高分子材料智能化

高分子材料智能化

高分子智能材料，也有人称机敏材料，是新材料领域中，正在形成的一门新的分支学科。高分子智能材料是通过有机合成的方法，使无生命的有机材料，变得似乎有了“感觉”和“知觉”。这类材料在实际中已有了应用，并正在成为各国科技工作者的崭新的研究课题，预计不远的将来这些材料将进入到我们生活中。

自行调温调光的“云胶”

数千年来，人们建造的建筑物基本都是模拟动物的壳，天花板和墙壁都密不通风，以便把建筑物内外隔开。现在科学家正在研制一种能自行调温调光的新型建筑材料，这种制品叫做“云胶”，其成分是水和一种聚合物的混合物。这种聚合物的一部分是油质成分，在低温时这种油质成分把水分子以一种冰冻的方式聚集在这种聚合物纤维的周围，就像“一件冰夹克衫”。这种像绳子似的聚合物是成串排列起来的，呈透明状，可以透过90%的光线。当它被加热时，这种聚合物分子就像“面条在沸水里”那样翻滚，并抛弃它们的像冰似的“冰夹克衫”，使聚合纤维得以聚在一起。此时，“云胶”从清澈透明变成为白色，可阻挡90%的日光。这一转变大部分情况下在2℃～3℃温差范围内就能完成，并且是可逆的。建筑物如果具有像这样的“皮肤”，就可以适应周围的环境。当天气寒冷时，它就变成透明的，让阳光照射进来；当天气暖和且必须把阳光挡住时，它就变得半透明。一个装有云胶的天窗，当太阳光从天空的一端移向另一端时，能提供比较恒定的进光量。充满云胶的多层玻璃，不仅可以作天花板，而且可作墙壁。

自动消除外来撞击的塑料

德国一家公司曾研制了一种智能塑料，它可以按人们的需要时而变硬时而变软。这种名为“施马蒂斯”的塑料是由这家公司的工程师舒勒发明的。他在烧杯中倒入一种乳白色流体，用一根金属棒搅拌，液体渐渐变稠，最后成为硬块，接着硬块又在顷刻之间变成液体。如果急速把金属棒从液体中抽出，那么液体就会把棒拉住，只有非常缓慢地提起，才能抽出金属棒。造成这种现象的原理是，这种塑料的溶剂是水，很微小的颗粒排列整齐时呈液体状，受到干扰时就呈固体状。因而，人们可通过各种外因来变换它的状态。这种塑料能自行消除外来的撞击，特别适合于车辆的缓冲器。用这种塑料制成的油箱即使被坦克压过也不会破裂，用于建房则抗震性能特强。

有“感觉”的机器人皮肤

把高分子材料和传感器结合起来，已成为智能材料的一个新的特点。意大利在研制有“感觉”功能的“智能皮肤”，处于领先地位。1994年，意大利比萨大学根据人类皮肤有表皮和真皮（外层和内层）组织的特点，为机器人制造了一种由外层和内层构成的人造皮肤，这种皮肤不仅富有弹性，厚度也和真实皮肤差不多。为了使人造皮肤能“感知”物体表面的质感细节，研究人员还研制了一种特殊的表皮。这种表皮由两层橡胶薄膜组成，然后在两层橡胶薄膜之间放置许多只针尖大小的传感器。这些传感器是由陶瓷制成的，在受到压力时，就产生电压。受压越大，产生的电压也就越大。据报道，这种针尖大小的压电陶瓷传感器很灵敏，纸张上凸起的斑点也能感觉到，这种使用人造皮肤的机器人，可以灵敏地感觉到一片胶纸脱离时产生的拉力，或灵敏地感觉到一个加了润滑剂的发动机轴承脱离时的摩擦力突然变化情况，并迅速作出握紧反应，可大大提高生产的安全性。

主动式智能材料

美国的一些桥梁专家正在研究主动式智能材料，这种材料能使桥梁出现问题时自动加固；美国密执安大学则在研究一种能自动加固的直升机水平旋翼叶片，当叶片在飞行中遇到疾风作用而猛烈振荡时，分布在叶片中的微小液滴就会变成固体而自动加固；人们还研究一种住宅用的“智能墙纸”，当住宅中的洗衣机等机器产生噪声时，智能墙纸可以使这种噪声减弱。美国人还制成聪明的智能型汗衫，它是在棉布中包含着一个奇妙的光纤系统和传感器。将传感器同一个微程序连接起来，就会使这种服装变成一种应用极为广泛的电脑。它最有益的功能是可以拯救人的生命，例如士兵或者那些从事危险工作的人（如消防队员、警察等）的生命。用这种传感器制成消防服，可在火灾发生地的温度达到危险点时发出信号。在医学方面，这种汗衫可协助监测病人心跳、体温、血压、呼吸等生理指标。另外，能对脏器移植者或心脏病患者进行持续不断的监测，这就有可能对术后病人进行远距离的监控。

总之，高分子智能材料已成为材料科学的一个重要研究领域，各国科学家正在为此作出不懈的努力。人类发展的历史证明，每一种重要材料的发现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平。