智能材料与结构：从概念到应用

"智能材料电子课程，主要涵盖了智能材料的历史发展、定义、应用以及其在航空科学与工程领域的研究进展。课程由北京航空航天大学航空科学与工程学院固体力学研究所的赵寿根教授主讲。" 智能材料是20世纪科技发展的一个重要里程碑，它不仅推动了科技进步，而且在很大程度上塑造了各个历史时期的技术面貌。这些材料的诞生往往带来社会的巨大变革，特别是在社会经济高速发展的今天，随着高新技术的广泛应用，对材料的性能、多功能性和安全性提出了更高要求。 智能材料的概念起源于20世纪50年代的自适应系统概念，当时主要关注的是能够根据环境变化自我调整的系统。70年代，智能材料的实践初见端倪，Claus等人的研究展示了如何通过光纤技术使材料具备感知应力和损伤的能力，从而开启智能材料的研究领域。这种能够感知并响应外部刺激的材料被称为自适应材料。 进入20世纪80年代，智能结构的概念由美国军方率先提出，尤其是在波音737客机事故后，智能结构的重要性得到了广泛认识，智能材料和结构的研究被提升到一个新的高度。美国陆军、空军和政府都给予了大量资助，推动了智能材料与结构在旋翼飞行器、航天器以及飞机安全监测等方面的应用研究。 智能材料的特性包括但不限于自我诊断、自我修复、形状记忆、应变传感和能量转换等。这些特性使得智能材料在航空航天、汽车、医疗设备、建筑等多个领域都有广阔的应用前景。例如，在航空航天领域，智能材料可以用于制造能够自我修复损伤的飞机结构，提高飞行安全；在医疗领域，它们可以用于制作能够根据身体温度改变形状的植入物，提高患者舒适度。 课程中，赵寿根教授将深入探讨智能材料的种类，如形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料、光致变色材料等，以及它们各自的特点和应用场景。同时，也将讨论智能材料在实际工程中的挑战和未来发展趋势，如提高材料的稳定性、耐久性和降低成本等。 通过这门智能材料电子课程，学习者不仅可以了解智能材料的基础理论，还能掌握其在实际工程中的应用策略，为未来科技领域的创新提供坚实的理论基础和技术支持。