智慧材料的出現是人類生活的需要
智慧材料有時也叫仿生材料,包括我們人類在內的許多生物體,就是天生的智慧材料。你一定有過這樣的經歷:當人的面板劃破後就會流血，但只要傷口不大,過不了一會兒,流血就會自動止住;再過一段時間，面板也會長好,自動“修補”得天衣無縫;骨頭折斷後只要對好骨縫,斷骨會自動長在一起。有生命的機體可以自己修補缺陷,無生命的材料能夠自我修補裂縫嗎?
科學家認為,在科學技術已相當發展的今天，研究出這種材料已具備一定條件,因此在進入90年代後，世界有相當一批科學家在致力於研究智慧材料。
能自我搶救的航空材料
飛機的誕生給人們增添了許多樂趣和方便，幾十個小時就可以繞全球一週。但飛機失事從天上“倒栽蔥”掉下來的慘劇也時有發生。這些事故除少數是人為破壞或氣候惡劣造成的外,大多數是飛機材料本身有問題引起的。
比如,1938年,英國的一架戰鬥機在飛行訓練時突然墜毀,飛行員一命嗚呼。經查是飛機發動機主軸存在裂紋引起的。1954年1月,一架義大利飛往英國倫敦的客機起飛後20分鐘突然失事,機上35名乘客全部遇難。事故的起因竟是一扇窗框材料因疲勞斷裂引起的。更慘的一起事故是,1978年5月美國一架大型客機因發動機內的一個小小的螺釘斷裂造成機毀人亡,致使270名乘客全部喪生。
在許多事故中,因飛機機翼斷裂而使機毀人亡的悲劇更是屢有發生。飛機能飛，主要靠發動機和機翼，發動機不轉等於人的心臟停止跳動、機翼斷裂,就像飛鳥折斷了翅膀。不過人和動物發病前一般是有預的,有可能進行預防。而現在所有的飛機材料都是無生命的“死物”,身上即使裂開了口子,也不會像人一樣喊痛,即使帶病飛行,駕駛員也不會知道。如果飛機不管在什麼地方剛一發生毛病，就能報警或一出現裂痕就能自動“打上繃帶”自我搶救。那就可以防止許多慘劇的發生。但這種材料在一二十年前只能是一種幻想。而現在不同了、科學家正在研究一種智慧材料,他們將把人類的幻想變成現實。這件事其實早在90年代初就開始了。
幾年前,在美國弗吉尼亞理工學院和弗吉尼亞州立大學掛出了一個“智慧材料研究中心”的牌子。美國多倫多大學也成立了“光纖智慧結構實驗室”。科學家們正在設計各種方法,試圖使飛機上的關鍵結構具有自己的“神經系統”“肌肉”和“大腦”,使它們能感覺到即將出現的故障並及時向飛行員發出警報。他們想出的方法是:在高效能的複合材料中嵌入細小的光纖,由於在複合材料中佈滿了縱橫交錯的光纖,它們就能像“神經”那樣感受到機翼上受到的不同壓力,因為透過測量光纖傳輸光時的各種變化,可以測出飛機機翼承受的不同壓力。在極端嚴重的情況下,光纖會斷裂,光傳輸就會中斷,於是就能發出即將出現事故的警告。
美國密執安州立大學一位叫穆凱席·甘迪的教授,則在研究一種能自動加固的直升飛機水平旋翼葉片。當葉片在飛行中遇到疾風作用猛烈振動而可能斷裂時,分佈在葉片中的微小液滴就會變成固體而自動加固。弗吉尼亞理工學院和州立大學的智慧材料研究中心則在研究一種能減弱某些振動的飛機座艙壁材料,使飛機能平穩飛行。其原理是利用裝在牆壁內的壓電材料,使牆壁振動的方向正好和原來的振動方向相反。這樣就等於消除了座艙壁和窗框產生疲勞斷裂的根源。
