2023智能材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用行業(yè)分析

• 黃文玉 2023年6月19日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 674 39
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智能材料(Intelligent material)，是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當(dāng)處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料。

智能材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

智能材料(Intelligent material)，是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當(dāng)處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料。智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來高技術(shù)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，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化。

科學(xué)家預(yù)言，智能材料的研制和大規(guī)模應(yīng)用將導(dǎo)致材料科學(xué)發(fā)展的重大革命。一般說來，智能材料有七大功能，即傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應(yīng)功能、自診斷能力、自修復(fù)能力和自適應(yīng)能力。

智能材料還沒有統(tǒng)一的定義。不過，現(xiàn)有的智能材料的多種定義仍然是大同小異。大體來說，智能材料就是指具有感知環(huán)境(包括內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境)刺激，對之進(jìn)行分析、處理、判斷，并采取一定的措施進(jìn)行適度響應(yīng)的智能特征的材料。具體來說，智能材料需具備以下內(nèi)涵：(1)具有感知功能，能夠檢測并且可以識別外界(或者內(nèi)部)的刺激強度，如電，光，熱，應(yīng)力，應(yīng)變，化學(xué)，核輻射等;(2)具有驅(qū)動功能，能夠響應(yīng)外界變化;(3)能夠按照設(shè)定的方式選擇和控制響應(yīng);(4)反應(yīng)比較靈敏,及時和恰當(dāng);(5)當(dāng)外部刺激消除后,能夠迅速恢復(fù)到原始狀態(tài)。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年智能材料行業(yè)深度分析及投資價值研究咨詢報告》顯示：

作為一種新型材料，一般認(rèn)為，智能材料由傳感器或敏感元件等與傳統(tǒng)材料結(jié)合而成。這種材料可以自我發(fā)現(xiàn)故障，自我修復(fù)，并根據(jù)實際情況作出優(yōu)化反應(yīng)，發(fā)揮控制功能。 智能材料可分為兩大類：

(1)嵌入式智能材料，又稱智能材料結(jié)構(gòu)或智能材料系統(tǒng)。在基體材料中，嵌入具有傳感、動作和處理功能的三種原始材料。傳感元件采集和檢測外界環(huán)境給予的信息，控制處理器指揮和激勵驅(qū)動元件，執(zhí)行相應(yīng)的動作。

(2)有些材料微觀結(jié)構(gòu)本身就具有智能功能，能夠隨著環(huán)境和時間的變化改變自己的性能，如自濾玻璃、受輻射時性能自衰減的Inp半導(dǎo)體等。

智能材料行業(yè)實際應(yīng)用分析

建筑方面

科學(xué)家正集中力量研制使橋梁、高大的建筑設(shè)施以及地下管道等能自診其“健康”狀況，并能自行“醫(yī)治疾病”的材料。英國科學(xué)家已開發(fā)出了兩種“自愈合”纖維。這兩種纖維能分別感知混凝土中的裂紋和鋼筋的腐蝕，并能自動粘合混凝土的裂紋或阻止鋼筋的腐蝕。粘合裂紋的纖維是用玻璃絲和聚丙烯制成的多孔狀中空纖維，將其摻入混凝土中后，在混凝土過度撓曲時，它會被撕裂，從而釋放出一些化學(xué)物質(zhì)，來充填和粘合混凝土中的裂縫。防腐蝕纖維則被包在鋼筋周圍。當(dāng)鋼筋周圍的酸度達(dá)到一定值時，纖維的涂層就會溶解，從纖維中釋放出能阻止混凝土中的鋼筋被腐蝕的物質(zhì)。

飛機制造方面

科學(xué)家正在研制具有如下功能的智能材料：當(dāng)飛機在飛行中遇到渦流或猛烈的逆風(fēng)時，機翼中的智能材料能迅速變形，并帶動機翼改變形狀，從而消除渦流或逆風(fēng)的影響，使飛機仍能平穩(wěn)地飛行?？蛇M(jìn)行損傷評估和壽命預(yù)測的飛機自診斷監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可自行判斷突然的結(jié)構(gòu)損傷和累積損傷，根據(jù)飛行經(jīng)歷和損傷數(shù)據(jù)預(yù)計飛機結(jié)構(gòu)的壽命，從而在保證安全的情況下，大大減少停飛檢修次數(shù)和常規(guī)維護費用，使商業(yè)飛機能獲得可觀的經(jīng)濟效益。此外，還有人設(shè)想用智能材料制成涂料，涂在機身和機翼上，當(dāng)機身或機翼內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力時，涂料會改變顏色，以此警告。

醫(yī)療方面

智能材料和結(jié)構(gòu)可用來制造無需馬達(dá)控制并有觸覺響應(yīng)的假肢。這些假肢可模仿人體肌肉的平滑運動，利用其可控的形狀回復(fù)作用力，靈巧地抓起易碎物體，如盛滿水的紙杯等。藥物自動投放系統(tǒng)也是智能材料一顯身手的領(lǐng)地。日本推出了一種能根據(jù)血液中的葡萄糖濃度而擴張和收縮的聚合物。葡萄糖濃度低時，聚合物條帶會縮成小球，葡萄糖濃度高時，小球會伸展成帶。借助于這一特性，這種聚合物可制成人造胰細(xì)胞。將用這種聚合物包封的胰島素小球，注入糖尿病患者的血液中，小球就可以模擬胰細(xì)胞工作。血液中的血糖濃度高時，小球釋放出胰島素，血糖濃度低時，胰島素被密封。這樣，病人血糖濃度就會始終保持在正常的水平上。

北京交通大學(xué)中國高端制造業(yè)研究中心執(zhí)行主任朱明皓認(rèn)為，以智能制造裝備、先進(jìn)材料、新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)等為代表的產(chǎn)業(yè)項目具有引領(lǐng)帶動性強、整合效應(yīng)突出等特征，多地加快部署一批“補鏈”“強鏈”項目，將吸引更多人才、資金等要素集聚，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈落地和創(chuàng)新環(huán)節(jié)突破，塑造產(chǎn)業(yè)發(fā)展新優(yōu)勢。

新買的包可以變換顏色，不小心刮破的衣服能像皮膚一樣愈合，車漆剮蹭后澆點水就嶄新如初……這些科幻電影般的場景正以肉眼可見的速度成為現(xiàn)實。2022年，天津大學(xué)封偉教授團隊成功研發(fā)新型智能材料。這種新材料很“聰明”，不僅能變色，還有形狀記憶和自愈合功能。該研究得到國家自然科學(xué)基金委資助，已當(dāng)選國際權(quán)威期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》封面文章。

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  2023-2028年智能材料行業(yè)深度分析及投資價值研究咨詢報告

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