中国储能网讯:智能材料的特性体现在“智能”二字上,其最初构想来源于仿生学,让材料本身具备“智能”,能够对外部环境的变化,产生相对应的反应。因此,智能材料需要具备感知、驱动和控制三个基本要素。现有单一材料难以满足这些要求,所以智能材料一般是由两种或两种以上的材料复合构成的一个智能材料系统。
智能材料的设计与合成几乎横跨所有的高技术学科领域。构成智能材料的基本材料组元有压电材料、形状记忆材料、光导纤维、电(磁)流变液、磁致伸缩材料和智高分子材料等。
国内在智能材料研究领域起步较晚,《新材料产业“十二五”发展规划》对智能材料发展提出相应规划方向:加强基础材料研究,开发智能材料与结构制备加工技术,发展形状记忆合金、应变电阻合金、磁致伸缩材料、智能高分子材料和磁流变液体材料等。《新材料产业“十二五”重点产品目录》涉及到的重点产品包括铜基形状记忆合金、稀土磁致伸缩材料、压电材料、形状记忆高分子聚合物等19种基础材料。
智能材料的应用范围较为广泛,在医疗、建筑、仪表仪器、自动化、机器人(300024,股吧)、航空航天、电磁设备、电子、传感器、驱动器和显示器等高科技领域都有应用。
在建筑方面,利用智能材料的感知功能可以使桥梁、高大的建筑设施以及地下管道等能自诊其“健康”状况,并自行处理损伤,可以有效减少大规模、多次维修建筑的成本。
在飞机、航天器制造方面,使用智能材料制造的机翼在遇到涡流或猛烈的逆风时,可以迅速变形,带动机翼改变形状,消除涡流或逆风的影响。
南京航空航天大学是国内最早从事航空智能材料与结构研究的单位,其智能材料与结构航空科技重点实验室飞行器智能结构系统的研究代表了国内领先水平,并在仪器设备和基础设施等方面具备了很好的综合基础。
实验室具有鲜明的航空航天特色,研究方向是飞行器智能结构系统关键技术和新概念,相关材料和元件的制备与集成技术。主要内容是飞行器结构的健康监测、结构的减振降噪、新型的自适应机翼和旋翼结构、传感驱动元件和集成方法,上述问题的应用基础研究、应用研究和适当的实用技术开发。
在医疗方面,智能材料和结构可用来制造无需马达控制并有触觉响应的假肢。这些假肢可模仿人体肌肉的平滑运动,利用其可控的形状回复作用力,灵巧地抓起易碎物体。日本利用智能聚合物制造一种人造胰细胞,内部包含胰岛素,当血液中的血糖浓度高时,人造胰细胞释放出胰岛素,血糖浓度低时,胰岛素被密封。
目前,智能材料在国内医疗领域比较广泛,比如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、心脏修补器、手术缝合线等。
国内上市公司中涉足智能材料的并不多,主要有紫光股份、乐普医疗(300003.SZ)、有研硅股,部分公司的智能材料产品已进入实质性产业化阶段,并已盈利。
紫光股份参股的兰州西脉记忆合金股份有限公司,是国内专业化从事形状记忆合金医疗器械研制和开发的高科技企业,国内首家、国际上较早实现形状记忆合金规模化生产。公司作为国内最大的形状记忆合金产业基地,主营产品有记忆合金医疗器械、温控元件、日用产品、电器元件等,而TiNi形状记忆合金人体骨骼内固定器械已形成系列化、规模化。
目前,兰州西脉在兰州、北京、上海建立三个形状记忆合金研发中心,与甘肃省机械科学研究院、北京航空材料研究院及多家高等院校、医院建立了科研合作关系。
乐普医疗全资子公司上海形状记忆合金材料有限公司,主要经营形状记忆合金及相关医疗材料器件,在心血管缺损、畸形封堵器产品上具备国际先进水平,研制出动脉导管未闭封堵器、房间隔缺损封堵器、室间隔缺损封堵器、封堵器介入输送装置和圈套器等产品。
上海形状记忆合金材料有限公司2012年实现销售收入7583.44万元,净利润4380.21万元。乐普医疗目前投入9900万元募集资金增资上海形状,用于生产产能项目。
有研硅股参股公司有研亿金新材料股份公司主营稀有和贵金属材料及其合金、机械电子、医疗器械。公司具备合成镍钛形状记忆合金能力,并将其开发应用于医疗器械。目前有研硅股持有有研亿金新材料股份公司4.35%股权。