智能材料

摘要： 背景:由于人体的血管形态复杂多样,现已应用于临床中的可操纵导管的手柄与尖端之间由于力的传导不断衰弱使尖端变形常达不到外科医生的预期,这给手术增加了难度。如何在手术中实现可操纵导管尖端快速且精准地变形一直备受外科医生的关注。近年来,随着智能材料的飞速发展,这使在体外远程控制导管尖端变形成为了可能。目的:综述近年来介入治疗中可操纵导管系统的应用进展,以期为可操纵导管系统未来的发展提供有价值的参考。方法:在Web of Science、PubMed、中国知网及万方数据库进行文章检索,文献发表时间为1995-2021年。对比纳入与排除标准将所有文章进行初筛,最终纳入41篇文章进行综述。根据可操纵导管的变形机制,对手动操纵导管系统、磁驱动导管系统以及软材料驱动导管系统的功能特点及临床应用进行总结。结果与结论:①可操纵导管系统的变形机制多种多样,其中手动操纵导管尖端通过远端手柄来操作,使力沿着操纵杆进行传导从而达到尖端的变形;磁驱动导管主要通过在导管尖端加入可通电流的磁铁部分或者计算机控制的永磁体从而在患者体内产生磁场来达到尖端的变形;软材料则通过一些刺激如电或温度等来实现导管尖端变形。②目前手动操纵导管以及磁驱动导管在介入治疗中较为常见,但手动操纵导管因其难以很好的控制以及缺少定位精度给外科医生增加了手术难度,而磁驱动导管(机器人导管系统)因其昂贵的手术费用不能应用于所有患者,因此开发出一类既廉价又可以精准变形的可操纵导管是很有必要的。③形状记忆聚合物类材料价格低廉并且较之前应用于导管的材料有更好的生物相容性以及它们可通过简单的编程在一些适宜人体的刺激条件下(如温度、湿度、磁场和光等)就可进行精准的变形,有较好的医学应用前景。

摘要： 自然界广泛利用能量耗散自组装过程来构筑处于非平衡态的有序组装结构,并实现与组装状态相关的特定功能.受此启发,通过小分子构筑基元在外部输入能量的驱动下进行耗散自组装可以获得具有自适应性、自复制等独特性能的超分子组装智能材料.综述了近年来发展的3类以化学燃料驱动的耗散超分子自组装体系的构筑策略,并展示了所获得的瞬时超分子组装材料的应用,最后对这一研究领域的挑战和机遇作一总结.

摘要： 背景:随着科技的不断发展3D生物打印已经成为组织工程学的重点研究领域,然而目前仍存在一些局限性无法解决。4D生物打印是最新兴起的一种技术,它成为了组织工程下一代的主要解决手段。目的:根据不同形状转变原理而分别介绍4D生物打印的材料和方式,探讨4D生物打印在组织工程中的应用以及目前面临的挑战。方法:以"4D bioprinting,4D biofabriation,printing,smart materials,smart scaffold,shape memory polymers,tissue engineering"或"4D生物打印,4D生物制造,打印,智能材料,智能支架,形状记忆聚合物,组织工程"等作为检索词,应用互联网在CNKI、PubM ed、SCIE数据库检索2016-01-01/2021-01-01发表的相关文献共127篇,经过第一作者筛除并追加收录优质参考文献,共纳入106篇文章进行综述分析。结果与结论:(1)4D生物打印是最新兴起的一种技术,它将时间的概念和3D生物打印相结合作为第四维度,4D生物打印能够制造复杂的具有功能性的结构;(2)它可以通过使用智能材料制作动态的三维生物结构,这些结构可以在各种刺激下改变形状;(3)印刷细胞结构的功能转变和成熟也被认为是4D生物打印其中的一种形式;(4)该技术为组织工程提供了前所未有的潜力,虽然该技术在生物医学领域备受瞩目,但由于其尚处于兴起阶段,若想实现临床应用还需要更多的研究和发展。

摘要： 背景:随着科技的不断发展3D生物打印已经成为组织工程学的重点研究领域,然而目前仍存在一些局限性无法解决.4D生物打印是最新兴起的一种技术,它成为了组织工程下一代的主要解决手段.目的:根据不同形状转变原理而分别介绍4D生物打印的材料和方式,探讨4D生物打印在组织工程中的应用以及目前面临的挑战.方法:以"4D bioprinting,4D biofabriation,printing,smart materials,smart scaffold,shape memory polymers,tissue engineering"或"4D生物打印,4D生物制造,打印,智能材料,智能支架,形状记忆聚合物,组织工程"等作为检索词,应用互联网在CNKI、PubMed、SCIE数据库检索2016-01-01/2021-01-01发表的相关文献共127篇,经过第一作者筛除并追加收录优质参考文献,共纳入106篇文章进行综述分析.结果 与结论:①4D生物打印是最新兴起的一种技术,它将时间的概念和3D生物打印相结合作为第四维度,4D生物打印能够制造复杂的具有功能性的结构;②它可以通过使用智能材料制作动态的三维生物结构,这些结构可以在各种刺激下改变形状;③印刷细胞结构的功能转变和成熟也被认为是4D生物打印其中的一种形式;④该技术为组织工程提供了前所未有的潜力,虽然该技术在生物医学领域备受瞩目,但由于其尚处于兴起阶段,若想实现临床应用还需要更多的研究和发展.

摘要： 文章阐述了智能服装材料的概况及其在服装设计中的设计原则及应用领域,并将热敏变色材料应用于日常裙装,设计了3款温度达到30°C时即会变色的服装,赋予一件服装多种视觉效果,为相关工作提供参考。

摘要： 通过对当前国内外具有初级智能特点的钻井液技术研究现状的系统总结,阐述了可变密度、盐响应、可逆转乳化、恒流变、形状记忆防漏堵漏、智能保护油气层和原位流变可控共7种初级智能钻井液技术的发展背景和智能响应机理,分析了初级智能钻井液技术目前存在的问题与未来面临的挑战,指出智能材料学、纳米科学和人工智能理论等是未来研究具有“自识别、自调节和自适应”更高级智能水平钻井液技术的重要手段。在此基础上,结合钻井液技术需求和智能钻井液理论发展需要,提出了3个方面的发展方向:①研发响应多变地层压力、多变地层岩性、多变地层流体、多变储集层特征、高温地层与复杂地面环保需要的智能钻井液;②建立智能钻井液设计与管理专家系统;③构建实时智能检测与维护处理网络。

摘要： 剪切增稠液(STF)作为一种智能材料,在施加剪切应力或提高剪切速率条件下其表观黏度显著增加,可增加几倍至几十倍。实验室常见的剪切增稠液通常以无机氧化物为分散相、乙二醇或聚乙二醇为连续相,并混合部分添加剂制成。作为一种能快速感应外部刺激并做出响应的材料,剪切增稠液可在施加冲击后毫秒级的时间内,由液体向半固体进行转变,具有响应迅速、出力大、反复可逆等优点,因此在工程领域得到较多应用。然而,剪切增稠液体的基础理论却无法对其当前的制备和应用提供明确指导,被学者广泛认可的堵塞理论只是对现象描述的一种统称,并未真正揭示剪切增稠现象的本质。同时剪切增稠液体的相关应用主要集中于剪切增稠液复合纤维领域,并面临在450~510 m/s以上的高速冲击下效果不理想的瓶颈。因此,近五年来除探究剪切增稠液体的机理外,研究者们主要从高速冲击实验条件下的测试和开发应用方面进行了不断尝试,并取得了丰硕的成果。目前,解释剪切增稠现象的最新模型为接触流变理论,以接触动力学模拟、流变学和摩擦测量为基础,为连续剪切增稠行为(Continuous shear thickening)和非连续剪切增稠行为(Discontinuous shear thickening)提供支撑。在剪切增稠体系应用方面,研究者通过使用气枪、霍普金森压杆等手段进行高速冲击下的实验,对剪切增稠复合材料的失效模式进行分析,发现在高速条件下复合材料从拉力失效模式变为剪切失效模式。将剪切增稠液体应用于运动防护及生物医疗领域,并将剪切增稠液体与磁流变液等智能材料结合从而实现对伤害的实时评估。本文归纳了剪切增稠液体的研究进展,着重分析了剪切增稠液体的理论机理,对剪切增稠液体在个体防护领域、振动控制领域及其他领域中的应用进行了总结,分析了在工程应用背景下剪切增稠体系面临的问题并对其前景进行了展望,以期为开发更稳定和效果更显著的剪切增稠液体相关器件提供参考。

摘要： 随着3D打印技术在食品领域的广泛应用,4D打印技术应运而生。4D打印的关键技术包括4D打印机制、打印机和软件设计(或数学建模)等。相较于3D打印,4D打印主要采用智能材料,并在3D打印实现智能静态结构后,通过外界刺激,实现从静态结构向动态结构的转换。

摘要： 驱动器以其优良的性能和广阔的应用前景,在软机器人、人工肌肉等领域引起了广泛的研究兴趣。通过将偶氮苯分子引入到驱动器材料中,并基于偶氮苯分子可逆的光致异构化过程,可以实现无接触、精确控制、低能耗的光响应驱动器。经过多年的发展,偶氮苯液晶驱动器材料历经了从最初的聚硅氧烷类、聚丙烯酸酯类等到先进的动态酯交换网络等。驱动材料的发展进一步促进了驱动形式的多样化和功能化。偶氮苯液晶驱动器的驱动形式从简单的弯曲、螺旋、震荡到更为实用化的光控马达、提拉重物、微量液体运输等。本文总结和评述了偶氮苯液晶驱动器的发展历程、典型应用和目前存在的问题等,最后展望了其在能源转换领域的应用前景。

摘要： 增材制造技术自问世以来成为拓展多学科发展、实现多学科研究融合以及联结材料与产品的关键性技术,该技术颠覆了传统加工设计和制造理念,同时也是实现智能制造的重要方法。智能材料是对环境具有感知、可响应、自修复和自适应的一类材料。将智能材料与增材制造技术有机结合,可实现具有感受外部刺激或环境激活的三维智能器件的一体化制造。智能材料增材制造技术被广泛应用于个性化医疗、柔性电子和软体机器人等领域。本文对增材制造中所涉及的智能材料进行综述,介绍通过增材制造方法对金属类、高分子类和陶瓷类智能材料所带来的优势及面临的问题。增材制造技术作为实现设计、材料和结构有机融合的有效手段,将成为推动智能材料发展的关键。

摘要： 智能材料结构技术最早是从航空领域提出并开展研究的,结构健康监测(SHM)技术是智能材料研究的一个重要分支.根据试验机使用日历寿命的特点,提出一种基于结构健康监测的寿命管理方法,给出了试验机SHM技术的设计方案和飞机实施方法,对试验机延长日历寿命具有重要意义.

摘要： 轮烷树状分子,作为一类机械互锁分子,兼具了树状分子的高度对称性和轮烷分子的运动性质,广泛应用于超分子化学和材料化学领域.对于枝杈型轮烷树状分子,由于要确保轮烷基元分布在树状分子的每个枝杈上,其合成极具挑战性,2015年,首次通过可控发散法成功的构筑了高代数枝杈型轮烷树状分子.进一步地，将刺激响应型的轮烷分子引入到树状分子骨架中，以构筑一类新型的刺激-响应型轮烷树状分子并对其性质进行研究。首先制备了一类双刺激（溶剂和阴离子）响应型的轮烷分子，进一步通过可控发散法成功的制备了双刺激-响应型的枝杈型轮烷树状分子，最高代数至三代，其骨架中含有21个轮烷基元。有趣的是，在外界刺激下，轮烷基元的运动可以诱导整体轮烷树状分子的收缩/扩张运动，导致分子尺寸的改变。这类刺激响应型轮烷树状分子有望应用于客体的包裹释放，开关型超分子催化和智能材料等领域。

摘要： 在过去十几年里,由于在手性识别、不对称催化以及手性仿生材料等方面具有广泛的应用,手性超分子金属有机大环得到了快速的发展.但是大多数的超分子金属有机大环的手性不可调控,限制了其在智能材料领域的潜在应用.二噻吩乙烯（DTE）是一类具有高量子产率、优异的抗疲劳性以及高稳定性的光致变色分子，在数据存储、有机发光二极管和超分辨成像等方面引起了广泛的兴趣。基于课题组过去在二噻吩乙烯和手性金属有机大环的研究，期望手性联二萘酚基元（BINOL）与光响应DTE 基元的结合能够赋予超分子金属有机大环光驱动手性可调的性质。通过手性给体和不同的铂受体自组装，设计合成了手性超分子金属有机大环。通过一维核磁（1H 和31P NMR）、二维核磁（1H-1H COSY 和DOSY）、电喷雾飞行时间质谱（ESI-TOF-MS）以及PM6半经验分子轨道方法对这些金属有机大环进行了表征。在紫外光（UV）和可见光（Vis）的照射下，这些金属有机大环在开环体和闭关体之间转化，伴随着可逆的手性变化。据我们所知，这是第一例光响应手性可调的超分子金属有机大环。

摘要： 超分子化学是通过多种非共价键作用集分子组装形成复杂有序且具有独特功能的分子聚集体的一门交叉学科.继于冠醚、环糊精、杯芳烃和葫芦脲之后的柱[n]芳烃(n=5－15)是一类新型的大环分子.

摘要： 本文提出并设计了一种流动模式下智能材料磁流变液(Magnetorheological fluid,MRF)测试系统,对流动模式下MRF力学行为和力学机理进行相关的试验测试和理论分析.基于不同电流激励下MRF屈服应力与流速的关系,分析了流动模式MRF的力学特性,并将其与剪切模式下MRF屈服应力与流速关系进行了比较和分析.

摘要： 埋入光纤传感器的复合材料作为一种智能材料,集智能、耐腐蚀及比强度高等优异性能于一体而倍受关注.基于智能材料的诸多优点和其广泛的应用价值,使得对其力学性能的研究变得尤为重要.本文以纤维增强塑料为例,利用有限元方法对其光纤埋入后的拉伸力学性能开展了详细研究,建立了复合材料光纤埋入后拉伸力学性能数值计算方法,获得了复合材料埋入光纤后的应力分布规律和光纤埋入位置对复合材料结构拉伸性能的影响规律,为光纤埋入复合材料的设计提供了技术指导.

摘要： 材料的性能不仅取决于功能基团的性质,还强烈依赖于功能基团的相对位置.发展可控自组装体系,可以为构筑功能精确可调的智能材料提供平台.前期工作中,报道了具有高度热力学和动力学稳定性的基于含二齿酰肼单元的自组装环形六聚体;进一步的,应用4-烷氧基间苯二甲酰胺为链接单元,通过分子内六元环氢键的形成,精确控制两个酰肼单元在组装体中的精确位置.应用上述控制策略,把咔唑功能基团引入到环形六聚体中,精确控制咔唑功能基团在组装体中的相对位置,从而调控组装体的性能.目标单体1的组装体中,咔唑基团位于组装体内部,荧光发射谱图上出现强烈激基缔合物信号;而单体2的组装体中,咔唑基团位于六聚体的外围,激基缔合物的信号很弱.

摘要： 本文旨在论述智能旋翼技术的发展,以及智能旋翼技术在桨叶主动扭转控制和桨叶后缘附翼控制两个方面的应用.另外,在文章的开始部分对智能旋翼的概念、主动控制技术和智能材料的情况作了简要的介绍.

摘要： 变形系统是可重构的系统,它不仅能够改变几何外形,甚至还包含颜色、听觉或电磁的改变.未来无人飞行器的任务将要求飞机外形和功能上发生变化,同时也就需要新构件技术从发动机到机翼结构、智能材料以及拓展分析技术.本文对生物灵感、智能材料等关键技术进行了分析探讨,对这些技术的优势和劣势进行了简要说明.

摘要： 本文论述了三维自由设计的高压复杂齿轮泵壳体的数字模型,匹配光敏形状记忆智能铝合金AlSi10Mg金属粉末,"4D"快速打印的三维实体,相对于原铸造机加壳体:质量减重了15％;抗拉强度σb增大了70MPa、屈服强度σ.2增大了35MPa等;满足了某高压(≥16MPa)高速(≥6000r/min)大流量(≥20000L/h)和长寿命(≥20000h)双联齿轮泵(串联)对高压复杂壳体的"强度和重量"等要求.

摘要： 本发明公开了一种蕾丝材料的智能排版方法，包括：实时获取蕾丝图样及蕾丝裁片，所述蕾丝裁片包括外部裁片及内部裁片；根据预设波段点识别所述蕾丝图样上所有的波段点；根据所述波段点在所述蕾丝图样上排布所述外部裁片，并将所述蕾丝图样上已排布外部裁片的区域作为瑕疵区域；在所述蕾丝图样的非瑕疵区域内排布所述内部裁片。本发明还公开了一种蕾丝材料的智能排版系统及蕾丝材料的智能切割系统。采用本发明，可对外部裁片及内部裁片分别进行排版，大大降低了排版的复杂度，实现了外部裁片及内部裁片的最优化排布。

摘要： 本发明属盾构注浆材料技术领域，为解决目前盾构注浆材料在配制过程中原料用量误差较大、人力和时间双重消耗等问题，提供一种盾构注浆材料及其制备方法和盾构注浆材料配制装置。配料箱底部固定连接输料腔；配料箱底面贯穿设置输料管，输料管顶端连接接料斗；配料箱箱体内为中空内腔，中空内腔内底部安装电动旋转装置，电动旋转装置底部表面间隔设若干通孔，通孔上活动连接配料区；利用预混时间将填料的整体性能充分释放，填料在加入主体材料后，搭配外加剂形成稳定的渗透状态，填料可以快速扩散在主体材料的内部，增加注浆材料的整体性能；在减少人力资源投入的同时提高了装置出料的稳定性，确保装置的整体使用体验和工作效率。

摘要： 本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种智能复合材料螺栓的制备方法、复合材料螺栓及使用方法，制备方法包括将碳纤维浸泡在树脂胶液中；将浸泡后的碳纤维按一定规律布置形成预制体；采用表面绝缘的导电纱线按预设的涡流线圈走线对预制体进行局部缝合；将缝合好的预制体放入成型模具中成型成复合材料螺栓。通过采用表面绝缘的导电纱线按预设的涡流线圈走线对预制体进行局部缝合，最后放入成型模具中成型成螺栓解决现有方法在实际检测时对检测现场要求高，无法检测螺栓内部裂纹和孔边损伤的问题，从而使制得的螺栓力学性能提高、减少涡流线圈的磨损，延长使用寿命，并实现实时监测螺栓及其连接结构的健康状态，预测结构寿命的效果，保证安全。

摘要： 本发明提供一种智能化材料制作的数据处理方法及A级防火阻燃材料，包括：根据用户输入的材料定制数据生成定制原料集合，所述定制原料集合中至少包括定制原料种类和定制原料量值；采集预先设置的预设制作路径，确定所述预设制作路径中每个材料制作节点的基础加工数据；根据所述定制原料量值和基础原料量值之间的比对结果对所述预设制作路径进行调整，生成定制制作路径；根据所述预设工程图像数据中的参数得到预设检测数据，根据所述参数的数量级和预设检测数据得到区间化的定制检测数据；根据第一材料结构的第一机器图像数据得到检测数据集合，若检测数据集合与区间化的定制检测数据相对应，则判断所制作的第一材料结构检测符合要求。

摘要： 本发明提供一种基于pH智能响应的铜基材料及其制备方法、pH智能响应的铜基材料复合膜，基于pH智能响应的铜基材料包括经蚀刻后的铜基，所述铜基表面覆盖有单分子膜，所述单分子膜包括3‑巯基苯甲酸和/或2‑萘硫醇单体。在蚀刻的铜网和铜丝等材料表面自组装3‑巯基苯甲酸和2‑萘硫醇两种不同的新型pH响应分子，从而根据pH值产生不同的表面润湿特性。得到的膜对酸性和中性水均表现出疏水性，对碱性水则表现出超强的亲水性；同时，当将膜浸入这种碱性水中时，该膜显示出超亲水性和水下超疏油性。

摘要： 本发明公开了一种蕾丝材料的智能排版方法，包括：实时获取蕾丝图样及蕾丝裁片，所述蕾丝裁片包括外部裁片及内部裁片；根据预设波段点识别所述蕾丝图样上所有的波段点；根据所述波段点在所述蕾丝图样上排布所述外部裁片，并将所述蕾丝图样上已排布外部裁片的区域作为瑕疵区域；在所述蕾丝图样的非瑕疵区域内排布所述内部裁片。本发明还公开了一种蕾丝材料的智能排版系统及蕾丝材料的智能切割系统。采用本发明，可对外部裁片及内部裁片分别进行排版，大大降低了排版的复杂度，实现了外部裁片及内部裁片的最优化排布。

摘要： 本发明提供一种智能化材料制作的数据处理方法及A级防火阻燃材料，包括：根据用户输入的材料定制数据生成定制原料集合，所述定制原料集合中至少包括定制原料种类和定制原料量值；采集预先设置的预设制作路径，确定所述预设制作路径中每个材料制作节点的基础加工数据；根据所述定制原料量值和基础原料量值之间的比对结果对所述预设制作路径进行调整，生成定制制作路径；根据所述预设工程图像数据中的参数得到预设检测数据，根据所述参数的数量级和预设检测数据得到区间化的定制检测数据；根据第一材料结构的第一机器图像数据得到检测数据集合，若检测数据集合与区间化的定制检测数据相对应，则判断所制作的第一材料结构检测符合要求。

摘要： 本发明公开了一种基于材料基因编码的新材料智能设计方法及系统，涉及材料研发领域。包括以下步骤：获取材料研发中过程中的内部数据、外部数据、模拟仿真数据，构建材料基因数据库；材料基因指原子排列拓扑结构、组分，配比，组织，工艺；基于材料基因数据库，利用机器学挖掘材料基因编码；基于材料基因编码，开展材料智能设计；基因编码指目标材料的结构、组分、配比、组织、工艺材料基因按规则进行的编码，不同的基因编码决定材料不同性能；基于材料基因编码的新材料智能设计，可以是正向设计和逆向设计。本发明通过人工智能辅助新材料设计，建立材料微观的原子、组分、配比、和工艺特征与其宏观物化性质之间的联系，指导新材料理性设计。

摘要： 本发明涉及一种生鲜包装材料，具体地说，涉及基于温敏材料实现透气率调节的智能生鲜包装材料及制备方法。其包括以下操作：将强度层表面涂抹粘合剂，再贴附上热封层，冷却后制得复合材料；将复合材料进行激光打孔处理，得到激光打孔透气膜；将温敏材料和接枝引发剂加入至蒸馏水中搅拌溶解，制得聚合物水溶液；将聚合物水溶液均匀的涂抹在激光打孔透气膜上，并进行烘干处理，最终制得高透气智能生鲜包装材料；通过在激光打孔透气膜表面涂抹由温敏材料制成的聚合物水溶液，使得透气膜的透气率随温度改变有明显的变化，温度较高时透气孔扩大，温度较低时透气孔缩小，在短时间冷链缺失条件下仍然可以保持产品的新鲜度。

摘要： 本发明公开了一种制备电致变色可见光红外调控智能材料的方法及材料,涉及电致变色材料改性技术领域，本发明是用电致变色材料和二维导电材料一步法原位聚合制备具有电致变色可见光/红外调控的双功能智能材料，这种智能材料可同时进行可见光和红外智能热调控。该智能材料的制备步骤分为电化学沉积前驱液制备、ITO/FTO/PET导电玻璃预处理、电化学沉积三步。本发明采用一步法原位聚合，在ITO/FTO/PET导电玻璃表面通过电化学沉积制备具有电致变色可见光/红外调控智能材料，制备工艺简单。材料可以对电致变色可见光/红外调控双波段信号进行智能调控，具有良好的循环稳定性、调制范围广、响应速率快。