科技改變未來：智能材料

第一章　智能材料概述 001
第一節(jié)　概念和特征 002
一、智能材料的概念 002
二、智能材料的特征 003
第二節(jié)　智能材料的起源和發(fā)展 004
第三節(jié)　智能材料的功能 006
一、感知功能 006
二、信息處理功能 006
三、反饋功能 006
四、響應(yīng)功能 006
第四節(jié)　智能材料的分類 007
一、按化學(xué)成分 007
二、按性質(zhì)或功能 007
三、按幾何特征 008
四、按具體產(chǎn)品 008
第五節(jié)　智能材料的應(yīng)用領(lǐng)域 008
一、航空航天 008
二、軍事 009
三、醫(yī)療與健康 010
四、建筑 010
五、智能電視 011
六、智能手機(jī) 011
七、智能服裝 011
第六節(jié)　智能材料的研究?jī)?nèi)容 012
一、化學(xué)成分設(shè)計(jì) 012
二、顯微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 013
三、加工工藝 013
四、系統(tǒng)集成 014
第七節(jié)　發(fā)展前景——智能時(shí)代的需要 014
一、對(duì)材料科學(xué)的作用 015
二、對(duì)其他學(xué)科的作用 015
三、在產(chǎn)業(yè)界的應(yīng)用 016
四、深層次的啟示 017
五、未來的研究方向 017

第二章　能屈能伸的“大丈夫”——形狀記憶材料 019
第一節(jié)　概述 020
一、概念 020
二、起源和發(fā)展史 020
三、應(yīng)用 021
第二節(jié)　形狀記憶效應(yīng) 022
一、原理 022
二、影響因素 027
三、類型 028
四、性能 029
第三節(jié)　形狀記憶合金 031
一、鎘系 031
二、鈦- 鎳系 031
三、銅系 032
四、鐵系 033
五、應(yīng)用領(lǐng)域 033
第四節(jié)　形狀記憶陶瓷 042
一、機(jī)理 042
二、種類 042
三、性能 043
四、應(yīng)用 044
第五節(jié)　形狀記憶高分子材料 044
一、機(jī)理 044
二、刺激方式 045
三、類型 045
四、特點(diǎn) 046
五、應(yīng)用 047
第六節(jié)　發(fā)展趨勢(shì) 048
一、形狀記憶合金 049
二、形狀記憶陶瓷 049
三、形狀記憶高分子 049
四、與其他技術(shù)的融合 050

第三章　有“潔癖”的材料——自清潔材料 051
第一節(jié)　概述 052
一、概念 052
二、起源 052
三、應(yīng)用前景 053
第二節(jié)　自清潔材料的原理 056
一、“疏水”材料 056
二、“親水”材料 057
三、潤(rùn)濕現(xiàn)象 057
四、自清潔材料的研制思路 058
第三節(jié)　疏水型自清潔材料 060
一、“不粘鍋”的啟示 060
二、疏水性自清潔材料 062
三、加工工藝 063
四、作用 064
五、現(xiàn)存的問題 065
第四節(jié)　親水型自清潔材料 065
一、概念 065
二、納米TiO2 自清潔材料 066
三、制備方法 068
四、現(xiàn)存的問題 072
五、細(xì)胞膜里的親水性材料 073
第五節(jié)　具有微米- 納米結(jié)構(gòu)粗糙表面的自清潔材料 075
一、對(duì)荷葉表面結(jié)構(gòu)的研究 075
二、對(duì)水黽的研究 077
三、對(duì)其他生物體的研究 079
第六節(jié)　發(fā)展趨勢(shì) 082
一、研制“微米- 納米”表面結(jié)構(gòu)的自清潔材料 083
二、“低表面能+ 粗糙結(jié)構(gòu)”的疏水材料 085
三、應(yīng)用 086
四、現(xiàn)存的問題和發(fā)展方向 087

第四章　能自我療傷的材料——自修復(fù)材料 090
第一節(jié)　概述 092
一、概念 092
二、原理 093
三、類型 094
四、應(yīng)用 095
第二節(jié)　高分子自修復(fù)材料 099
一、微膠囊自修復(fù)材料 100
二、中空纖維自修復(fù)材料 103
三、中空纖維網(wǎng)絡(luò)自修復(fù)材料 104
四、可逆化學(xué)反應(yīng)自修復(fù)材料 105
五、氫鍵自修復(fù)材料 107
六、形狀記憶自修復(fù)材料 108
七、外激勵(lì)型自修復(fù)材料 109
八、溶劑型自修復(fù)材料　 110
九、凝膠型自修復(fù)材料 110
十、低溫自修復(fù)材料 112
第三節(jié)　自修復(fù)混凝土 113
一、空心纖維自修復(fù)混凝土 114
二、自修復(fù)混凝土涂層 114
三、多功能自修復(fù)混凝土 115
四、形狀記憶合金自修復(fù)混凝土 116
五、細(xì)菌自修復(fù)混凝土 117
第四節(jié)　金屬自修復(fù)材料 120
一、金屬磨損自修復(fù)材料 120
二、氧化還原反應(yīng)自修復(fù)涂層 122
三、“老繭”型自修復(fù)材料 125

第五章　身邊的“辟火罩”——阻燃材料 127
第一節(jié)　概述 129
一、概念 129
二、原理 130
三、種類 131
四、用途 132
第二節(jié)　有機(jī)阻燃劑 133
一、鹵素阻燃劑 133
二、無鹵阻燃劑 137
第三節(jié)　無機(jī)阻燃劑 141
一、氫氧化鋁阻燃劑 141
二、氫氧化鎂阻燃劑 143
三、無機(jī)磷系阻燃劑 144
四、水合硼酸鋅 146
五、三氧化二銻 148
六、其他無機(jī)阻燃劑 149
第四節(jié)　新型阻燃材料 154
一、納米阻燃劑 154
二、石墨烯阻燃劑 158
三、碳納米管阻燃劑 160
四、富勒烯阻燃劑 162

第六章　“空調(diào)”服裝——智能調(diào)溫材料 164
第一節(jié)　概述 165
一、概念 165
二、原理 166
三、種類 170
四、應(yīng)用 171
五、性能 175
第二節(jié)　化學(xué)成分 176
一、石蠟 176
二、無機(jī)材料 177
三、固- 固相變材料 178
第三節(jié)　微膠囊調(diào)溫材料 180
一、原理 180
二、起源 181
三、制造方法 181
四、微膠囊的制造 182
五、應(yīng)用 185
第四節(jié)　其他調(diào)溫材料 193
一、中空纖維調(diào)溫材料 193
二、共混式調(diào)溫材料 194
三、涂層型調(diào)溫材料 194
四、多孔調(diào)溫材料 195
第五節(jié)　新型調(diào)溫材料 196
一、會(huì)“呼吸”的衣服 196
二、形狀記憶調(diào)溫材料 196
三、帶“窗戶”的衣服 197
四、用細(xì)菌制造的衣服 198
第六節(jié)　發(fā)展趨勢(shì) 199
一、面臨的問題 199
二、潛在的應(yīng)用 201

第七章　智能調(diào)濕材料 203
第一節(jié)　概述 204
一、概念 204
二、種類 205
三、應(yīng)用 206
第二節(jié)　多孔型調(diào)濕材料 207
一、硅膠 207
二、硅藻土 208
三、沸石 210
四、其他礦物 211
第三節(jié)　生物質(zhì)調(diào)濕材料 211
一、海綿 211
二、棉花 213
三、應(yīng)用 216
四、吸濕原理 217
第四節(jié)　表面活性劑調(diào)濕材料 221
一、表面活性劑是什么 221
二、表面活性劑的種類 221
三、表面活性劑的結(jié)構(gòu) 222
四、表面活性劑調(diào)濕材料 223
第五節(jié)　無機(jī)鹽調(diào)濕材料 224
一、水玻璃 224
二、氯化鈣 225
三、氧化鈣 227
第六節(jié)　高吸水性樹脂 228
第七節(jié)　分子篩 230
一、層狀沸石 230
二、Co-OMS-2 分子篩 230
三、ZSM-5 沸石分子篩 231
四、MCM 系列分子篩 231
五、硅鋁膠 232
第八節(jié)　水凝膠 233
第九節(jié)　天然保濕因子 234
第十節(jié)　發(fā)展趨勢(shì) 236
一、進(jìn)一步提高吸濕效能 237
二、改進(jìn)放濕效能 237
三、濕度的控制 237
四、仿生技術(shù)的應(yīng)用 237
五、新型調(diào)濕材料的開發(fā) 238
六、其他 238

第八章　變色材料和“隱身衣” 239
第一節(jié)　概述 240
一、概念 240
二、原理 241
三、分類 242
四、應(yīng)用 243
第二節(jié)　光致變色材料 246
一、概念 246
二、原理 246
三、特征 249
四、種類 250
第三節(jié)　隱身衣 260
一、飛機(jī)的“隱身衣”——吸波材料 260
二、“攝像機(jī)”式隱身衣 261
三、讓光線“拐彎”的隱身衣 262
四、變色龍和隱身衣 264
第四節(jié)　電致變色材料 266
一、概念 266
二、發(fā)展歷史 266
三、類型 267
四、應(yīng)用 271
第五節(jié)　發(fā)展趨勢(shì) 272

第九章　聰明的藥片——控釋材料 275
第一節(jié)　概述 276
一、概念 276
二、功能 276
三、特點(diǎn) 277
四、類型 279
五、應(yīng)用領(lǐng)域 280
第二節(jié)　控釋材料的原理 280
一、物理控制 280
二、化學(xué)控制 281
三、復(fù)合法 283
四、溶劑控制 283
第三節(jié)　控釋材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 284
一、包膜型結(jié)構(gòu) 285
二、微球型結(jié)構(gòu) 287
三、骨架型結(jié)構(gòu) 288
四、凝膠型結(jié)構(gòu) 290
第四節(jié)　控釋材料的載體 290
一、羥丙基纖維素 291
二、卡波姆（Carbopol） 291
三、聚乙烯吡咯烷酮 292
四、絲素蛋白 293
五、白蛋白 294
六、環(huán)糊精 295
七、其他薄膜材料 296
八、其他骨架材料 296
九、抑制劑 297
第五節(jié)　 “ 更” 聰明的藥片 297
一、智能脈沖式控釋材料 297
二、溫度敏感型智能控釋材料 300
三、酸度敏感型智能控釋材料 303
四、光敏感型智能控釋材料 304
五、電刺激型智能控釋材料 305
六、磁場(chǎng)敏感型智能控釋材料 306
七、化學(xué)成分敏感型智能控釋材料 307
八、其他材料 309

第十章　永不充電的手機(jī)——釋電材料 311
第一節(jié)　會(huì)發(fā)電的魚 312
第二節(jié)　 “ 永動(dòng)” 手表 314
一、雙獅表 314
二、光動(dòng)能手表 315
第三節(jié)　壓電材料 316
一、概念 316
二、壓電效應(yīng) 316
三、種類 319
四、應(yīng)用 320
第四節(jié)　熱電材料 327
一、概念 327
二、塞貝克效應(yīng) 328
三、珀?duì)柼?yīng) 332
第五節(jié)　熱釋電材料 334
一、概念 334
二、應(yīng)用 335
第六節(jié)　光電材料 338
一、概念 338
二、外光電效應(yīng) 338
三、光電導(dǎo)效應(yīng) 340
四、光生伏特效應(yīng) 344
第七節(jié)　發(fā)展趨勢(shì) 345
一、電荷的釋放量 345
二、釋電的靈敏度 346
三、開發(fā)新型的材料體系 346

參考文獻(xiàn) 347