智能材料欧洲杯足球竞彩

主题

背景

“愚蠢的”材料欧洲杯足球竞彩

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智能材料的应用欧洲杯足球竞彩

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机电一体化

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在原子级别

未来

背景

直到相对近代,大多数技术发展时期都与材料使用的变化有关(如石器、青铜和铁器时代)。欧洲杯足球竞彩近年来,许多方面的技术变革的驱动力已转向信息技术。不起眼的微处理器将智能植入日常家用电器的方式充分说明了这一点。然而,需要注意的是,it时代并没有让工程材料保持原状,设计师材料与信息存储和处理能力之间的融合导致了工程材料和结构的新家族。欧洲杯足球竞彩

“愚蠢的材料欧洲杯足球竞彩”

最熟悉的工程材料和结构,直到最近一直“哑巴”。欧洲杯足球竞彩他们一直在预处理和/或设计只提供一组有限的对外界刺激的反应。这种反应通常是非最佳任何单一的一组条件,而是“优化”最佳满足的到其上的材料或结构可被暴露方案的范围内。例如,飞机的翅膀应该是起飞和着陆,快速和慢速巡航等。然而,尽管优化通过使用附加升力面的,我们从中看到部署这些结构的局部剪裁每个客机方法机场,这样的工程部件不完全对任何一组的飞行条件进行了优化。

类似地,诸如玻璃和碳纤维增强塑料的先进复合材料,这些塑料通常被认为是最柔软的工程材料,因为它们的性质(包括强度和刚度)可以根据其最终应用程序的要求来定制,只能量身定制欧洲杯足球竞彩单一的属性组合。

仿生学

“愚蠢”的材料欧洲杯足球竞彩和结构与自然界相比,动物和植物具有明确的能力实时适应环境的能力。仿生领域,其着眼于从生物材料和结构工程设计的概念抽取,有很多东西要教给我们对未来的人造材料的设计。欧洲杯足球竞彩平衡过程是一个真正的“智能”或智能响应,允许在工程术语中,柔性结构实时适应其形式以最小化外力的影响,从而避免灾难性的崩溃。

自然界充满了类似的性质,包括植物实时适应它们的形状的能力(例如,允许叶面沿阳光的方向遵循阳光),跛行(基本上通过结构的负载路径的实时变化为了避免受损区域的过载),反射到热量和疼痛。自然系统欧洲杯足球竞彩中涉及的材料和结构具有感知其环境的能力,处理此数据并响应。它们是真正的“智能”或智能化,集成了具有结构工程和行动或运动的信息技术。

智能材料的应用欧洲杯足球竞彩

在人造世界中,这种材料和结构有很多可能性。欧洲杯足球竞彩工程结构可以在它们的性能范围和结构极限下运行,而不必担心超过这两个极限。这些结构还可以为维护工程师提供完整的性能历史报告,以及缺陷的位置,同时有能力抵消不必要的或潜在的危险条件,如过度振动,并影响自我修复。科学技术预见计划办公室(Of欧洲杯线上买球fice of Science and Technology Foresight Programme)表示,“智能材料……欧洲杯足球竞彩将会有越来越多的应用(和)这一领域的基础科学……欧洲杯线上买球必须维持在一个有助于实现技术目标的标准”,这意味着智能材料和结构必须以迄今为止无法实现的效率解决工程问题,并为新的创造财富的产品提供机会。欧洲杯足球竞彩

在航空航天智欧洲杯足球竞彩能材料

一些材料和欧洲杯足球竞彩结构可以被称为“感性”的设备。这些都是可以感知他们的环境,并产生对健康和使用监测系统(HUMS)使用的数据结构。迄今为止HUMS最完善的应用在航空航天领域,如飞机的检查区域。

像英国航空公司这样的航空公司需要超过1000名员工为他们的747飞机进行广泛的日常、坡道、中间和主要检查,以监控机队的健康和使用情况。常规检查包括在大约12页密密的检查标题下执行的几十项任务。匝道检查每10天增加到1个月,机库检查每3个月,“交叉检查”每15个月,主要检查每24000飞行小时。除了人力资源,机库检查要求飞机停飞24小时,交叉检查需要10天,主要检查需要5周。这种安全监控的费用是巨大的。

从“感性结构”构成的飞机可以自我监控其性能超越,目前的数据记录的水平,并提供地勤人员与增强的健康和使用监控。这将尽量减少与HUMS相关的费用,并允许需要人工干预之前这种飞机为更多小时飞行。

土木工程中的欧洲杯足球竞彩智能材料

然而,“性感结构”不必限于诸如飞机的高科技应用。它们可用于监测土木工程结构以评估耐用性。监测桥梁的当前和长期行为将导致其生命中的安全性提高,因为它将在次要修理的阶段提供结构问题的早期警告,其中较小的维修将增强耐用性,并且与结构康复结合使用时,可以使用安全监控超出其原始设计生活的结构。这将通过降低前期建设成本(自智能结构允许初始设计中的安全因子减少)来影响这种结构的生命成本,并且通过延长结构的安全寿命。“肉欲”材料和结构也欧洲杯足球竞彩具有广泛的潜在的国内应用,如食品包装中,用于监测安全储存和烹饪。

上面的例子只涉及“感官”结构。然而,智能材料和结构提供了结构欧洲杯足球竞彩不仅能感知而且能适应环境的可能性。这种自适应材料和结构受益于前欧洲杯足球竞彩面强调的感官方面,但除此之外,还具有移动、振动和显示多种其他实时响应的能力。

这种自适应材料和结构的潜在应用范围从控制飞机机翼的空气弹性形式,从而最大限度地减欧洲杯足球竞彩少阻力和提高操作效率,到轻量化结构(如卫星)的振动控制,以及火车上的动力接收受电弓。家庭环境也是此类材料和结构的潜在市场,座椅、家用电器和其他产品的触摸敏感材料也有可能。欧洲杯足球竞彩这些概念可能看起来“天马行空”,但当你读到这篇文章时,有些可能已经接近商业化。

MEChatronics

方法从机电一体化(本质上是机械/电子混合系统)的使用到真正智能材料的开发,其中传感和驱动发生在原子或分子水平。欧洲杯足球竞彩机械电子方法与已经存在的系统如ABS和道路车辆的主动平顺控制很相似,这种方法已经被用于日本高层建筑的振动控制。然而,在真正的智能结构中,传感和驱动的集成通常比纯机械电子系统更大,所需的功能集成在结构材料本身。这种结构被比作弗兰肯斯坦的怪物,因为独立的传感器和驱动器被集成(或螺栓)在一种结构材料中,但材料本身并不智能。欧洲杯足球竞彩例如,用于监测桥梁、水坝和飞机荷载历史和损伤积累的光纤传感器传感结构,以及用于实时振动和形状控制的新型压电陶瓷、电致伸缩、磁致伸缩和形状记忆驱动器的自适应结构。

肯材料欧洲杯足球竞彩

“机电一体化”智能结构已经证明了这项技术的能力,而且提高了导致系统的复杂性的重要问题。这些智能结构包含不同材料的多个,并且在感性结构的情况下会产生大量的数据。欧洲杯足球竞彩This increase in complexity has been described by Hiroaki Yanagida as the ‘spaghetti syndrome’, and has led to the proposal for an alternative type of smart structure based on the concept of ken materials (the Chinese characters meaning wisdom, structure, monitoring, integration and benignity being pronounced ken in the Japanese language). Such structures would move functional integration into the constituent engineering materials themselves.

肯材料的几个实际例子目前存在,尽管基于该概念的结构复合材料已欧洲杯足球竞彩经在日本开发。这是一个碳和玻璃纤维增​​强混凝土,其能够监控混凝土结构仅使用结构增强纤维,由此降低了系统的复杂性。

在原子级别

最终的整合是一个超越肯材料的水平,功能性发生在微观结构或原子和分子尺度。欧洲杯足球竞彩这就产生了通常所说的“智能材料”。目前,真正的智能材料的例子很少,尽管这种材料的功能可以欧洲杯足球竞彩用我们熟悉的光致变色玻璃来说明。这种眼镜有内置的感应和反应,但对一个刺激只有一个反应。

未来

真正的智能材料在原子尺度上的发展还有一段路要走,虽然有利的技欧洲杯足球竞彩术正在开发中。这些需要纳米技术(与材料和工艺在纳米尺度相关联的技术,10的新颖方面欧洲杯足球竞彩-9m)和新发展形状化学科学。欧洲杯线上买球

在世界范围内,人们正在努力开发智能材料和结构。欧洲杯足球竞彩这种系统的技术效益已经开始确定,从空间和航空航天到土木工程和国内产品的广泛应用的示范正在建造中。在许多此类应用中,此类系统的成本效益分析还有待充分论证。

英国科学和技术办公室的远见计欧洲杯线上买球划已将这些系统视为未来的战略技术,通过开发迄今为止未知的产品,并在广泛的工业部门提高现有产品的性能,具有相当大的创造财富的潜力。

工程材料和结构的概念是响应他们的环境,包括他们的人类主欧洲杯足球竞彩人,是一个有点陌生的概念。因此,不仅要处理这些材料和结构所涉的技术和财政问题,而且还要处理与公众理解和接受有关的问题。欧洲杯足球竞彩

雅吉达哲学的Ken材料的核心是如此概念。欧洲杯足球竞彩这是一般公众理解和“自己”技术的“技术民主”。技术民主只能通过教育和曝光公众到这些技术。然而,这种智能材料和结构的普遍接受情况实际上比与其发展相关的一些技术障碍更困难。欧洲杯足球竞彩

主要作者:崖朋友

来源:摘自《材料世界》,第4卷,第16欧洲杯足球竞彩-18页,1996,“智能材料:新兴技术”

有关此来源的更多信息,请访问材料研究所欧洲杯足球竞彩

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