智能材料在建筑領域的研究現狀

吳迪 霍英杰 相晨宇 李永濤

摘?要：智能材料是當今迅速發展的一類新型功能材料，已成為目前探索和研究的熱門。本文主要針對智能材料的特性及其與建筑相結合形成的智能建筑材料，研究智能材料在建筑領域的應用及其發展狀況。

關鍵詞：智能材料;智能建筑材料;建筑領域

1、引言

隨著智能材料的研究和應用不斷取得重大突破，智能材料的發展前景有了越來越多的選擇，但隨著時代飛速的變遷進步，必將推動智能材料向更高層次發展，因此對智能材料的性能有著更高的要求，下面我們將主要針對建筑領域來看智能材料的與其之間的關系和應用。

2、智能材料的簡介及其與建筑物的關系

智能材料是基于仿生發展而設計的一種類似于生物各種功能的“活”的特殊材料，是目前材料科學研究的領先代表，是材料科學最前端的發展方向。智能材料構思的前提是具有多功能復合性和仿生性兩大特點。智能材料并不是單單一種材料種類，它是由多種材料部分經過有機緊湊的復合或嚴格的科學組裝所構成的材料系統，人們設想的智能材料目前一般具備感知，驅動和控制三個基本功能要素。

智能材料所呈現的功能特征與建筑領域也能有著十分密切的結合，首先，智能材料的傳感功能，能感受外界所發生的變化和材料本身所處環境發生的變化，給建筑材料的選取提供了空間，應用到建筑中能夠對建筑物的裂縫破壞起到一定的預警作用。其次，智能材料的反饋功能，可以對系統之前與之后信息進行比較，然后對比較結果進行傳送，根據對比結果發現問題，從而能夠對建筑物出現的問題提前進行整修。最后，智能材料的自調節能力，可以在外部條件變化的同時調節其自身的結構，以此來改變材料本身原有形態，做出適合外界變化的調整，保持材料最佳的使用狀態，這一特性能夠大大提高建筑物的使用壽命。

3、智能材料在建筑領域的發展

近年來，由于建筑物的安全問題而造成的人員損傷不在少數，智能材料與建筑相結合形成的智能建筑材料，最大的特點就是使建筑物更加安全鞏固。智能建筑利用智能建筑材料的智能特性，在進行觀察建筑結構的同時，還可以對建筑物的破損進行修整。把可以進行觀察的設備配置在智能建筑上，能及時檢測出如地動、失火、結構塌裂等危害建筑物安全的因素，并在檢測出來后，能夠進行危險預警，以便于人們及時預防并制定應對方案，在一定的承載范圍內還可以通過自動調節來對消危害因素的影響。例如智能材料的自修復功能，可在建筑物出現裂縫時，自動調節修復，避免建筑倒塌的危險。智能建筑的安全特征相比較傳統建筑而言有了極大的提升，讓人們使用的更加放心。

中國特色社會主義進入新時代，人民日益增長的美好生活需要正是對生活及工作環境要求的不斷提升，在安全的基礎上人們開始更加關注建筑物的使用舒適感和功能多樣性。將智能材料與建筑相結合起來，則是當今新興科技集成的體現，是建筑行業發展的大勢所趨。智能材料在建筑領域應用所形成的智能建筑具有節約性、自動化和智能化等特點，大大提高了使用者的建筑舒適感，保證使用者能夠享受到更加高效和方便的生活體驗感，為使用者營造出更滿意、更可靠的生活及工作環境，未來建筑業發展趨勢必然是智能建筑。

4、智能材料在建筑領域的應用

科學研究、自動化控制以及計算機技術的不斷進步，使得建筑及其所用的材料逐漸走向智能化。智能材料主要分為基體材料、敏感材料、驅動材料和信息處理器四部分，這四部分在建筑領域都有著各自的應用并起著至關重要的作用。智能材料在當今已出現了具體的應用實例，例如，最典型的一個研究實例就是來自美國費城的建筑師斯蒂芬·基蘭和詹姆斯·廷博萊克研發設計的叫做“智能皮”的新型建筑材料。

智能材料的分類有很多種，在建筑領域最常用的是根據智能材料模擬生物行為的模式將其分為智能傳感材料、智能驅動材料、智能修復材料和智能控制材料四類。最主要的體現是在綠色建筑領域的智能混凝土（即我們所說的自修復混凝土，自調節混凝土和自感應混凝土），智能乳膠漆（通過室內外光線的變化來改變墻體的反射亮度，起到溫室內采光的作用），智能玻璃（建筑玻璃材料的主體）和智能涂料（有吸收能力，主要用來吸收煙味或其他一些不好的氣味）。其中，我國的沈榮大等人研究的一種對壓力敏感的壓敏混凝土材料，就具有極大的特性和實用性，這些將碳素纖維復合材料與光纖傳感器結合形成的結構，計劃應用于三峽等一些國家工程的重要位置。

5、總結

如今，在對智能材料的特性有了更深一步的研究了解后，其應用前景愈發寬闊。尤其是在建筑領域，結合智能材料發展的智能建筑，對傳統建筑的安全性與適用性方面都有了極大的提升，隨著人類對生活及工作環境需求程度的提高，具有節省性、綠色性、樸實化、系統化、自動化和智能化特性的智能建筑逐漸成為一種時代需求，智能材料在建筑領域的應用不斷的拓寬，智能建筑將是未來建筑業發展的必然趨勢。

參考文獻

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