiàn)代顯示技術基礎2023年全球LC市場規(guī)模達250億美元，其中柔性LC占比35%，預計2026年將突破50%06第