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【摘 要】 智能材料的构思源于仿生，在近些年来由于经济的发展们，在社会中的运用越来越广泛。智能材料主要是在工程中运用相对灵活的材料，使得土木工程进行的更加便捷。智能材料在当今的土木工程中是具有着很重要的作用，也是很有发展前景的。土木工程中智能材料的运用表示着土木工程的技术发展到了一定的阶段，结构使用效率的提高和结构设计形式的优化，这对土木工程整体的构造设计，维护管理有着很大的贡献。本文对智能材料的概念、组成及其特点进行了介绍，论述了智能材料在土木工程中应用和研究现状，展望了智能材料在土木工程的应用前景。
【关键词】 智能材料；土木工程；应用
建筑之所以产生是因为其能满足人们最基本的需要。远古时代人们用天然材料来建造能够躲避风楚雨打的建筑。以往传统的材料结构大致都是增加构造材料，并且采用合适的形式，进行加大对工程的管理。然而，以上传统的办法完全是一种被动的方法、制约的方法，一旦建筑进入使用后，人们就几乎控制不住它们的结构，使用者的意志力转移不了结构，至今为止人们对结构的预防仍是一件困难的事情。
一、智能材料的类型及其特性
（一）智能材料的类型
智能材料有压电、压磁、光纤、形状记忆合金等多种，这些都在现代土木工程领域得到了较为广泛的应用。智能材料可以根据功能分成两类，一类是对外界或者内部的刺激强度，如应力、应变及物理、化学、光、热、电、磁、辐射等作用具有感知功能的材料，通称为感知材料。这类材料主要有光导纤维、压电陶瓷、压电高分子材料、形状记忆合金及其它各种类型的传感材料，也称之为为智能感知材料，其中尤以光导纤维最为重要。另一类是能对外界环境条件或内部状态发生变化是做出响应或驱动的材料，也称之为只能驱动材料如形状记忆合金、压电材料、电致伸缩材料、磁致伸缩材料、电流变体、磁流变体和功能凝胶等。这些材料可根据温度、电场或磁场的变化而自动改变其形状、尺寸、刚度、振动频率、阻尼、内耗及其它一些机械特性，因而可根据不同需要选择其中的某些材料制作各种执行或驱动元件。
（二）智能材料的概念
20世纪70年代，美国弗吉尼亚理工学院及州立大学的Claus等人将光导纤维埋入碳纤维增强复合材料中，使之具有感知应力和断裂损伤的能力，这就是智能材料的首次实验，当时这种材料系统成为“自适应材料”。从1985年开始，在Rogers和Claus等人的努力下，只能材料系统逐渐受到美国各部门和世界各国研究者的重视，先后提出机敏材料、机敏材料与结构、自适应材料与结构和只能材料系统与结构等名称。研究的那样都包含“智能”特性。智能材料目前还没有统一的定义。不过，对其多种定义大同小异。
（三）智能材料的构成
一般来说，智能材料由四部分构成，分别是基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器这四部分。基体材料是智能材料中最基本的，起着担负承载的作用，这种材料一般都是选择轻质的材料。其中首选高分子材料，因为高分子材料抗腐蚀能力强，且重量轻，其次也可以选择金属类的材料。敏感材料主要是用来传感，在外界环境发生变化的时候，敏感材料可以很好的感知外界的变化，比如说外界的温度、压力等等，常用的敏感材料有形状记忆材料、压电材料、光线材料、磁致伸缩材料、电致变色材料等等。驱动材料是在一定条件下能够产生较大的应变和应力的一种材料，因此它可以起到响应和控制的作用，常见的有形状记忆材料，压伸材料、电流变体等等。第四种是信息处理器，信息处理器算是敏感材料和驱动材料之间联系的桥梁，起到了传递信息的作用。
二、智能材料在土木工程中的应用
目前在我国国内，人们普遍注重智能材料的研究，这也是近几年来我国智能材料质量不断上升的因素之一，目前我国有着集中不同的方法支持智能材料的研究，智能材料和结构在土木工程中的应用主要还是让智能材料具有自我修正、自我加强等功能，是智能材料随着外在的环境和施工进行调整和愈合。
（一）智能材料的种类
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，是一种新兴的高科技材料，智能材料有着很重要的作用，不仅仅是功能更加强大，也具有着很多结构方面的进步，传统意义中的材料的使用已经无法适应现代经济社会的发展，智能材料的形成真是为了适应这种发展。并且专家预言，智能材料在未来还会有重大的发展和进步。一般说来，智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。智能材料大体上是可以分为两类的，一类是内部或者外部的刺激感应，比如辐射、化学、力、热、声、光、电、磁等作用具有感知性能的材料，称为感知材料。这类材料主要有压电材料、形状性记忆合金、光导纤维及其各种类型的传感材料。另一类，则是能够对外部条件或者内部发生变化是做出反应的材料，称为驱动材料。
（二）智能材料的应用
这些材料在各个领域都有很大的发展前景，比如在建筑方面，能够诊断出建筑物的健康状况，在航空方面，创造出合适的智能材料以适应环境的变化，降低由于天气原因而发生的飞机事故，在医疗方面，能够为残疾者提供更加完善的假肢，在军事上，还可以用来提高军事防御能力，增强对敌军的威胁，也可以降低噪音。在建筑方面，科学家正集中力量研制使桥梁、高大的建筑设施以及地下管道等能自诊其“健康”状况，并能自行“医治疾病”的材料。英国科学家已开发出了两种“自愈合”纤维。这两种纤维能够充分的感知混凝土中因为环境而产生的的腐蚀作用，并且还能够自动的修护混凝土的裂纹。粘合裂纹的纤维是用玻璃丝和聚丙烯制成的多孔状中空纤维，将其掺入混凝土中后，在混凝土过度挠曲时，它会被撕裂，从而释放出一些化学物质，来充填和粘合混凝土中的裂缝。防腐蚀纤维则被包在钢筋周围。当钢筋周围的酸度达到一定值时，纤维的涂层就会溶解，从纤维中释放出能阻止混凝土中的钢筋被腐蚀的物质。
（三）形状记忆合金
智能材料的再一个重要进展标志就是形状记忆合金，或称记忆合金。这种合金在一定温度下成形后，能记住自己的形状。当温度降到一定值（相变温度）以下时，它的形状会发生变化；当温度再升高到相变温度以上时，它又会自动恢复原来的形状。目前记忆合金的基础研究和应用研究已比较成熟。一些国家用记忆合金制成了卫星用自展天线。在稍高的温度下焊接成一定形状后，在室温下将其折叠，装在卫星上发射。卫星上天后，由于受到强的日光照射，温度会升高，天线自动展开。除了这种抢矿，还有一种情况就是用记忆合金制作的窗户开闭器，这种设计很有特色，是通过对温度的控制来进行操作，简单可行，是智能材料的以运用的实例。但当它被戴到身上时会自动保持自己的形状，并能根据穿着者体形的变化在一定范围内变化。
三、结语
现有的智能材料大体来说，都具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。它在我国土木工程中的重要运用，是自动化控制的成果，也是我国科技发展的成果，对此我国应该长久的坚持对其研究下去，并不断进行创新，采用外国的先进技术，不断的升级，从而提高我国对于智能材料在土木工程的应用，增加我国建筑的各种性能。
参考文献：
[1]关新春.土木工程智能结构体系的研究与发展[J].地震工程与工程振动，1999（02）.
[2]王社良，马胜利.光纤传感器在土木工程中的应用[J].南京建筑工程学院学报，2000（04）.
[3]邓友生，李秉南，孙宝俊.有机预应力[J].世界桥梁，2003（2）：64-67.
【关键词】 智能材料；土木工程；应用
建筑之所以产生是因为其能满足人们最基本的需要。远古时代人们用天然材料来建造能够躲避风楚雨打的建筑。以往传统的材料结构大致都是增加构造材料，并且采用合适的形式，进行加大对工程的管理。然而，以上传统的办法完全是一种被动的方法、制约的方法，一旦建筑进入使用后，人们就几乎控制不住它们的结构，使用者的意志力转移不了结构，至今为止人们对结构的预防仍是一件困难的事情。
一、智能材料的类型及其特性
（一）智能材料的类型
智能材料有压电、压磁、光纤、形状记忆合金等多种，这些都在现代土木工程领域得到了较为广泛的应用。智能材料可以根据功能分成两类，一类是对外界或者内部的刺激强度，如应力、应变及物理、化学、光、热、电、磁、辐射等作用具有感知功能的材料，通称为感知材料。这类材料主要有光导纤维、压电陶瓷、压电高分子材料、形状记忆合金及其它各种类型的传感材料，也称之为为智能感知材料，其中尤以光导纤维最为重要。另一类是能对外界环境条件或内部状态发生变化是做出响应或驱动的材料，也称之为只能驱动材料如形状记忆合金、压电材料、电致伸缩材料、磁致伸缩材料、电流变体、磁流变体和功能凝胶等。这些材料可根据温度、电场或磁场的变化而自动改变其形状、尺寸、刚度、振动频率、阻尼、内耗及其它一些机械特性，因而可根据不同需要选择其中的某些材料制作各种执行或驱动元件。
（二）智能材料的概念
20世纪70年代，美国弗吉尼亚理工学院及州立大学的Claus等人将光导纤维埋入碳纤维增强复合材料中，使之具有感知应力和断裂损伤的能力，这就是智能材料的首次实验，当时这种材料系统成为“自适应材料”。从1985年开始，在Rogers和Claus等人的努力下，只能材料系统逐渐受到美国各部门和世界各国研究者的重视，先后提出机敏材料、机敏材料与结构、自适应材料与结构和只能材料系统与结构等名称。研究的那样都包含“智能”特性。智能材料目前还没有统一的定义。不过，对其多种定义大同小异。
（三）智能材料的构成
一般来说，智能材料由四部分构成，分别是基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器这四部分。基体材料是智能材料中最基本的，起着担负承载的作用，这种材料一般都是选择轻质的材料。其中首选高分子材料，因为高分子材料抗腐蚀能力强，且重量轻，其次也可以选择金属类的材料。敏感材料主要是用来传感，在外界环境发生变化的时候，敏感材料可以很好的感知外界的变化，比如说外界的温度、压力等等，常用的敏感材料有形状记忆材料、压电材料、光线材料、磁致伸缩材料、电致变色材料等等。驱动材料是在一定条件下能够产生较大的应变和应力的一种材料，因此它可以起到响应和控制的作用，常见的有形状记忆材料，压伸材料、电流变体等等。第四种是信息处理器，信息处理器算是敏感材料和驱动材料之间联系的桥梁，起到了传递信息的作用。
二、智能材料在土木工程中的应用
目前在我国国内，人们普遍注重智能材料的研究，这也是近几年来我国智能材料质量不断上升的因素之一，目前我国有着集中不同的方法支持智能材料的研究，智能材料和结构在土木工程中的应用主要还是让智能材料具有自我修正、自我加强等功能，是智能材料随着外在的环境和施工进行调整和愈合。
（一）智能材料的种类
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，是一种新兴的高科技材料，智能材料有着很重要的作用，不仅仅是功能更加强大，也具有着很多结构方面的进步，传统意义中的材料的使用已经无法适应现代经济社会的发展，智能材料的形成真是为了适应这种发展。并且专家预言，智能材料在未来还会有重大的发展和进步。一般说来，智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。智能材料大体上是可以分为两类的，一类是内部或者外部的刺激感应，比如辐射、化学、力、热、声、光、电、磁等作用具有感知性能的材料，称为感知材料。这类材料主要有压电材料、形状性记忆合金、光导纤维及其各种类型的传感材料。另一类，则是能够对外部条件或者内部发生变化是做出反应的材料，称为驱动材料。
（二）智能材料的应用
这些材料在各个领域都有很大的发展前景，比如在建筑方面，能够诊断出建筑物的健康状况，在航空方面，创造出合适的智能材料以适应环境的变化，降低由于天气原因而发生的飞机事故，在医疗方面，能够为残疾者提供更加完善的假肢，在军事上，还可以用来提高军事防御能力，增强对敌军的威胁，也可以降低噪音。在建筑方面，科学家正集中力量研制使桥梁、高大的建筑设施以及地下管道等能自诊其“健康”状况，并能自行“医治疾病”的材料。英国科学家已开发出了两种“自愈合”纤维。这两种纤维能够充分的感知混凝土中因为环境而产生的的腐蚀作用，并且还能够自动的修护混凝土的裂纹。粘合裂纹的纤维是用玻璃丝和聚丙烯制成的多孔状中空纤维，将其掺入混凝土中后，在混凝土过度挠曲时，它会被撕裂，从而释放出一些化学物质，来充填和粘合混凝土中的裂缝。防腐蚀纤维则被包在钢筋周围。当钢筋周围的酸度达到一定值时，纤维的涂层就会溶解，从纤维中释放出能阻止混凝土中的钢筋被腐蚀的物质。
（三）形状记忆合金
智能材料的再一个重要进展标志就是形状记忆合金，或称记忆合金。这种合金在一定温度下成形后，能记住自己的形状。当温度降到一定值（相变温度）以下时，它的形状会发生变化；当温度再升高到相变温度以上时，它又会自动恢复原来的形状。目前记忆合金的基础研究和应用研究已比较成熟。一些国家用记忆合金制成了卫星用自展天线。在稍高的温度下焊接成一定形状后，在室温下将其折叠，装在卫星上发射。卫星上天后，由于受到强的日光照射，温度会升高，天线自动展开。除了这种抢矿，还有一种情况就是用记忆合金制作的窗户开闭器，这种设计很有特色，是通过对温度的控制来进行操作，简单可行，是智能材料的以运用的实例。但当它被戴到身上时会自动保持自己的形状，并能根据穿着者体形的变化在一定范围内变化。
三、结语
现有的智能材料大体来说，都具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。它在我国土木工程中的重要运用，是自动化控制的成果，也是我国科技发展的成果，对此我国应该长久的坚持对其研究下去，并不断进行创新，采用外国的先进技术，不断的升级，从而提高我国对于智能材料在土木工程的应用，增加我国建筑的各种性能。
参考文献：
[1]关新春.土木工程智能结构体系的研究与发展[J].地震工程与工程振动，1999（02）.
[2]王社良，马胜利.光纤传感器在土木工程中的应用[J].南京建筑工程学院学报，2000（04）.
[3]邓友生，李秉南，孙宝俊.有机预应力[J].世界桥梁，2003（2）：64-67.