材料科學發(fā)展應用前景廣闊 2021智能材料全球研發(fā)投資及市場規(guī)模預測

• 2021年3月4日 WuYaNan來源：中研網 866 53
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大力發(fā)展形狀記憶合金、自修復材料等智能材料，石墨烯、超材料等納米功能材料，超材料已經正式上升為國家戰(zhàn)略。未來我國對智能材料的研發(fā)及投資力度加大，市場發(fā)展前景廣闊。到2022年全球智能材料市場規(guī)模將達726億美元，年均復合增長率14.9%。

在這個新材料層出不窮的時代，智能材料可謂獨領風騷，智能材料是二十世紀90年代迅速發(fā)展起來的一類新型復合材料.智能材料目前還沒有統(tǒng)一的定義,不過,現(xiàn)有的智能材料的多種定義仍然是大同小異。大體來說,智能材料就是指具有感知環(huán)境(包括內環(huán)境和外環(huán)境)刺激,對之進行分析,處理,判斷,并采取一定的措施進行適度響應的智能特征的材料。

智能材料的行為與生命體的智能反應有點類似。舉一個簡單的例子，太陽鏡片中就含有某種材料，這種智能材料能感知周圍的光，并能對光的強弱做出判斷：當周圍的光很強時，它就自行變暗;當光較弱時，它又變得透明起來。

智能材料(Intelligent material)，是一種新型功能材料。智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來高技術的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結構材料之間的界線逐漸消失，實現(xiàn)結構功能化、功能多樣化。

在飛機制造方面，科學家正在研制具有如下功能的智能材料。當飛機在飛行中遇到湍流或猛烈的逆風時，機翼中的智能材料能迅速變形，并帶動機翼改變形狀，從而消除湍流或逆風的影響，使飛機仍能平穩(wěn)飛行。這方面的研究還未獲得實質性的進展。此外，還有人設想用智能材料制成涂料，涂在機身和機翼上，當機身或機翼內出現(xiàn)應力時，涂料會改變顏色，以此報警。

超分子化學的日益發(fā)展，使得人們開始從傳統(tǒng)的聚合物的開發(fā)與合成提出更新的觀念。由于超分子體系可以形成高度有序的功能組裝體，并可在一定條件下進行解組裝行為，這就為人們制備動態(tài)的超分子材料提供了基礎。近年來，由于氫鍵作用對聚合物的性質，尤其表現(xiàn)在熱力學、力學、微觀自組裝及結晶行為等具有重大影響，含氫鍵超分子聚合物的設計越來越受到了廣泛的關注。目前很多超分子材料具有生物相容性，可以作為藥物緩釋材料，細胞培養(yǎng)支架等智能材料使用，例如，超分子水凝膠化合物以低濃度在水溶液中通過非共價相互作用自組裝形成的凝聚體系，因其環(huán)境敏感性、低免疫原性及低細胞毒性而廣受關注。另外，根據超分子材料的特性，我們還可以應用于3D打印，通過其與生物相容性極好的PCL(聚己內酯)或PLA(聚乳酸)結合，可以更廣泛的應用于骨骼如股骨頭等的替代以及一些體內醫(yī)療支架的應用。

科學家預言，智能材料的研制和大規(guī)模應用將導致材料科學發(fā)展的重大革命。一般說來，智能材料有七大功能，即傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應功能、自診斷能力、自修復能力和自適應能力。

十三五規(guī)劃綱要提出：大力發(fā)展形狀記憶合金、自修復材料等智能材料，石墨烯、超材料等納米功能材料，超材料已經正式上升為國家戰(zhàn)略。未來我國對智能材料的研發(fā)及投資力度加大，市場發(fā)展前景廣闊。到2022年全球智能材料市場規(guī)模將達726億美元，年均復合增長率14.9%。

在飛機制造方面，科學家正在研制具有如下功能的智能材料：當飛機在飛行中遇到渦流或猛烈的逆風時，機翼中的智能材料能迅速變形，并帶動機翼改變形狀，從而消除渦流或逆風的影響，使飛機仍能平穩(wěn)地飛行?？蛇M行損傷評估和壽命預測的飛機自診斷監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可自行判斷突然的結構損傷和累積損傷，根據飛行經歷和損傷數(shù)據預計飛機結構的壽命，從而在保證安全的情況下，大大減少停飛檢修次數(shù)和常規(guī)維護費用，使商業(yè)飛機能獲得可觀的經濟效益。此外，還有人設想用智能材料制成涂料，涂在機身和機翼上，當機身或機翼內出現(xiàn)應力時，涂料會改變顏色，以此警告。

在醫(yī)療方面，智能材料和結構可用來制造無需馬達控制并有觸覺響應的假肢。這些假肢可模仿人體肌肉的平滑運動，利用其可控的形狀回復作用力，靈巧地抓起易碎物體，如盛滿水的紙杯等。藥物自動投放系統(tǒng)也是智能材料一顯身手的領地。日本推出了一種能根據血液中的葡萄糖濃度而擴張和收縮的聚合物。葡萄糖濃度低時，聚合物條帶會縮成小球，葡萄糖濃度高時，小球會伸展成帶。

中研普華研究院撰寫的智能材料行業(yè)研究報告在總結中國行業(yè)發(fā)展歷程的基礎上，結合新時期的各方面因素，對行業(yè)的發(fā)展趨勢給予了細致和審慎的預測論證。未來智能材料行業(yè)將如何發(fā)展?請點擊查看中研普華研究院報告《2021-2026年智能材料行業(yè)深度分析及投資價值研究咨詢報告》。

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