有感知功能的智能材料

在新材料領域中，目前正形成一門新的分支學科——高分子智能材料，也有人稱為機敏材料。它是通過有機合成的方法，使無生命的有機材料變得似乎有了“感覺”和“知覺”。

數千年來，人們建造的建筑物都是模擬動物的殼。天花板和墻壁都是密不透風的，以便把建筑物內外隔開?？茖W家正在研制一種能自行調溫調光的新型建筑材料，這種材料叫“云膠”，其成分是水與一種聚合物的混合物，呈透明狀，可以透過90％的光線。當被加熱時，云膠可從清澈透明變成白色，以阻擋90％的光線，這一轉變是可逆的，且能在兩三度溫差范圍內完成。建筑物如果擁有了這樣的“皮膚”就可以適應周圍的環境：當天氣寒冷時它就變成透明的，讓陽光照射進來：當天氣暖和需要把陽光擋住時，它就變得半透明。一個裝有云膠的天窗，當太陽光從天窗的一端移向另一端時，可提供比較恒定的進光量。

德國著名的康采思巴斯夫公司在工程師舒勒的帶領下已研制出一種名為“施馬蒂斯”的智能塑料，它可以按照人們的需要時而變硬時而變軟，因而人們可通過各種外因來變換它的物理狀態。這種塑料能自行消除外來的撞擊，特別適合于車輛的緩沖器。用這種塑料制成的油箱即使被坦克壓過也不會破裂。將其用于建房則抗震性能特強。如果在橋梁鋼架上套一層用這種塑料制成的微型管道網，其內部儲存著防銹劑，一旦鋼架生銹，管道會自行熔解，釋放出防銹劑。

日本也正在研制用高分子聚碳酸酯與液晶結合而成的液晶膜或人工分離膜，用途廣泛。如在醫療中，將薄膜做成膠囊狀，把消炎劑放里面，然后將膠囊埋入發炎部位，膠囊可依據患處發炎而引起的溫度變化及時釋放出藥物，達到預期的治療目的和治療效果。在食品工業方面，利用人工膜研制出的“辨味機器人”味覺感知器，可改進或制造所需的各種食品成分。如用薄膜技術可濃縮葡萄汁，提高葡萄酒的味質，還可制造低鹽分醬油，純化果汁，給食品著色等。另外，美國的一些橋梁專家正在研究主動式智能材料，能使橋梁出現問題時自動加固。

把高分子材料和傳感器結合起來，已成為智能材料的一個新特點。早在1994年，意大利比薩大學工程專家德·羅西根據人類皮膚有表皮和真皮(外層和內層)組織的特點，為機器人制造了一種由外層和內層構成的人造皮膚，這種皮膚不僅富有彈性，厚度也和真的差不多。在由兩層橡膠薄膜組成的表皮中，到處放置著只有針尖大小的傳感器，這些傳感器由壓電陶瓷制成，在受到壓力時，就產生電壓，受壓越大，產生的電壓也就越大，極其靈敏，能“感知”物體表面的質感細節，甚至能感覺到紙張上凸起的斑點。德·羅西研制的人造皮機器人可以靈敏地感覺到一片膠紙脫離時產生的拉力，或靈敏地感覺到一個加了潤滑劑的發動機軸承脫離時磨擦力突然變化的情況，并迅速作出握緊反應。

預計不遠的將來，這些各種各樣實用的有“感覺”和“知覺”的高分子智能材料將會走進尋常百姓家。

責任編輯 侯秀姣

化學是實驗的科學，只有實驗才是最高法庭。

化學家、中國科學院院士——傅 鷹