智能材料被认为是下一代先进功能器件的基石, 液晶材料由于其具有优异的响应性和自适应性,是发展潜力巨大的智能软材料。
智能材料与结构系统可对外界刺激进行主动响应,具有自感知、自驱动、自修复和自供给等功能。智能材料与结构系统将引领航空航天、智能制造、生物医疗和机器人等领域发展的新方向,为智能社会提供物质基础和保障。
对于高分子材料科学家而言,自然界中很多生物所具有的“自适应变色伪装能力”一直是非常重要的研究方向,仿生自然界生物体的智能变色隐身机制,开发新型仿生智能变色材料与技术,对生产生活、国防工业等领域具有重大意义。同时,很多高分子材料如橡胶、塑料、涂料、纤维等都是重要的工业材料,每年磨损消耗巨大,提高先进高分子材料的使用寿命能产生巨大的经济和社会效益。
天津大学封伟教授团队受自然界变色龙智能变色机制启发,将动态共价硼酸酯键引入主链型胆甾相液晶弹性体中,同时利用热激发动态B-O键交换特性,实现了变色薄膜的任意颜色和三维形状可控编程,并且其形状和颜色能够通过改变温度实现可逆调控,成功研发新型智能材料——“智能变色液晶高分子薄膜”。
根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年智能材料市场发展现状调查及供需格局分析预测报告》显示:
智能材料,是一种能感知外部刺激,能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,是现代高技术新材料发展的重要方向之一,将支撑未来高技术的发展,使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失,实现结构功能化、功能多样化。
智能材料应用范围较为广泛,主要应用于电机、驱动器、传感器、功能材料、探头等,并由此最终实现在航空航天、汽车工程、医疗器械、机械工程、消费终端等领域的应用。其中,智能材料应用于电机和驱动器市场中占比高达71%、传感器占比达15.8%、结构材料占比为7.8%、探头的市场占比达5.2%。
智能材料行业市场现状
智能材料具有传感、反馈、信息识别与积累、响应四大功能,以及自诊断、自修复、自适应三大能力。智能材料是现代高技术新材料发展的重要方向之一,将支撑未来高技术的发展,使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失,实现结构功能化、功能多样化。科学家预言,智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。