67．智能材料——21 世纪的“材料明星”
在新材料领域中，一种崭露头角的材料即将走出实验室，投入实际
应用。由于这种材料具有应付环境变化的能力，科学家们便命名它为“智
能材料”或“机敏材料”。
智能材料可能对航空、宇航、原子能以及原子医学等尖端产业的发
展，产生深远的影响。
飞机在万米高空中飞行，其所受到的外力变化是很大的。经过无数
次运转、飞行，飞机机体容易积蓄因“疲劳”和“损伤”形成的微小裂
纹。这种微小裂纹肉眼看不到，甚至精密仪器也难以辨认，因而潜伏着
机毁人亡的危机。对此，日本正在开发的一种叫做“聚偏维尼纶高分子”
的智能材料，只需将它在飞机机体——金属表面涂上一薄层，就可以使
人眼看不到的裂纹变得一目了然。这种聚偏维尼纶高分子，实际上就是
一种加上外力便产生微量电荷的压电材料，当机体出现微裂纹时，高分
子被拉伸而变形，于是产生电荷。裂纹越深，产生的电压越高。因此，
只要对电压进行分析，便可探明裂纹的位置和大小。
人体和其他动物，实际上都是由许多智能材料组成的。日本仿效人
体胳膊的肌腱，研制了一种由外部温度变化后而发生伸缩的智能材料，
这种材料叫做“聚乙烯甲醚高分子”，显冻胶状，将它加工成直径约0.5mm
的细丝，并将1000 条以上的这种细丝捆扎成束，当用在热水加热其表面
时，成束的高分子就像肌肉那样收缩起来。这种智能材料可以使肌肉萎
缩者的功能得到恢复。
还有一种智能材料具有自我修复的能力。比方说，宇航器在太空中
运行，潜水艇在深水中作业，由于机体某部受损而又一时难以检修，这
就需要具有自我修复功能的材料。这种材料由五层构成，中心是镍，两
边为碳化钛，最外两层为铝层。一旦表面铝层发生裂纹，内层的碳化钛
就会氧化、生长，从而使之填补修复裂纹。
智能材料的研究和开发刚刚起步，但已被期望作为21 世纪的“材料
明星”。一大批包括化学家、物理学家、材料学家、机器人专家、系统
控制专家和计算机专家在内的科技精英，对智能材料的潜力充满信心。
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