1、智能材料基本概況,馮鴻博,1,2,1,什么是智能材料,3,1、什么是智能材料,智能材料：指能模仿生命系統(tǒng)，同時(shí)具有感知和響應(yīng)雙重功能的新型材料。智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計(jì)材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高科技發(fā)展的重要方向之一，將支持未來(lái)高科技的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化。,4,七大 功能,信息識(shí)別與積累功能,傳感功能,反饋功能,自診斷功能,響應(yīng)功能,自修復(fù)功能,自調(diào)整功能,新型人造皮膚，可以讓假肢人群有真實(shí)感知體驗(yàn)。,5,2、智能材料的發(fā)展,美國(guó)海軍發(fā)現(xiàn)磁致伸縮效應(yīng)，并運(yùn)用于聲納系統(tǒng),智能材料概念出現(xiàn)，稱為自適應(yīng)系統(tǒng)（

2、Adaptive system）,美國(guó)Gentex發(fā)現(xiàn)氧化物電致變色特性，并用于生產(chǎn)車用變色玻璃,美國(guó)陸軍研究工作室組織首屆智能材料、結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)專項(xiàng)研討會(huì),日本開(kāi)展對(duì)環(huán)境變化做出相應(yīng)應(yīng)對(duì)的智能型材料研究,多種溫度敏感材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，包括記憶金屬、溫度水凝膠和形狀記憶聚合物等。,1941年-1945年,20世紀(jì)50年代,20世紀(jì)80年代,1988年9月,1989年,1960s-至今,6,3、智能材料的分類及應(yīng)用,根據(jù)組成可分為金屬系、無(wú)機(jī)非金屬系和高分子系智能材料3種類型。 根據(jù)功能可分為對(duì)外界或內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變及光、熱、電、磁等感知功能的材料。,7,常見(jiàn)智能材料性質(zhì)特征及應(yīng)用,8,4、智能材

3、料的制備工藝,懸浮區(qū)熔法 用于制備晶體型壓電材料,單晶提拉法 用于制備晶體型壓電材料,物理氣相沉積法 用于制備陶瓷型壓電材料,9,2,產(chǎn)業(yè)鏈分析,10,5、智能材料的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu),上游,中游,下游,產(chǎn) 品,公 司,壓電材料 形狀記憶材料 電（磁）流變體 電（磁）致伸縮材料 光（電）致變色材料,紫光股份 有研硅股 福士陶瓷 日本富士鈦 日本古河電工,智能傳感器 溫度調(diào)節(jié)器 驅(qū)動(dòng)器 顯示器 壓電陶瓷,德國(guó)博世電動(dòng) 日本電氣公司 東金株式會(huì)社 村田制作所 ,終端消費(fèi)者 航天航空 汽車工程 醫(yī)療器械 機(jī)械工程 ,松下電器 樂(lè)普醫(yī)療 法國(guó)圣戈班 美國(guó)境泰 ,11,3,市場(chǎng)分析,12,6、全球智能材料的市場(chǎng)

4、規(guī)模分析,2014年全球智能材料的市場(chǎng)規(guī)模為260億美元，預(yù)計(jì)2019年的市場(chǎng)規(guī)模為422億美元，年復(fù)增長(zhǎng)率為10.2%。,13,智能材料市場(chǎng)可細(xì)分為四大模塊：電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、傳感器（探頭）和結(jié)構(gòu)材料。 電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器占據(jù)70%市場(chǎng)份額；第二大市場(chǎng)份額為傳感器，占16%。,6、全球智能材料的市場(chǎng)規(guī)模分析,14,消費(fèi)區(qū)域主要集中于亞太、美國(guó)和歐洲。亞太地區(qū)是最大的消費(fèi)市場(chǎng)，約占53%。,7、全球智能材料的消費(fèi)市場(chǎng),15,7、全球智能材料的消費(fèi)市場(chǎng),16,智能材料的應(yīng)用主要有電機(jī)、傳感器、功能材料和探頭等。 2014年全球電機(jī)市場(chǎng)占比71.0%，傳感器占比15.8%，結(jié)構(gòu)材料占比7.8%，探頭占5.2

5、%。 預(yù)計(jì)智能材料市場(chǎng)未來(lái)年增長(zhǎng)率為10.2%，其中結(jié)構(gòu)材料預(yù)計(jì)年均增長(zhǎng)率為13.6%。,8、全球智能材料的消費(fèi)結(jié)構(gòu),17,9、中國(guó)智能材料的市場(chǎng)情況估計(jì),政策支持 新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”重點(diǎn)產(chǎn)品目錄中包括銅基形狀記憶合金、稀土磁致伸縮材料、壓電材料、形狀記憶高分子材料等多種智能材料。 十三五規(guī)劃綱要將“重點(diǎn)新材料研發(fā)及應(yīng)用”名列第十位，形狀記憶合金、自修復(fù)材料等智能材料被列入其中。 中國(guó)制造2025提出：將大力開(kāi)發(fā)智能產(chǎn)品、智能材料，為集成電路、機(jī)器人、生物醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)發(fā)展提高支撐。 應(yīng)用需求 壓電晶體材料的市場(chǎng)需求將會(huì)隨著數(shù)碼、電子產(chǎn)品的發(fā)展而不斷增長(zhǎng)。,18,10、智能材料的技術(shù)分析,截止2014年10月，智能材料領(lǐng)域美國(guó)專利達(dá)1905件，其中亞太地區(qū)申請(qǐng)件數(shù)1215件，北美405件，歐洲190件，其余95件。,19,4,企業(yè)分析,20,11、智能材料的主要制造商,21,11、智能材料的主要制造商,22,11、行業(yè)展望,政策展望： 中國(guó)制造2025提出：將大力開(kāi)發(fā)智能產(chǎn)品、智能材料，為集成電路、機(jī)器人、生物醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)發(fā)展提高支撐。 重點(diǎn)研究方向 智能材料概念設(shè)計(jì)的仿生學(xué)理論研究 材料智