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智能材料概论

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北京朝阳
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作者刘海鹏,金磊,高世桥 等

出版社北京理工大学出版社有限责任公司

ISBN9787568293822

出版时间2020-11

装帧平装

开本16开

定价42元

货号10996961

上书时间2024-09-29

宏铭图书店

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品相描述：全新
商品描述
作者简介
刘海鹏，博士，副教授，男，1973年8月生，工程力学专业。现任教于北京理工大学机电学院力学工程系。近几年的研究兴趣主要为智能材料与结构、材料与结构冲击动力学、环境能量转换技术和MEMS技术。在上述研究方向上已经出版了学术专著《微机电系统力学》、《毛细力学》、《混凝土侵彻力学》、《微振动俘能技术》、《微纳机电系统力学》、《微纳米结构力学》6部，撰写英文专著“Integrated power supply for MEMS sensor”一部（由InTechOpen Books出版的丛书《MEMS》）。公开发表学术论文60余篇，以第一发明人申报国家发明专利8项，已授权5项，国际发明专利1项。

目录
第1章  绪论
  1.1  材料的发展历史
  1.2  智能材料的概念与范畴
  1.3  智能材料的分类与特点
  1.4  智能材料的构成
  1.5  智能材料的发展趋势
第2章  智能材料与仿生
  2.1  仿生学概述
  2.2  工程技术中的仿生
    2.2.1  力学仿生
    2.2.2  信息仿生
    2.2.3  控制仿生
    2.2.4  拟态仿生
    2.2.5  化学仿生
    2.2.6  整体仿生
  2.3  生物材料与仿生材料
    2.3.1  植物叶子表面的自清洁性能与仿生纳米材料
    2.3.2  昆虫翅膀表面的自清洁性
    2.3.3  在水面行走的昆虫——水黾
    2.3.4  在墙壁和玻璃上自由行走的动物——壁虎
  2.4  材料仿生与智能材料
    2.4.1  骨
    2.4.2  贝壳
    2.4.3  竹子
    2.4.4  蚕丝和蜘蛛丝
    2.4.5  仿蜂巢结构的能量吸收材料
第3章  形形色色的智能材料
  3.1  光纤及光纤传感器
    3.1.1  引言
    3.1.2  光纤的发现与发明
    3.1.3  光纤的性能特点
    3.1.4  光纤的结构与传输原理
    3.1.5  光纤的几个重要性能参数
    3.1.6  光纤的分类
    3.1.7  光纤的制备
    3.1.8  光纤传感器
    3.1.9  光纤材料与光纤传感器的应用
  3.2  形状记忆材料
    3.2.1  形状记忆效应
    3.2.2  形状记忆材料的发现和发展
    3.2.3  形状记忆材料的种类
    3.2.4  形状记忆材料的应用
  3.3  压电材料
    3.3.1  压电效应
    3.3.2  压电振子的振动模式
    3.3.3  压电材料的发展历史
    3.3.4  压电材料的相关性能参数
    3.3.5  不同类别的压电材料
    3.3.6  压电晶体中的应力、应变描述
    3.3.7  压电本构方程
    3.3.8  压电材料的制备
    3.3.9  压电材料的应用
  3.4  光致变性材料
    3.4.1  光致变色材料
    3.4.2  光电转换材料
    3.4.3  光致形变材料
    3.4.4  光致发光材料
  3.5  电致变性材料
    3.5.1  电致变色材料
    3.5.2  电流变液
    3.5.3  电致发光材料
    3.5.4  电致伸缩材料
    3.5.5  电活性聚合物（介电弹性材料）
  3.6  磁致变性材料
    3.6.1  磁致伸缩材料
    3.6.2  磁流变液材料
    3.6.3  磁致冷材料
    3.6.4  磁致冷技术应用中需要解决的问题
  3.7  智能高分子材料
    3.7.1  基本概念
    3.7.2  刺激-响应型智能高分子材料
    3.7.3  智能高分子材料的发展
    3.7.4  智能高分子材料的应用
  3.8  其他智能材料
    3.8.1  像魔毯一样神奇的新型智能材料
    3.8.2  高温下可扭动卷曲的新型智能材料
    3.8.3  拉伸时改变颜色与透明度的新型智能材料
    3.8.4  随压力变化而改变硬度的新型智能材料
    3.8.5  可根据WiFi信号改变颜色的毯子
    3.8.6  LCD可控遮光板
    3.8.7  液态金属（镓铟锡合金）
    3.8.8  智能抗癌纱布
第4章  智能材料结构与系统
  4.1  引言
  4.2  智能材料结构的分类
  4.3  智能材料结构的发展概况
  4.4  智能结构的发展前景
  4.5  智能材料结构的关键共性技术
  4.6  智能材料结构的应用
参考文献

内容摘要
第1章绪论

1．1材料的发展历史

材料是人类用于制造有用的物品、器件、构件、机器等具有某种特性的物质实体，是人类生活和生产的基础，是人类认识自然和改造自然的工具。其中包括天然生成和人工合成的材料．如土、石、钢、铁、铜、铝、陶瓷、半导体、超导体、煤炭、磁石、光导纤维、塑料、橡胶等．以及由它们组合而成的复合材料。但并不是所有物质都可称为材料，如燃料、化工原料、工业化学品、食物和药品等，一般都不算作材料。

人类社会的发展历程就是以材料为主要标志的。历史上，材料被视为人类社会进步的里程碑。可以这样说，人类一出现，就开始使用材料。材料的历史与人类史一样久远。人类文明时代的划分．也是以材料为主要标志的。100万年以前，原始人以石头作为工具，称为旧石器时代。l万年以前，人类对石器进行加工。使之成为器皿和精致的工具，从而进入新石器时代。新石器时代后期，出现了利用黏土烧制的陶器。人类在寻找石器过程中认识了矿石．并在烧陶生产中发展了冶铜术，开创了冶金技术。公元前5000年，人类进入青铜器时代。公元前1200年，人类开始使用铸铁，从而进入铁器时代。随着技术的进步，又发展了钢的制造技术。18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶．现代平炉和转炉炼钢技术的出现．使人类真正进入钢铁时代。

20世纪初塑料的问世不仅给人们的生活带来了诸多方便。也极大地推动了工业的发展。在人类近代史中．恐怕鲜有物质如塑料一般，能如此深入、彻底地融人大众生活的每个环节中。大到飞机、汽车、轮船，小到吸管、油漆、包装盒，其中都少不了塑料的身影。如果没有塑料，我们的生活将发生翻天覆地的变化：洗脸时，没有了轻便的塑料脸盆；早餐时，昨天买的面包已过期变质．没有塑料袋的密封包装，面包只能现做现卖……虽然它在2002年由于对生态环境造成的污染极其严重而被英国《卫报》评为“人类最糟糕的发明”，但是不可否认的是，它改变了20世纪的物质文明。推动了人类社会进步。由此可见，材料的发展对人类社会的影响意义重大。作为人类现代文明社会使用的三大材料．金属、无机非金属、有机合成材料(包括高分子材料)为推动人类社会进步和人民生活水平的提高奠定了坚实的物质基础。因此，材料也成为人类进化的标志之一。任何工程技术都离不开材料的设计和制造工艺，一种新材料的出现，必将支持和促进当时文明的发展和技术的进步。

在人类进入知识经济的新时代，材料、能源和信息并列为现代科学技术的三大支柱．其作用和意义尤为重要。现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。

从人类的出现到2l世纪的今天，人类的文明程度不断提高，材料和材料科学也在不断发展。在人类文明的进程中，材料大致经历了以下五个发展阶段。

1．使用纯天然材料的初级阶段

在远古时代，人类只能使用天然材料(如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等)，相当于人们通常所说的旧石器时代。这一阶段，人类所能利用的材料都是纯天然的，在这一阶段的后期，虽然人类文明的程度有了很大进步，在制造器物方面有了种种技巧，但是都只是纯天然材料的简单加工。

2．单纯利用火制造材料的阶段

这一阶段横跨人们通常所说的新石器时代、铜器时代和铁器时代，也就是距今约10 000年前到20世纪初的一个漫长的时期，并且延续至今，它们分别以人类的三大人造材料为象征，即陶、铜和铁。这一阶段主要是人类利用火来对天然材料进行煅烧、冶炼和加工的时代。例如，人类用天然的矿土烧制陶器、砖瓦和陶瓷，以后又制出玻璃、水泥．以及从各种天然矿石中提炼铜、铁等金属材料。

3利用物理与化学原理合成材料的阶段

20世纪初，随着物理学和化学等科学的发展及各种检测技术的出现，人类一方面从化学角度出发，开始研究材料的化学组成、化学键、结构及合成方法；另一方面从物理学角度出发，开始研究材料的物性，即以凝聚态物理、晶体物理和固体物理等作为基础来说明材料组成、结构及性能间的关系，并研究材料制备和使用材料的有关工艺性问题。由于物理和化学等科学理论在材料技术中的应用，从而出现了材料科学。在此基础上，人类开始了人工合成材料的新阶段。这一阶段以合成高分子材料的出现为开端，一直延续到现在．并且仍将继续下去。时至今日，高分子材料(合成树脂、合成橡胶、合成纤维)已与钢铁、水泥、木材一起构成现代文明社会中的四大基础材料，更成为信息、能源、工业、农业、交通运输乃至航空航天和海洋开发等国民经济各重要领域不可或缺的材料，渗透到人类衣食住行的方方面面。除合成高分子材料以外，人类也合成了一系列的合金材料和无机非金属材料．超导材料、半导体材料、光纤材料等都是这一阶段的杰出代表。

从这一阶段开始，人们不再单纯地采用天然矿石和原料，经过简单的煅烧或冶炼来制造材料，而是利用一系列物理与化学原理及现象来创造新的材料。并且根据需要．人们在对以往材料组成、结构及性能间关系的研究基础上进行材料设计。使用的原料本身有可能是天然原料，也有可能是合成原料；材料合成及制造方法更是多种多样。

4材料的复合化阶段

20世纪50年代，金属陶瓷的出现标志着复合材料时代的到来。随后又出现了玻璃钢、铝塑薄膜、梯度功能材料及最近出现的抗菌材料的热潮，它们都是复合材料的典型实例，都是为了适应高新技术的发展及人类文明程度的提高而产生的。到这时，人类已经可以利用新

……



精彩内容
本书以多种典型智能材料的基本概念和典型应用为主线，将基本理论与工程应用紧密结合，从材料与智能、材料与仿生、典型的智能材料、智能材料与器件的应用、智能材料结构等方面循序渐进地介绍了典型智能材料的基本概念、性能特征、历史发展和工程应用等。

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