大(da)千(qian)世(shi)界(jie)包(bao)羅(luo)萬(wan)象(xiang)又(you)千(qian)差(cha)萬(wan)別(bie)，萬(wan)變(bian)不(bu)離(li)其(qi)宗(zong)的(de)唯(wei)有(you)材(cai)料(liao)
，而(er)人(ren)們(men)的(de)衣(yi)食(shi)住(zhu)行(xing)用(yong)與(yu)材(cai)料(liao)密(mi)不(bu)可(ke)分(fen)。人(ren)類(lei)有(you)史(shi)以(yi)來(lai)就(jiu)沒(mei)有(you)停(ting)止(zhi)過(guo)對(dui)材(cai)料(liao)的(de)改(gai)良(liang)，通(tong)過(guo)篩(shai)選(xuan)、嫁接甚至不惜采用轉基因技術來改善農副產品；而非食用材料的進步則經曆了天然材料
、燒結材料、合成材料
、複合材料等階段，將要迎來的是智能材料時代。

　　“基於提升產品性能水平的開發將是21世紀競爭的關鍵所在，而智能材料將在開發中扮演至關重要的角色。”這是2003年材料展望研討會會後報告得出的結論，該研討會是由英國政府資助的，召集專家來共同研討未來技術的發展。

　　彗星1號帶來的噩夢

　　民用噴氣式客機時代始自1952年5月，英國德·哈維蘭公司研製的彗星1號噴氣式飛機正式投入到倫敦到約翰內斯堡的民航運營。由於使用了密封增壓艙，飛機可以在萬米高空飛行，從而給旅客帶來高速
、平穩舒適的空中旅行體驗。

　　然而

，在1954年1月和4月
，2架彗星1號hao在zai執zhi行xing航hang班ban任ren務wu的de途tu中zhong在zai海hai洋yang上shang空kong相xiang繼ji發fa生sheng了le空kong中zhong解jie體ti的de慘can劇ju，在zai給gei生sheng命ming財cai產chan造zao成cheng重zhong大da損sun失shi的de同tong時shi
，也ye給gei剛gang剛gang起qi步bu的de噴pen氣qi式shi民min航hang運yun營ying蒙meng上shang了le一yi層ceng重zhong重zhong的de陰yin影ying。

　　zaiqihoudeshigutiaozhazhongfaxian，youyupinfanqijiangdailaidezengyahejianyaguocheng，daozhifeijijishenjinshucailiaochanshengliewenbingzhujiankuozhankailai，zuizhongdaozhifeijijieti。jinguanrenmenhenzaojiufaxianlejinshupilaodexianxiang——鐵絲經過反複彎曲後就會被折斷
，但人們對金屬疲勞的深刻認識卻是始於彗星1號。

　　盡管通過采用新材料
、改(gai)進(jin)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)的(de)方(fang)式(shi)可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)地(di)降(jiang)低(di)金(jin)屬(shu)的(de)疲(pi)勞(lao)，比(bi)如(ru)說(shuo)人(ren)們(men)現(xian)在(zai)司(si)空(kong)見(jian)慣(guan)的(de)飛(fei)機(ji)圓(yuan)角(jiao)矩(ju)形(xing)舷(xian)窗(chuang)，就(jiu)是(shi)為(wei)了(le)避(bi)免(mian)應(ying)力(li)過(guo)於(yu)集(ji)中(zhong)在(zai)矩(ju)形(xing)四(si)角(jiao)從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)金(jin)屬(shu)疲(pi)勞(lao)而(er)設(she)計(ji)的(de)。然(ran)而(er)，金(jin)屬(shu)疲(pi)勞(lao)的(de)噩(e)夢(meng)依(yi)舊(jiu)揮(hui)之(zhi)不(bu)去(qu)。2002年5月25日

，台灣華航波音747客機在飛往香港途中墜毀於澎湖外海，事故調查表明，金屬疲勞再次成為此次空難的罪魁禍首。

　　金屬疲勞現象並非航空獨有。1998年6月3日11時許

，時速200公裏的列車在駛向漢堡的途中在艾雪德鎮附近發生嚴重的出軌事故
，最終造成101人死亡
、88人受傷，成為德國曆史上最慘重的鐵路事故。調查認定，事故是由第2節車廂一個車輪因金屬疲勞突然爆裂引起的。

　　類似的例子還能在橋梁
、船舶、汽qi車che甚shen至zhi自zi行xing車che上shang找zhao到dao。選xuan用yong耐nai金jin屬shu疲pi勞lao的de金jin屬shu或huo者zhe合he金jin材cai料liao固gu然ran是shi行xing之zhi有you效xiao的de途tu徑jing
，但dan是shi隻zhi要yao是shi金jin屬shu就jiu不bu可ke能neng避bi免mian疲pi勞lao，區qu別bie隻zhi是shi程cheng度du不bu同tong。因yin此ci，對dui金jin屬shu部bu件jian的de監jian測ce就jiu成cheng為wei防fang範fan金jin屬shu疲pi勞lao非fei常chang有you效xiao的de手shou段duan。

　　danshichuantongdewaizhishijiancefangshihennanmanzudongtaishishijiancedeyaoqiu，bijingrenmenbunengzaifeijijishenneiwaibuzhidaliangdechuanganqibingfangzhigezhonggeyangdeyiqiyushebei
，yinweifeijideqidongwaixinghezaihenenglidouburongxuzheyangzuo。yinci，renmenjixiwangyuzhinengcailiao，xiwangqinengyouxiaoyufangjinshupilaosuodailaideweihai。

　　智能材料：物聯網的特殊應用

　　與物聯網各式各樣的定義相類似的是，智能材料迄今也沒有一個統一的定義。

　　按照互動百科“智能材料”詞條給出的定義，智能材料是指具有感知環境（包括內環境和外環境）刺激

，對之進行分析
、處理、判斷，並采取一定措施進行適度響應的
、具有智能特征的材料。

　　這種刺激或者說激勵所代表的物理量通常為聲、光、電、磁、熱、機械力（包括壓力、張力等）、PH值
、高gao能neng射she線xian等deng。但dan特te定ding的de智zhi能neng材cai料liao並bing非fei能neng夠gou感gan知zhi所suo有you這zhe些xie物wu理li量liang
，而er是shi根gen據ju特te定ding用yong途tu，賦fu予yu智zhi能neng材cai料liao特te定ding的de傳chuan感gan能neng力li，去qu感gan知zhi所suo需xu探tan測ce的de物wu理li量liang。

　　同樣
，並非每種智能材料都必須完全具備智能材料的七個特點：感知
、反饋、響應
、識別
、自診斷、自適應
、自修複等功能或能力。但感知和響應功能則是所有智能材料所必須的。如果缺少了對作用其上的物理量的感知

，那就談不上智能了。

　　雖(sui)說(shuo)智(zhi)能(neng)材(cai)料(liao)離(li)不(bu)開(kai)智(zhi)能(neng)，但(dan)智(zhi)能(neng)也(ye)是(shi)分(fen)層(ceng)次(ci)的(de)。比(bi)如(ru)說(shuo)，用(yong)於(yu)太(tai)陽(yang)鏡(jing)的(de)變(bian)色(se)玻(bo)璃(li)，在(zai)遇(yu)到(dao)日(ri)光(guang)光(guang)譜(pu)中(zhong)的(de)紫(zi)外(wai)線(xian)照(zhao)射(she)後(hou)顏(yan)色(se)變(bian)深(shen)，再(zai)如(ru)記(ji)憶(yi)合(he)金(jin)，是(shi)在(zai)特(te)定(ding)的(de)溫(wen)度(du)環(huan)境(jing)中(zhong)恢(hui)複(fu)原(yuan)有(you)的(de)形(xing)狀(zhuang)，或(huo)者(zhe)說(shuo)記(ji)憶(yi)合(he)金(jin)感(gan)知(zhi)到(dao)溫(wen)度(du)的(de)激(ji)勵(li)後(hou)

，按(an)照(zhao)預(yu)設(she)的(de)方(fang)案(an)進(jin)行(xing)響(xiang)應(ying)。因(yin)為(wei)缺(que)少(shao)了(le)計(ji)算(suan)，變(bian)色(se)玻(bo)璃(li)和(he)記(ji)憶(yi)合(he)金(jin)的(de)“智商”顯得比較低。

　　要實現智能材料更多的功能
，計算是不可或缺的，而計算的前提就是借助於傳感器將自然界中的非電量轉化為電量，而其大前提就是要將傳感器嵌入到材料中。

　　然而，將傳感器嵌入到材料中談何容易。因為很難將電源嵌入到材料中，無源傳感器因此在很大程度上成為不二選擇
；又因為受飛機蒙皮等緊湊型應用物理尺寸的局限，多功能傳感器倍受青睞。在上述一種或多種約束條件下，光纖、壓電陶瓷、薄膜、半導體等傳感器便成為為數不多的可供選擇的傳感器
，而其中光纖傳感器因其無源、多物理量測量等特點而成為應用的熱門。

　　即便是光纖傳感器，在zai嵌qian入ru到dao應ying力li敏min感gan材cai料liao時shi，依yi然ran會hui有you很hen大da的de挑tiao戰zhan，因yin為wei光guang纖xian的de膨peng脹zhang係xi數shu與yu多duo數shu金jin屬shu的de膨peng脹zhang係xi數shu相xiang差cha較jiao大da，為wei了le避bi免mian因yin膨peng脹zhang係xi數shu差cha異yi引yin入ru的de應ying力li，必bi須xu在zai光guang纖xian和he金jin屬shu之zhi間jian增zeng加jia膨peng脹zhang係xi數shu介jie乎hu兩liang者zhe之zhi間jian的de過guo渡du層ceng。

　　zongzhi

，renmenkeyibaqianyouchuanganqidezhinengcailiaoshiweiwulianwangdeteshuyingyong，zhibuguozaihendachengdushang
，zhezhongyingyongxuyaodumenjueji
，bingfeiyixiezixuweiwulianwangqiyedeqiyeganyingchengxialai。

　　方興未艾的智能材料            

　　今年3月下旬，波音公司宣布
，787客機已通過機翼加載試驗，試驗載荷達到運營最大載荷的1.5倍，機翼上翹高度達到7.6米

，從而首架飛機有望在今年年底交付全日本航空公司。在波音787延誤交付的兩年多時間裏，僅解決翼身結合處結構強度問題就占到了6個月。

　　zhezhongjinglishiyanxuyaodaliangdemonifuzaihefuzadeceshishebei，youyouyuqishuyupohuaixingjixianshiyan，yinci
，zhinengyongzaidimianyangjishang。danzhebingbuyiweizhezaifeixingzhongbuxuyaoduifeijijiegouqiangdujinxingjiance。

　　事實恰恰相反。1973年6月3日，蘇聯時速達2倍馬赫的圖-144超音速客機在巴黎航展上進行飛行表演時，因緊急避讓突然出現在正前方、負責航拍的法國幻影飛機而導致失速，在平飛改出時機身嚴重過載而超出設計極限，造成左翼折斷，飛機最終在空中解體。

　　伴隨著技術的進步，如今SHM已成為智能材料與結構領域中重要而特殊的應用。說其重要
，是因為諸如波音、空客等飛機、舊金山金門橋等橋梁上的典型應用涉及的都是人命關天的事兒。說其特殊，是因為在SMH中僅有傳感器被放置在被監測結構內部或者表麵，而信息處理以及其後按照預定方案的響應都在被監測結構之外，因此，SHM更像是物聯網的應用。

　　肩負著引領英國成為全球創新領導者的英國技術戰略委員會，確定了6項關鍵的核心技術：高附加值製造，先進材料，納米技術，生物科學，電子學、光子學與電氣係統，信息和通信技術。其中大部分與智能材料或者物聯網相關。