摘要：從技術(shù)上簡要概括了21 世紀(jì)先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展方向。它們是低成本、高性能、多功能和智能化。

　　關(guān)鍵詞：先進(jìn)復(fù)合材料； 低成本； 高性能； 多功能； 智能化

　　先進(jìn)復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐燒蝕、抗侵蝕、抗核、抗粒子云、透波、吸波、穩(wěn)身、抗高速撞擊等一系列特點(diǎn)， 是國防軍工和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展最重要的一類工程材料[1 ].“八五”和“九五”我國在先進(jìn)復(fù)合材料的研制和應(yīng)用研究方面取得了極大的成績， 先進(jìn)復(fù)合材料在“十五”期間的發(fā)展將引人注目。

　　國外有人稱21 世紀(jì)將是復(fù)合材料的世紀(jì)， 21 世紀(jì)復(fù)合材料將如何發(fā)展呢？ 作者認(rèn)為今后先進(jìn)復(fù)合材料將按四個(gè)方向發(fā)展， 即低成本、高性能、多功能和智能化。本文簡要介紹這四個(gè)方面的發(fā)展前景。

　　1 低成本

　　2000 年復(fù)合材料的產(chǎn)值將超過200 億美元， 21世紀(jì)復(fù)合材料將以更快速度發(fā)展， 而擴(kuò)大發(fā)展的復(fù)合材料關(guān)鍵在于降低成本。復(fù)合材料的研究重點(diǎn)已經(jīng)從過去主要關(guān)心性能與質(zhì)量轉(zhuǎn)到降低成本， 強(qiáng)調(diào)低成本生產(chǎn)技術(shù)。低成本生產(chǎn)技術(shù)包括原材料、復(fù)合工藝和質(zhì)量控制等各個(gè)方面�，F(xiàn)重點(diǎn)用碳纖維和碳？碳復(fù)合材料來舉例說明。

　　七八十年代碳纖維主要用于航天航空高技術(shù)領(lǐng)域， 碳纖維復(fù)合材料能否在航天航空高技術(shù)產(chǎn)品上得到應(yīng)用主要取決于它的性能是否能滿足設(shè)計(jì)要求。90年代以后碳纖維復(fù)合材料從傳統(tǒng)的航天航空高技術(shù)領(lǐng)域和體育休閑用品向更廣泛的工業(yè)領(lǐng)域滲透發(fā)展，經(jīng)濟(jì)可承受性成為決定碳纖維能否在這些新領(lǐng)域得到應(yīng)用的關(guān)鍵因素。無論土木建筑、橋梁修復(fù)、交通運(yùn)輸、汽車工業(yè)、能源等， 碳纖維復(fù)合材料在這些工業(yè)領(lǐng)域要擴(kuò)大應(yīng)用， 關(guān)鍵在于降低價(jià)格。復(fù)合材料的原材料主要是增強(qiáng)纖維和樹脂基體， 特別是增強(qiáng)材料占復(fù)合材料成本中的比例最大， 先進(jìn)復(fù)合材料中增強(qiáng)材料用得最多、最普遍的是碳纖維， 因此降低碳纖維成本是降低先進(jìn)復(fù)合材料成本的關(guān)鍵。不同的部門，不同的應(yīng)用領(lǐng)域， 不同的研究單位都提出了一個(gè)認(rèn)為可接受的價(jià)格， 只有當(dāng)碳纖維的價(jià)格低于此數(shù)值時(shí)，大量采用碳纖維才成為可能。一般認(rèn)為， 碳纖維價(jià)格必須比現(xiàn)在國際市場價(jià)格降低百分之五十到百分之七八十才有可能在新的工業(yè)領(lǐng)域大量應(yīng)用。一旦碳纖維在這個(gè)新市場擴(kuò)大應(yīng)用， 碳纖維復(fù)合材料工業(yè)必將面臨一個(gè)飛躍， 這個(gè)新的碳纖維復(fù)合材料市場會(huì)超過過去25 年的任何一個(gè)市場， 而碳纖維復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展也將進(jìn)入一個(gè)良性循環(huán)�？梢�， 開發(fā)碳纖維復(fù)合材料市場的關(guān)鍵因素已從性能變?yōu)閮r(jià)格， 亦即經(jīng)濟(jì)可承受性。

　　碳纖維目前被劃分為宇航級(jí)（A ero space2grade）和工業(yè)級(jí)（Commercial2grade） 兩類， 亦稱為小絲束（Small2st rand tow 或Small tow ） 和大絲束（L arge2st rand tow 或L arge tow ）。通常把48K 以上碳纖維稱為大絲束碳纖維， 包括60K, 120K, 360K 和480K 等。

　　宇航級(jí)碳纖維初期以1K, 3K, 6K 為主， 逐漸發(fā)展為12K 和24K, 主要應(yīng)用于國防軍工和高技術(shù)， 以及體育休閑用品， 像飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和釣魚桿、高爾夫球桿和網(wǎng)球拍等。工業(yè)級(jí)碳纖維應(yīng)用于不同民用工業(yè)， 包括： 紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、機(jī)電、土木建筑、交通運(yùn)輸和能源等。特別近年來工業(yè)級(jí)碳纖維滲透進(jìn)入傳統(tǒng)宇航級(jí)碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域， 開始在體育休閑用品上獲得一定程度的應(yīng)用， 估計(jì)這一趨勢將進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)展。從價(jià)格方面看， 大絲束碳纖維更有絕對(duì)優(yōu)勢。國際市場上每磅工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維售價(jià)在8~ 10 美元， 而宇航級(jí)碳纖維每磅售價(jià)在15~ 20 美元， 價(jià)格相差近一倍， 而超高模量的碳纖維， 每磅價(jià)格高達(dá)上百美元甚至數(shù)百美元（表1） , 是工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維的十倍甚至幾十倍。由于價(jià)格是開發(fā)碳纖維市場的關(guān)鍵因素， 因此工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維是今后碳纖維發(fā)展的方向。 國外對(duì)碳纖維的效費(fèi)比作過比較， 如果以單位美元的強(qiáng)度和單位美元的模量對(duì)比， 則工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維的單位美元強(qiáng)度是205M Pa?＄、單位美元模量是13GPa?＄， 宇航級(jí)12K 碳纖維的單位美元強(qiáng)度和模量分別為107M Pa?＄和7GPa?＄， 說明工業(yè)級(jí)大束絲碳纖維的效費(fèi)比要比宇航級(jí)小絲束碳纖維高得多。

　　從先進(jìn)復(fù)合材料應(yīng)用發(fā)展看， 碳纖維復(fù)合材料的價(jià)格和效費(fèi)比等分析比較， 采用大絲束碳纖維將是今后先進(jìn)復(fù)合材料降低成本的主要措施之一。

　　碳？碳復(fù)合材料有卓越的高溫性能、抗燒蝕性能、耐磨損性能和力學(xué)性能， 既是優(yōu)良的功能材料， 又是突出的熱結(jié)構(gòu)材料， 被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈鼻錐、航天飛機(jī)機(jī)翼前緣、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)喉襯和軍、民用飛機(jī)剎車片， 是國防軍工和國民經(jīng)濟(jì)高技術(shù)的重要工程材料， 在航空、航天、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、能源、冶金等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。但碳碳復(fù)合材料價(jià)格昂貴， 生產(chǎn)周期長， 其發(fā)展與應(yīng)用受到限制。

　　為此， 國內(nèi)外大力開展低成本碳？碳復(fù)合材料技術(shù)的研究， 這種低成本技術(shù)已成為近年來碳？碳材料研究的重點(diǎn)。它包括原材料、復(fù)合工藝、機(jī)械化、自動(dòng)化和質(zhì)量控制等技術(shù)。

　　低成本碳？碳復(fù)合材料的原材料及其織物包括：

　　①采用大絲束碳纖維； ②采用短切纖維； ③預(yù)成型紗法； ④高殘?zhí)悸蕿r清； ⑤中間相瀝清小球法； ⑥采用新型基體前驅(qū)體； （聚芳基乙炔PAA 樹脂、丙炔取代環(huán)戊二烯PCP 樹脂等）； ⑦抽濾法制備技術(shù)； ⑧215G織物等。

　　低成本碳？碳復(fù)合材料的復(fù)合工藝包括： ①短纖維模壓工藝； ②快速化學(xué)液氣相浸漬工藝（比CV I 沉積速率提高200 倍） ; ③強(qiáng)迫流動(dòng)熱梯度法化學(xué)氣相滲透（FCV I）； ④限域變溫強(qiáng)制流動(dòng)化學(xué)氣相滲透（L TCV I） ; ⑤快速熱梯度法化學(xué)氣相沉積（沉積速率0125mm ?h ） ; ⑥直接通電浸漬碳化法； ⑦新型常壓碳化法； ⑧快速熱等靜壓法。

　　低成本碳？碳復(fù)合材料的機(jī)械化、自動(dòng)化和質(zhì)量控制技術(shù)包括： ①新型無損檢測技術(shù)； ②機(jī)械化和自動(dòng)化程度高的編織機(jī)； ③新型針剌機(jī)和縫合機(jī)等。

　　低成本碳？碳復(fù)合材料技術(shù)可以把碳？碳復(fù)合材料的生產(chǎn)周期縮短幾倍到幾百倍， 大幅度降低碳？碳復(fù)合材料成本， 碳？碳復(fù)合材料能否在民用工業(yè)大量應(yīng)用， 關(guān)鍵在于碳？碳復(fù)合材料低成本生產(chǎn)技術(shù)是否取得工程化進(jìn)展。

　　2 高性能

　　國防先進(jìn)武器裝備和國民經(jīng)濟(jì)高技術(shù)的發(fā)展， 都要求進(jìn)一步提高復(fù)合材料的性能， 進(jìn)一步提高比強(qiáng)度、比模量。固體發(fā)動(dòng)機(jī)戰(zhàn)略導(dǎo)彈彈道計(jì)算表明， 一、二、三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體每減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量一公斤將增加射程相應(yīng)為016km ，310km 和1610km 左右�？梢姕p輕殼體結(jié)構(gòu)質(zhì)量， 特別是第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體質(zhì)量對(duì)增加戰(zhàn)略導(dǎo)彈射程的重大意義。某發(fā)動(dòng)機(jī)第三級(jí)殼體如用E 玻纖？環(huán)氧復(fù)合材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量116kg, 如用芳綸（Apmoc） ?環(huán)氧結(jié)構(gòu)質(zhì)量可減至71kg, 如用碳纖維T 2800?環(huán)氧結(jié)構(gòu)質(zhì)量僅為46kg.早期固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體采用玻纖？環(huán)氧， 象北極星A 2 和海神C23 等， 70 年代中期以后為了減輕質(zhì)量就改用芳綸？環(huán)氧， 象三叉戟1、三叉戟2 和MX 導(dǎo)彈等， 近年來用性能更好的碳纖維？環(huán)氧制備發(fā)動(dòng)機(jī)殼體， 象侏儒導(dǎo)彈等。表2 為固體導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼體用先進(jìn)復(fù)合材料。

　　90 年代先進(jìn)復(fù)合材料大部分是采用T 300 類型的碳纖維和環(huán)氧樹脂件作為基體，這一類T 300?環(huán)氧復(fù)合材料的性能不能滿足高技術(shù)發(fā)展的要求， 特別是設(shè)計(jì)許用值較低，一般在3000LE, CA I 也較低，一般在200M Pa 以下。而高技術(shù)發(fā)展，例如： 新一代戰(zhàn)斗機(jī)和新一代戰(zhàn)略核武器等， 要求設(shè)計(jì)許用值達(dá)到6000LE左右，CA I 值則要求達(dá)到300M Pa 以上。碳纖維的性能是決定先進(jìn)復(fù)合材料性能的關(guān)鍵因素。為此， 各國都致力提高改進(jìn)碳纖維性能， 像日本東麗公司的T 300 碳纖維的抗拉強(qiáng)度由最初約為3000M Pa,到80 年代中期， 其抗拉強(qiáng)度已達(dá)到3530M Pa, 即提高了20% 左右。此外， 性能更好的碳纖維像T 800 （抗拉強(qiáng)度5490M Pa）、T 1000 （抗拉強(qiáng)度7000M Pa） 不斷研究開發(fā)成功， 并投入市場， 以滿足要求性能更高的高技術(shù)產(chǎn)品主承力構(gòu)件的需求， 但T 800 和T 1000 碳纖維的價(jià)格要比T 300 分別高出200% 和370%.美國海克塞爾（HEXEL ） 公司則用IM 7, IM 8 和IM 9 等性能更高的碳纖維取代A S4 碳纖維。近年來日本東麗公司開發(fā)生產(chǎn)的T 700 碳纖維， 抗拉強(qiáng)度比T 300 提高了45% 以上， 而價(jià)格只比T 300 貴不到10% , 具有很好的性能價(jià)格比。根據(jù)航空航天工業(yè)要求先進(jìn)復(fù)合材料的CA I 大于200M Pa, 國外航空航天工業(yè)用IM 7 和T 800 碳纖維增強(qiáng)韌性環(huán)氧樹脂， CA I 都在200M Pa 以上， 有些則達(dá)到350M Pa 左右。CA I 性能以及在不同飛機(jī)、不同部位上的應(yīng)用。 航空工藝研究所研究了T 800 和Q Y9511 雙馬樹脂的性能， 測試表明其室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到2741M Pa,150℃為2735M Pa, 濕態(tài)130℃仍保持在2666M Pa, 遠(yuǎn)高于T 300?環(huán)氧復(fù)合材料的性能，用T 800 或T 1000 取代T 300 可大幅度提高復(fù)合材料的性能， 0 度方向的抗拉強(qiáng)度可提高74% 到100% , 對(duì)于要求抗拉強(qiáng)度大大高于T 300?環(huán)氧復(fù)合材料， 和必須保證高比強(qiáng)度的應(yīng)用情況， T 800 和T 1000 增強(qiáng)韌性環(huán)氧樹脂或雙馬樹脂是很好的選用材料。表6 是不同碳纖維增強(qiáng)大3620 和3632 環(huán)氧復(fù)合材料的0 度方向的抗拉強(qiáng)度。3 多功能化傳統(tǒng)的材料科學(xué)與工程把材料劃分為兩大類， 即結(jié)構(gòu)材料與功能材料， 多少年來一直根據(jù)這樣的概念來研究與發(fā)展材料。

　　高技術(shù)的發(fā)展要求材料不再是單一的結(jié)構(gòu)材料或功能材料， 航天高技術(shù)的發(fā)展要求由一種材料承擔(dān)多種功能， 包括： 防熱、抗核、承載、吸波、透波、隱身、減震、降噪等， 這是實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略核武器的小型化、輕質(zhì)化、強(qiáng)突防和全天候的關(guān)鍵因素之一。因此， 材料發(fā)展中的一種新趨勢是結(jié)構(gòu)材料和功能材料的互相滲透， 即結(jié)構(gòu)材料的功能化（例如， 結(jié)構(gòu)吸波材料） 和功能材料的結(jié)構(gòu)化（例如， 熱結(jié)構(gòu)材料）。這就是材料發(fā)展中的綜合集成[9 ].

　　21 世紀(jì)的復(fù)合材料材料將往多功能方向發(fā)展， 復(fù)合材料將成為具備兩種或兩種以上功能的材料。像隱身？結(jié)構(gòu)、防熱？結(jié)構(gòu)、防熱？抗核、阻尼？結(jié)構(gòu)、防熱？抗核？結(jié)構(gòu)、防熱？抗核？隱身等。

　　多功能復(fù)合材料研究已經(jīng)從初期的雙功能復(fù)合材料進(jìn)入到三功能復(fù)合材料。雙功能復(fù)合材料的典型代表是防熱？抗核復(fù)合材料， 主要用作戰(zhàn)略核武器端頭前錐體的材料。通過調(diào)整增強(qiáng)物不同結(jié)構(gòu)與不同組元、混編或混雜紗編織和調(diào)節(jié)基體的組元和改進(jìn)復(fù)合工藝來實(shí)現(xiàn)。防熱抗核雙功能復(fù)合材料的研究， 解決了過去采用“多層穿衣式”來滿足多功能要求的落后辦法。

　　雙功能復(fù)合材料的另一個(gè)實(shí)例是隱身吸波復(fù)合材料和隱身？結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。隱身技術(shù)是海灣戰(zhàn)爭中美國的“殺手锏”, 隱身？吸波復(fù)合材料和隱身？結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是隱身技術(shù)的關(guān)鍵， 它們是現(xiàn)代軍事技術(shù)的一個(gè)高度敏感的技術(shù)領(lǐng)域， 隱身吸波復(fù)合材料和隱身？結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的成功應(yīng)用大幅度提高武器系統(tǒng)的突防能力與生存能力。

　　隱身吸波復(fù)合材料初期的研究重點(diǎn)在隱身吸波復(fù)合涂層， 主要工作圍繞高性能吸收劑的研制和隱身吸波復(fù)合涂層的設(shè)計(jì)等。包括： 可見光- 近紅外- 遠(yuǎn)紅外- 雷達(dá)波兼容原理、多功能隱身吸波復(fù)合涂層、多頻譜隱身涂層的復(fù)合技術(shù)和大面積施工工藝等[12 ].

　　在航天飛行器上可實(shí)用的隱身吸波復(fù)合涂層， 已實(shí)現(xiàn)隱身吸波復(fù)合涂層的厚度降至1mm 以下， 在1~40GHz 的頻率范圍都達(dá)到或超過10dB 的吸收率， 并對(duì)表面波有良好的抑制作用。當(dāng)前隱身復(fù)合材料的研究重點(diǎn)是結(jié)構(gòu)？隱身復(fù)合材料， 進(jìn)一步提高性能， 達(dá)到頻帶寬、密度低和多功能。

　　3功能復(fù)合材料的代表

　　是防熱？透波？承載復(fù)合材料，它是為了滿足新型戰(zhàn)略核武器彈頭的天線窗材料和常規(guī)地？地- 慣性？地圖匹配精確制導(dǎo)導(dǎo)彈天線罩材料的要求而發(fā)展的。在戰(zhàn)略型號(hào)中， 天線罩材料主要考慮防熱及透波， 要作為承載及大尺寸結(jié)構(gòu)件有一定的局限性。新一代地？地導(dǎo)彈要求天線罩材料同時(shí)具有較好的防熱性能， 透波性能和力學(xué)性能， 并適宜于成型大尺寸的構(gòu)件。防熱？透波？承載三功能復(fù)合材料是功能一體化天線罩材料的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　在戰(zhàn)略核武器彈頭再入時(shí)， 彈頭端頭的碳？碳復(fù)合材料和彈頭大面積防熱層的碳？酚醛復(fù)合材料因燒蝕熱結(jié)構(gòu)不匹配， 往往引起碳？酚醛復(fù)合材料的塊狀剝蝕問題； 針對(duì)新型戰(zhàn)略核武器為解決特定再入滾轉(zhuǎn)特征， 實(shí)現(xiàn)被動(dòng)滾控、小型化、輕質(zhì)化、強(qiáng)突防和高可靠性， 要求研究防熱？抗核？承載三功能復(fù)合材料。

　　三功能防熱？抗核？承載復(fù)合材料是在防熱？抗核二功能復(fù)合材料基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

　　4 智能化智能材料（ In telligen tM aterials）

　　亦有稱為機(jī)敏材料（Smart M aterials）。

　　美國智能材料研究中心的C1A 1 Rogers 認(rèn)為“把智能與生命綜合于材料的微觀結(jié)構(gòu)中， 以減輕系統(tǒng)質(zhì)量、能耗并產(chǎn)生自適應(yīng)功能，這樣的系統(tǒng)稱之為智能材料系統(tǒng)。”“綜合了傳感器、驅(qū)動(dòng)器和控制器于材料和結(jié)構(gòu)部件， 使之成為一體的系統(tǒng)， 稱之為智能材料與結(jié)構(gòu)。”日本非傳統(tǒng)技術(shù)學(xué)會(huì)Takagi 博士認(rèn)為： “能夠根據(jù)環(huán)境變化， 使自身功能處于最佳狀態(tài)的材料稱之為智能材料”.可見智能材料的特點(diǎn)與實(shí)質(zhì)在于能夠?qū)ν饨绛h(huán)境變化作出適時(shí)、靈敏和恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)， 它具備傳感（神經(jīng)）、控制（大腦） 和驅(qū)動(dòng)（肌肉） 的功能， 即具有獲取、識(shí)別、處理和執(zhí)行的能力， 可以自動(dòng)調(diào)解， 并具有自診斷、自適應(yīng)、自修復(fù)能力。簡言之， 即具有類似生物的自適應(yīng)功能[11 ].   智能材料和結(jié)構(gòu)的研究， 被譽(yù)為可與半導(dǎo)體材料誕生相媲美的高技術(shù)革命。國外把智能材料與結(jié)構(gòu)技術(shù)稱作是21 世紀(jì)的一個(gè)重要關(guān)鍵技術(shù)。

　　智能材料和結(jié)構(gòu)是軍民兩用技術(shù)， 但從國外的發(fā)展與應(yīng)用來看， 重點(diǎn)在國防軍事領(lǐng)域， 特別是航空、航天高科技領(lǐng)域。80 年代中期美國陸軍科研局（ARO ） 贊助智能旋翼機(jī)飛行器的研究， 根據(jù)采用復(fù)合材料制造直升機(jī)旋翼， 提出了研究自適應(yīng)減少旋翼葉片的振幅和扭曲的旋翼結(jié)構(gòu)的要求。美國空軍于1989 年提出PENVAL 計(jì)劃， 即宇航飛行器智能蒙皮的計(jì)劃， 目標(biāo)是在2002~ 2003 年完成整體裝有智能蒙皮飛機(jī)的飛行試驗(yàn)。美國原戰(zhàn)略防御計(jì)劃局（SD IO ） 提出將智能材料與結(jié)構(gòu)用于“針對(duì)有限攻擊的全球保護(hù)系統(tǒng)”中， 解決天基自主監(jiān)視和防御系統(tǒng)難以維護(hù)及結(jié)構(gòu)振動(dòng)等問題， 提高對(duì)目標(biāo)的跟蹤和打擊能力。美國宇航局（NA SA ） 提出采用智能材料和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大型空間結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)伸展和精確定位。美國陸軍側(cè)重于旋翼飛行器的自適應(yīng)研究， 包括減少旋翼飛行器結(jié)構(gòu)部件的振動(dòng)和增大空氣動(dòng)力穩(wěn)定性， 加強(qiáng)旋翼飛行器的控制、損傷檢測和戰(zhàn)地維護(hù)能力。海軍撥款1200 萬美元， 研究采用智能材料與結(jié)構(gòu)對(duì)潛艇的振動(dòng)和噪聲進(jìn)行主動(dòng)控制， 此外， 還提出了軍用艦船智能表層的研究。例如研制仿海豚皮膚以減少航行阻力的目的�？哲娭�重于航空航天飛行器智能表層的研究， 將其落實(shí)到美國空軍科研項(xiàng)目預(yù)測？ 中， 認(rèn)為是急需發(fā)展的， 有創(chuàng)始性的項(xiàng)目。美國空軍萊特研究和發(fā)展中心的航空設(shè)備實(shí)驗(yàn)室， 制定了智能表層的發(fā)展規(guī)劃， 未來的飛機(jī)表層將埋入各種傳感元件， 它們不僅能夠監(jiān)測自身的安全， 還能進(jìn)行各種環(huán)境監(jiān)測， 并能對(duì)雷達(dá)、電子戰(zhàn)和通訊系統(tǒng)提供瞬時(shí)模態(tài)。規(guī)劃在飛機(jī)局部實(shí)現(xiàn)智能表層功能， 在2010 年飛機(jī)整體實(shí)現(xiàn)智能表層結(jié)構(gòu)。90 年代初美國波音集團(tuán)軍事部和美國空軍、美國宇航技術(shù)中心聯(lián)合研制智能材料與結(jié)構(gòu)的飛行器安全監(jiān)測系統(tǒng)（SHM S 系統(tǒng)）。

　　1995 年美國高級(jí)研究計(jì)劃局（ARPA ） 與諾斯羅普·格普門公司鑒定了3400 萬美元的項(xiàng)目合同， 研究和驗(yàn)證：“ 可變幾何形狀機(jī)翼和翼剖面”的概念， 即采用智能材料與結(jié)構(gòu)使飛機(jī)在飛行時(shí)能改變機(jī)翼及其剖面以使升力隨速度和高度等最佳變化， 該項(xiàng)工作要進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)并制造試驗(yàn)機(jī)。

　　以上研究工作表明， 國外智能材料與結(jié)構(gòu)研究已從最初的基礎(chǔ)研究和原理性演示， 逐步走向把實(shí)驗(yàn)室成果向?qū)嵱没�方向轉(zhuǎn)化和推進(jìn)。某些研究成果已接近實(shí)用階段。1994 年法國范堡羅航展中展出的“智能蜻蜓”就是一個(gè)例證。

　　為了研究開發(fā)智能材料與結(jié)構(gòu)， 國外紛紛成立智能？機(jī)敏材料研究所或研究中心， 學(xué)術(shù)技術(shù)交流十分活躍。1992 年ADPA , A IAA , A SM E, SP IE 等聯(lián)合出版了“A ct iveM aterials and A dap t ive St ructu res”專輯。國際光學(xué)學(xué)會(huì)從1990 年以來， 每年出版有關(guān)智能材料與結(jié)構(gòu)的專輯。， 日本和美國在夏威夷成立了智能結(jié)構(gòu)聯(lián)合研究小組， 并在1990 年和1991 年召開了第一、二屆日本？美國自適應(yīng)材料與結(jié)構(gòu)聯(lián)合會(huì)， 此后幾乎每年都召開國際性智能材料與結(jié)構(gòu)會(huì)。

　　智能材料與結(jié)構(gòu)的研究開發(fā)有極大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益， 除了在軍事上的革命性效應(yīng)外， 美國能源部報(bào)告預(yù)測， 到本世紀(jì)末， 僅電流變體的市場規(guī)�？蛇_(dá)650 億美元， 前景十分廣闊[11 ].

　　智能材料與結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)是由于結(jié)構(gòu)材料、功能材料和微電子工業(yè)的發(fā)展，是三者結(jié)合的產(chǎn)物。它的出現(xiàn)將引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的巨大改革，今后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅是考慮承載和強(qiáng)度，不僅僅是考慮某一種功能，如阻尼減振降噪，突出要考慮的是它的智能性，即對(duì)環(huán)境變化做出適時(shí)響應(yīng)和適應(yīng)的能力，亦即材料與結(jié)構(gòu)對(duì)信息的收集，信息的綜合與處理以及信息的反饋與控制的方法與能力。智能材料與結(jié)構(gòu)必須是材料、電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)？？等多方面的集成與一體化，它是現(xiàn)代高新技術(shù)的綜合與集成。

　　由材料、結(jié)構(gòu)和電子互相融合而構(gòu)成的智能材料與結(jié)構(gòu)， 是當(dāng)今材料與結(jié)構(gòu)高新技術(shù)發(fā)展的方向。隨著智能材料與結(jié)構(gòu)的發(fā)展還將出現(xiàn)一批新的學(xué)科與技術(shù)。包括： 綜合材料學(xué)、精細(xì)工藝學(xué)、材料仿生學(xué)、生物工藝學(xué)、分子電子學(xué)、自適應(yīng)力學(xué)以及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和人工智能學(xué)等。智能材料與結(jié)構(gòu)已被許多國家確認(rèn)為必須重點(diǎn)發(fā)展的一門新技術(shù)， 成為21 世紀(jì)復(fù)合材料一個(gè)重要發(fā)展方向。

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