智能材料及其在绿色建材中的运用

盖东

摘要：随着经济社会的高速发展，建筑业对材料的高端化和环保化越来越重要，促进了材料科学和自动化技术手段的发展和进步，使得将来的建筑业不断走向智能化、自动化，智能材料将会是未来建筑施工的主要材料之一，智能材料源于仿生学，就是对自然界各种属性物质进行模仿及创新运用，主要就是为了制造出高效的建筑材料以便在建筑生活中的应用。

关键词：智能材料;绿色建材;应用

1智能材料的概念的特点

智能材料是具有一定感知和记忆功能的多功能材料，主要是能够很好的起到保护环境的作用，并可以自我诊断和自我进行调节的复杂生物系统材料，由于智能材料具有传统型材料所不具备的特点，所以可以有非常广泛的应用和广阔的前景，也将是未来建筑行业发展主要材料之一。具体的说智能材料具有的内涵，就是感知功能，可以对于外界坏境的刺激具有非常高的敏感度，例如对于光、电和热的刺激等都有非常敏感性，就像人的皮肤受到刺痛时传感神经对人做出指示一样。另外就是具有一定的驱动能力，可以很快地对刺激做出相应的变化，还可按照已经设定好的系统进行很好调控作用，可以非常灵活地对于记忆进行很好记录，最后就是可以对于各种刺激进行非常好的完善和恢复工作。对于智能材料来说最重要的指导思想就是多功能和仿生设计方面，它具有一定智能功能，可以对各种外界刺激和生命特征进行很好传感和反馈作用。比如可以很好传感到外界环境条件的负载和变化，对于各种辐射刺激和外界变化都可以很好感知，可以很好反馈系统中信息所控制的物质问题，对于信息可以进行非常完好的识别能力，还可以根据外界环境将信息进行积累，对于环境变化做出非常好的反应，同时还可以采取各种措施进行分析和诊断。对于故障问题可以及时进行处理，对于失误可以及时进行分析，通过修复能力进行自我繁殖和再生能力，还可以进行很好调节能力，不断对各种变化进行自身结构调整，使得材料系统可以得到很好优化和做出规范性措施。[1]

2智能材料的工作原理

智能材料一般都是由基体材料、敏感材料、驱动材料、其他材料及信息处理器等几个部分进行组成，对于基体材料就是负着承载的作用，一般宜选用轻质材料。[3]一般基体材料首选高分子材料，因为其重量轻、耐腐蚀，尤其具有粘弹性的非线性特征。其次也可选用金属材料，以轻质有色合金为主。。敏感材料担负着传感的任务，对于环境变化进行非常敏感的感知能力，可以使材料记忆和变化点得到很好适应能力，常用敏感材料如形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。。驱动材料就是指的是在一定条件下对材料进行很好控制，因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负着响应和控制的任务。常用有效驱动材料如形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用，这也是智能材料设计时可采用的一种思路。其他材料主要就是导电材料、磁性材料结合半导体材料等，最后就是对于信息处理器的研究，这是最核心部分，对于传感器信号进行非常完好处理功能。

3一般智能材料的主要分类

根据材料可以自我发现故障，自我修复，并根据实际情况作出优化反应，发挥控制的功能。使智能材料可分为两大类：嵌入式智能材料，又称智能材料结构或智能材料系统。在基体材料中，嵌入式具有传感、动作和处理功能的三种原始材料。传感元件负责采集和检测外界环境给予的信息，控制处理器则指挥和激励驱动元件，执行相应的动作。有些材料微观结构本身就具有智能功能，能够随着环境和时间的变化改变自己的性能，如自滤玻璃、受辐射时性能自衰减的Inp半导体等。这只是一种比较笼统的分类方法，由于智能材料还处在不断的研究和开发之中，因此相继又出现了许多具有智能结构的新型的智能材料。如：英国宇航公司的导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况;英国开发出一种可以快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时反应时间仅为10分钟，压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。

4智能化绿色建材应用实例

4.1“智能皮”建筑材料。

美国费城的建筑师斯蒂芬?基兰和詹姆斯?廷博莱克开发出了一种叫做“智能皮”的新型建筑材料。它是能在铝制框架上拉伸平铺的外包装材料，就像尼龙材质的帐篷一样。它是由两层聚脂膜（PET）构成一种与塑料可乐瓶的原材料完全相同的物质，并用柔性泡沫材料做基板，将一些带有照明、加热、能量存储、显示信息功能的微小粒子喷涂在上面，造出的电子墙壁不仅便宜，而且可以随心所欲地调控功能，例如投影或者照明，智能皮两层材料中间隔有5cm的空地，空隙间将块状气凝胶填充，使得绝热系数与填充了聚苯乙烯的43cm厚水泥墙相当。大大减少了热损。[2]

4.2智能玻璃幕墙.

传统玻璃幕墙技术的大量使用会带来严重光污染、大量能源消耗、视线干扰、室内卫生质量下降等问题。为解决这些问题，智能玻璃幕墙技术已先后在德国、英国等西欧国家得到发展。智能玻璃幕墙广义上包括玻璃幕墙、通风系统、空调系统、环境监测系统、楼宇自动控制系统。其技术核心是一种有别于传统幕墙的特殊幕墙─热通道幕墙。它主要由一个单层玻璃幕槽和一个双层玻璃幕墙组成。由于智能玻璃幕墙为3层玻璃，外侧为全封闭式，可大大减少外界噪声对建筑内部的干扰。

5.结语

智能化产品在建筑材料中已经展现蓬勃发展之势，随着人类社会生活质量与科技水平的发展，智能材料的质量水平也会不断提升。发展智能化的绿色建材，能满足提高人们生活水平的需要，并且事实上绿色建材的发展是与智能化材料的发展紧密联系，因此智能绿色建材可以预见是未來健康家居的重要组成部分，具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]黄静晗，肖卓，瓦晓燕.智能材料及其在绿色建材中的应用[J].建材发展导向，2015.

[2]王天宁.智能材料及其在绿色建材中的应用[J].山东工业技术，2017（24）：78-79.

[3]孙爱丽.智能材料及其在绿色建材中的应用研究[J].中国科技投资，2017（9）.