引言SMP是宏分子的类型,通过更改其宏观特性(例如形状和颜色),然后从其临时形状中恢复其原始形状,从而对外部刺激做出反应。SMP具有轻巧且廉价的优势,并且与形状存储合金(SMA)和形状记忆陶瓷相比,具有低密度,高形状可变形性,良好的生物降解性和易于调整的玻璃过渡温度。SMP的主要缺点是低恢复应力,低变形刚度,较小的能量输出和更长的恢复时间。 为了克服这些缺陷,形状的内存聚合物复合材料(SMPC)已经存在。 对SMPC的研究结果表明,它们具有较高的强度,更高的刚度和由添加填充剂添加的某些特殊特征,这可以比SMP具有进一步的优势。 基于SMP的复合材料通常分为颗粒增强和纤维增强的复合材料。 颗粒增强的SMPC,其填充物为碳黑色,碳纳米管,Fe3O4纳米颗粒等,更多地用作功能材料。 纤维增强的SMPC,其填充剂包括碳,玻璃和凯夫拉尔纤维等,通常由于其良好的机械性能而被用作结构材料。 关于SMP和SMPC的开发和应用有一些出色的评论,例如Liu等人在SMP和SMPC上撰写的评论及其在航空航天应用中的应用。 除此之外,Fengfeng Li等人的一篇文章还向我们解释了形状记忆聚合物及其复合材料在航空航天应用中的进展。SMP的主要缺点是低恢复应力,低变形刚度,较小的能量输出和更长的恢复时间。为了克服这些缺陷,形状的内存聚合物复合材料(SMPC)已经存在。对SMPC的研究结果表明,它们具有较高的强度,更高的刚度和由添加填充剂添加的某些特殊特征,这可以比SMP具有进一步的优势。基于SMP的复合材料通常分为颗粒增强和纤维增强的复合材料。颗粒增强的SMPC,其填充物为碳黑色,碳纳米管,Fe3O4纳米颗粒等,更多地用作功能材料。纤维增强的SMPC,其填充剂包括碳,玻璃和凯夫拉尔纤维等,通常由于其良好的机械性能而被用作结构材料。关于SMP和SMPC的开发和应用有一些出色的评论,例如Liu等人在SMP和SMPC上撰写的评论及其在航空航天应用中的应用。除此之外,Fengfeng Li等人的一篇文章还向我们解释了形状记忆聚合物及其复合材料在航空航天应用中的进展。本评论重点介绍SMP/SMPC材料及其在航空航天领域的应用,其中包括反映天线,SMPC铰链等。我们的目标是跟踪已经完成空间的应用程序
抗静电材料2、电磁屏蔽3、压阻传感器4和形状记忆聚合物(SMP)材料。5,6聚合物和CNT的纳米复合材料的电导率随着纳米填料含量的增加而急剧增加,超过渗透阈值,该阈值被描述为在3D空间中形成互连接触导电网络的临界值。此外,通过加入CNT,聚合物的绝缘体-导体转变可以在低渗透阈值下实现,这取决于CNT的排列程度和单个CNT的均匀空间分布。尽管如此,由于纳米管之间的范德华相互作用引起的高电子离域性,MWCNT倾向于在液体或固体介质中形成团聚体和束。
近几十年来,牙科材料出现了,其生物学特性得到了增强。牙科材料的主要特性是它们应该与口腔液体(如唾液和龈沟液)相容。在存在这些生物因素的情况下,它们的功能应该得到增强。在探索创新材料方面取得的科学进步使得使用对其所处环境反应更动态的材料有可能获得有益的结果。目前可用的牙科材料是即兴的。智能复合材料、智能陶瓷、复合体、树脂改性玻璃离子、释放无定形磷酸钙 (ACP) 的窝沟封闭剂以及其他智能钻头和正畸形状记忆合金等修复材料都受益于智能材料在牙科中的使用。
压电陶瓷的工作原理是压电效应。根据逆压电效应,平行于极化方向的电场会刺激陶瓷膨胀 [6]。多层陶瓷由厚度小于 100 µm 的层组成,可以产生高电场,在执行器中具有潜在的应用 [7]。它可以作为一种强大的切削工具。形状记忆合金:形状记忆合金是一种在冷却时可以变形,在加热时保持其原始形状的合金。它们重量轻,是液压和气动系统等传统执行器的更好替代品。它消除了无关系统。它可以对温度/温度变化率做出简单且无摩擦的响应。它可用于被动、主动或超弹性设计。这些材料在不造成永久性损坏的情况下的最大可恢复性高达 8%。NiTi 的屈服应力可高达 500MPa [8]。III。用于太空应用的执行器:执行器是一种机械或机电设备,可控制以电力、机械或各种流体(如空气、液压等)运行的系统。执行器使用压缩空气的储存能量来移动活塞,这在机器人、电磁阀等方面很有用。在太空中,执行器应用于操作平台和有效载荷装置。许多航天器都有太阳能电池阵列或有效载荷,需要在任务期间不断旋转或朝特定方向定位。航天器搭载某些机制,如光学调整、推进器、航天飞机,这些机制可以使用此类智能材料来实现,以提高其性能 [12]。压电执行器:压电执行器在太空应用中具有巨大优势,因为它具有磁性、操作简便、精确和准确。主要缺点是这种压电执行器需要供电才能保持一定的位置,这与在太空技术中的应用相矛盾。下一代执行器:
图2使用形状记忆合金和流体致动的软机器人抓手。(a)minir-ii。经许可复制,[25]版权所有2015,SPIE。(b)使用形状内存合金的弹性手指。经许可,[30]版权所有©2016,Mary Ann Liebert,Inc。(C)章鱼手臂启发的锥形软执行器。经许可,[31]版权所有©2020,Mary Ann Liebert,Inc。(d)经许可嵌入的软抓手嵌入了气动网络,[32]版权所有©2011 Wiley -VCH Verlag Gmbh&Co. Kgaa,Weinheim,Weinheim。(e)生物启发的机器人手。经许可复制[33]版权所有©2016 Sage Publications。
3DP – 三维打印 AM – 增材制造 MFMS – 多功能材料系统 VP – 气相沉积 DED – 直接能量沉积 SL – 立体光刻 BJ – 粘合剂喷射 MJ – 材料喷射 ME – 材料挤出 ME3DP - 材料挤出 三维打印 ISO – 国际标准组织 ASTM – 美国材料与试验协会 FFF – 熔融长丝制造 FDM – 熔融沉积成型 CAM – 计算机辅助制造 CAD – 计算机辅助设计 VFR – 体积流动速率 PLA – 聚乳酸 PBS – 聚丁二酸丁二醇酯 PHA – 聚羟基烷酸酯 SMP – 形状记忆聚合物 CNT – 碳纳米管 4DP – 四维打印
3DP – 三维打印 AM – 增材制造 MFMS – 多功能材料系统 VP – 气相沉积 DED – 直接能量沉积 SL – 立体光刻 BJ – 粘合剂喷射 MJ – 材料喷射 ME – 材料挤出 ME3DP - 材料挤出 三维打印 ISO – 国际标准组织 ASTM – 美国材料与试验协会 FFF – 熔融长丝制造 FDM – 熔融沉积成型 CAM – 计算机辅助制造 CAD – 计算机辅助设计 VFR – 体积流动速率 PLA – 聚乳酸 PBS – 聚丁二酸丁二醇酯 PHA – 聚羟基烷酸酯 SMP – 形状记忆聚合物 CNT – 碳纳米管 4DP – 四维打印
研究人员正在积极探索智能材料,例如形状记忆合金,压电材料和磁刻录材料,用于其在发展智能城市中的应用。建筑发展直接支持建立智能城市,强调在此过程中评估和纳入智能材料的重要性。本文介绍了智能材料的重要应用,探索了它们在现代结构中的用途及其在智能城市的开发和规划中的作用。城市的基础设施发展在支持国家的经济和社会进步方面起着关键作用,智能基础设施可持续地促进这一发展。讨论还涉及各种智能材料,包括具有特定功能的合金,涂料和材料,突出了它们在智能结构领域的应用。
我们展示了量子退火方法在确定形状记忆合金和其他材料中的平衡微结构方面的用途和优势,这些材料具有相干晶粒与其不同马氏体变体和相之间的长程弹性相互作用。在对一般方法进行一维说明之后,该方法需要以伊辛汉密尔顿量的形式来表示系统的能量,我们使用晶粒之间的远距离相关弹性相互作用来预测不同转变特征应变的变体选择。将计算结果和性能与经典算法进行比较,表明新方法可以显著加快模拟速度。除了使用简单的长方体元素进行离散化之外,还可以直接表示任意微结构,从而允许快速模拟目前多达数千个晶粒。