摘要：智能材料是一种新型的科学材料，能够随着环境的变化，发生质的变化，它们具有自我感应功能、自我修复功能、自我传导功能等。作为新时代的新材料，广泛应用于各个领域。在建筑领域中运用可以显著提高建筑的整体质量，使建筑的美感和科技感得到完美的诠释。本文概括了智能材料的特点，简单介绍了几种智能材料的应用，就智能材料在建筑中的应用进行了详细阐述。
关键词：智能材料；建筑；发展应用
前言
材料是人类生产生活必不可少的物质基础。20世纪70年代，材料、能源和信息被认为是现代社会发展的三大支柱，材料学科的发展水平反映了现代先进科学技术的发展水平。智能材料作为当前时代的一种新型材料，在质量和使用上都具有绝对的优势。智能材料在建筑工程中得到了广泛的应用，目前仍处于快速发展阶段，智能材料是材料科学领域的前沿，代表了材料科学最先进的发展方向。本文将介绍智能材料的特点、类型和应用。
1智能材料的概念界定
智能材料又称敏感材料，具有自适应、自感知、自修复的功能等，能显著提高设备的可靠性和安全性，避免灾害，并能感知环境的变化。通过采取适当的措施，随着外部环境的变化，其性能也会发生变化。智能材料，包括复合材料、陶瓷和水泥，可以应用到建筑中，并取得了良好的效果，有着十分广阔的应用前景。智能材料可以从其表面或内部接收外部环境的信息，也可以产生相应的信号和外部通信或自我评价，可以通过改变其结构进行处理。智能材料是材料系统和结构中的传感器、控制器和驱动器，智能材料是建立在功能材料之上的。功能材料主要有两种类型：一种是敏感材料，另一种是驱动材料。智能材料不是单一的材料，而是许多材料以一定的方式、特定的结构有机地结合在一起，能够进行感知、评价和反应的材料系统，智能材料的概念标志着第五代材料的诞生，是信息技术渗透到材料领域的一个缩影。
2智能材料的功能特征
多功能复合性和仿生性特点是智能材料的构想的前提，设计智能材料需呈现的智能功能特征为：（1）信息存储功能：能把识别的各类信息积累存储起来，作为后续的对比信息库。（2）响应功能：能根据内外条件的变化作出人们可期的反应，并采取相应的对策行动。（3）自调节能力：随着外部条件的变化，通过调节自身结构，以改变自身的状态呈现，对外界变化作出相适应的调整，保持材料最佳的性能状态。（4）反馈功能：智能材料系统在接收到信息之后进行反映和回馈，从输入终端再将信号返回到输入端进行比较和选择，并将其对比结果传输给控制系统。（5）传感功能：智能材料能够像人类的神经感知器官一样接收到外界的信息，能感知诸如热、光、电、磁、力等外界刺激或材料所处的环境的变化。（6）自修复能力：通过自身具有的再生机制进行局部损坏的修复，恢复原来材料所具备的功能。（7）自诊断能力：能通过对比分析当前与以往的情况变化，对出现的问题进行自诊断并给出诊断结果。
3建筑中常用的智能材料
3.1形状记忆材料
形状记忆材料是一类具有形状记忆功能的材料。形状记忆材料包括形状记忆合金、形状记忆聚合物和形状记忆无机材料，这种材料在外部热刺激等条件下可能会变形，形状记忆合金是目前应用最广泛的材料。在这个阶段，美国开发了一种形状记忆复合记忆，他们用形状记忆合金做了一个扭转管，加热时会发生变形，当温度下降时扭转管会产生反向变形。这种智能机翼在实践中工作良好，可以显著降低跨音速激波的效果。美国喷气推进实验室还开发了一种由形状记忆合金制成的飞机机翼外壳，由于镀层的变形能力，该外壳还可以提供上述扭力管。该材料还具有良好的应用前景，在建筑行业，可用于混凝土材料。首先，形状记忆合金是根据预期的钢筋形状制成的，具有形状记忆的记忆容量可以显著提高建筑的自愈能力，提高建筑在使用过程中的使用寿命和安全系数。
3.2光导纤维
在19世纪中后期，英国物理学家丁达尔通过对水流中光线弯曲的反思，发明了一种光纤，这是一种智能玻璃纤维材料。光从纤维的一端穿透，从另一端穿过，由于光纤的内芯与外护套的不同，光被完全反射。现代社会对光纤有着广泛的应用，其中最常见的是用于宽带接入的计算机设备。光纤具有带宽小、损耗小、重量低等特点，光纤在建筑工程中的应用主要以混凝土为基础。在施工过程中，光导纤维纤维浸没在混凝土中，随着时间的推移，混凝土的质量可以得到监控和修复。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，光导纤维还可用于大型水利工程，如桥梁和大坝的振动检测和安全评估。
3.3压电材料材料
在19世纪由法国科学家居里兄弟发现，压电材料具有两种效应，压电正效应和压电逆效应。正效应是指当压电材料变形时，压电材料表面产生电位差。压电逆效应是指电流通过时，压电材料会发生主动变形。这两个特性使得压电材料既是传感器又是驱动器，压电材料分为无机压电材料和有机压电材料。无机压电材料可以进一步分为陶瓷压电材料和压电晶体材料。陶瓷压电材料具有高压电性和高介电常数，可以加工成任何材料，但在高频下的稳定性并不理想。有机压电材料主要包括聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜材料，具有结构柔软、电阻低、压电常数高等特点，应用广泛。压电材料在降低机械噪声和降低机械疲劳方面也具有良好的应用前景。传统设备不可避免地存在各种振动问题，振动引起噪声和金属疲劳，而金属疲劳是机械损伤的主要原因之一。
4智能材料在建筑中的具体应用
新技术的迅速发展对我们的食品、服装、住房和交通产生了深刻的影响，当代人追求的便利、舒适、安全的居住环境得益于近年来住宅系统智能化研究的发展，而人工智能和智能设备是智能建筑发展的基础。只需一部手机或电子设备可以远程控制家里的一切，给人一种全新的智能体验。智能建筑体现新兴技术与智能建筑的保密性、环保性、人性化和强度的融合。自动化和智能化功能，确保现代人享有更高效、更方便、更全面的建筑生活方式。智能建筑的另一个重要特点是建筑更安全，智能建筑材料的智能特性可用于结构监测和自愈。在智能建筑上安装多种监测环境的电子设备可以检测到威胁建筑安全的因素。地震、火灾等灾害发生后，智能设备和建筑智能材料会自动调整，以补偿暴露在灾害中的损失，或启动相应的应急设备，消除灾害。一旦出现裂纹，智能材料还具有自愈功能。防止建筑物倒塌。减少自然灾害的发生和危害，保障居民人身安全和财产安全。智能建筑为居民提供自动化、安全、节能、舒适、智能化的居住环境，未来建筑业发展趋势必然是智能建筑。
智能建筑材料的性能，如尺寸、颜色、形状、机械性能等，或其结构构件、电光性能等物理或化学性能，取决于外部环境和使用状态。这些材料可以根据温度、电场或磁场的变化来改变它们的性质，它们可以广泛应用于建筑系统，使建筑能够适应环境的变化。随着互动建筑在世博会上熠熠生辉，在智能材料方面创新地使用智能材料的建筑并不鲜见。例如，2010年上海世博会荷兰馆橙色雨伞上的高科技涂层材料和太阳能电池板可以吸收阳光并将其转化为电能。日本馆外皮使用的“发电膜”是ETFE膜，一种特殊的透明薄膜，不仅可以提供阳光节约能源，还可以利用天然雨水进行完全的自洁，澳大利亚馆外墙使用的防水钢材料可以根据大气湿度的变化自动密封，氧化后，颜色也会加深，形成一层薄薄的铁锈。2015年米兰世博会意大利馆树的外壳采用了900片“i.active生物动力”水泥面板，当暴露在阳光直射下时，可主动“捕捉”空气中的污染物并使之变成惰性盐来帮助净化空气。这种材料是专门用来吸收烟雾和净化空气的。材料的自我意识及其加工能力使其具有智能材料的特征。奥地利馆屋顶上的染色太阳能电池材料是一种染料敏化电池，可以利用光合作用将光直接转化为太阳能，而两个玻璃之间的有机有色材料吸收光并将其转化为能量。
5结语
交互式建筑的实现直接关系到智能建筑材料，智能材料的特殊结构特性可以从驱动机制中分离出来，实现建筑真正意义上的智能发展。作为新技术、新能源和新材料展示的一部分，智能材料在现代发展中被应用于许多建筑细节和构件中。随着科技的发展和人们互动意识的增强，创新和智能材料的使用已经成为现代建筑师关注的话题之一。且随着对智能的需求不断增长智能材料的应用领域将不断的拓宽。
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论文作者:李航
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/20
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