智能论文
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智能论文范文第1篇
1.1相变材料的选用
微胶囊壁的厚度、弹性、拉伸及压缩强度、耐热性以及与芯材的相容性直接影响MEPCM的可应用性，因此，壁材应选用无毒、不熔、不溶、密封性好、有较高拉伸及压缩强度的树脂。常用于囊壁的材料有尿素-甲醛树脂(UF)［7］、聚氨酯(PU)［8］以及耐高温性能较好的三聚氰胺-甲醛树脂(MF)、尿素-三聚氰胺-甲醛树脂(MUF)等。同时，壁材与芯材的质量比对MEPCM的相变焓与调温效率有直接影响，一般芯材的质量分数在60%～80%之间［9－10］。有研究选用MF树脂包覆复合高级醇类芯材制备相变温度接近人体体温且粒径分布均匀的MEPCM，实验测定其芯壳比例为4∶1时，MEPCM的相变焓较高且具有良好的调温能力［11］。最新报道显示，实验室制作MEPCM的芯材质量分数可实现87%以上［12］，热焓值可达200kJ/kg［13］。未来应用于纺织品的MEPCM研究重点应由单纯增大相变材料芯材的质量分数来提升相变焓，转变为优化芯壳比例，提高蓄热调温智能纺织品的蓄热密度和调温效率，提升MEPCM综合应用性能。
1.2乳化剂的选用
油溶性有机相变材料作为MEPCM芯材，需先高速分散形成水包油(O/W)或油包水(W/O)体系的乳状液，再与壁材发生聚合反应进而形成微胶囊。乳液液滴的直径分布越小，在溶液中分散越均匀，制得的MEPCM热学性能越好［14］。影响乳化效果的因素有:亲水亲油平衡值(HLB值)［15］、临界胶束浓度(CMC)、乳化时间、乳化温度、乳化机转速、乳化剂种类、乳化剂质量分数、乳化剂分子质量［14］等。其中，CMC和HLB是表征乳化剂性能和乳化效果的主要参数。HLB值低表示乳化剂的亲油性强，易形成W/O型体系;HLB值高则表示亲水性强，易形成O/W型体系;HLB值居中为6～8时，通过强力搅拌可分散形成乳状溶液，适合用作润湿剂，因此HLB值是影响乳化效果的关键因素［16－17］。常用的乳化剂主要有阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型，其中阴离子和非离子型乳化剂适用于O/W型乳液。用于分散相变芯材的乳化剂主要有苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)、十二烷基硫酸钠(SDS)、全氟壬烯氧基苯磺酸钠(OBS)、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚(Tween)和失水山梨醇脂肪酸酯(Span)等。实验室研究应用不同成分乳化剂对相变芯材进行乳化处理，表2汇总了目前已报道的相变芯材及其选用的乳化剂。而基于乳化剂HLB值和基团相容性对相变材料分散性的理论研究还较为浅显。闫丽佳［18］对比SDS和OBS阴离子型乳化剂对正十八烷的分散能力发现:SDS的分散能力虽强，但其制备的微胶囊壁材易黏连，芯材质量分数低导致MEPCM热焓值降低;OBS热稳定性和化学稳定性较好，且乳化制得的MEPCM的相变温度和相变焓均高于同等条件下SDS制备的MEPCM。颜超［8］对比阴离子和非离子乳化剂的乳化效果发现:使用阴离子乳化剂SDS的石蜡体系乳液在剪切停止后立即分层;而Tween-80、OP-10和平平加O3种非离子乳化剂的乳化效果较好。这是由于石蜡/水体系乳化所需的HLB值为11～13，SDS不能提供适宜的HLB值，而上述3种非离子乳化剂的HLB值均在11左右，因此具有较好的乳化效果。其中，平平加O乳化剂中疏水链段的脂肪烃对石蜡具有更好的相容性而有助于提升乳化效果;2种不同种类非离子乳化剂混合得到的复配乳化剂在使用时发生的协同效应有利于乳化效果。对不同Span-Tween复配乳化剂种类和用量下的乳液稳定性也进行了相关研究［19］。复配乳化剂可根据实际应用要求而确定最优HLB值及乳化参数。
1.3MEPCM的制备方法
微胶囊的制备方法分为物理法、化学法和物理化学法。目前应用于纺织品的MEPCM主要采用化学方法制备。国内外学者对使用界面聚合法［27－28］、原位聚合法［11，29］等易操作方法制备包含不同相变材料的微胶囊研究较多。这2种方法制备的MEPCM结构见图1［3］。界面聚合法既适用于制备水溶性芯材也适用于油溶性芯材的微胶囊，其特点是将形成壁材的2种单体分别溶解在不相溶的2种溶液中，2种单体分别从两相内部向芯材乳液液滴界面移动并在相界面发生聚合反应，使聚合物包裹芯材形成微胶囊，其工艺流程见图2［27］。原位聚合法与界面聚合法的区别是，壁材单体先发生预聚形成预聚体，沉积在已经分散为小液滴的芯材表面，在交联和聚合反应下形成微胶囊外壳。相较之下原位聚合法成球较容易，壁材厚度和芯材质量分数可控。此外，也有通过乳液聚合法［30］、悬浮聚合法［20］和复合凝聚法［21，31］等方法制备MEPCM的研究报道。
2MEPCM在纺织品中的应用
在纺织应用领域，MEPCM通过直接纺丝法和织物表面整理法等加工方式附加到纺织品上，制成蓄热调温纺织品。
2.1相变纤维
美国Outlast、TRDC公司一直致力于MEPCM在熔融纺丝工艺中的研究和应用。目前Outlast已成功研制出包含MEPCM的聚丙烯腈纤维、粘胶和聚酯短纤维并正式应用于服用纺织品［32］。图3示出Outlast研制的蓄热调温纤维截面形态［32］。国内外研究学者对采用熔融纺丝和湿法纺丝等直接纺丝工艺制备添加MEPCM的蓄热调温纤维进行了深入探讨。其中对应用熔融纺丝法的研究较多，因湿法纺丝流程长、污染大、产量低，并且微胶囊的理论添加量受限，相关研究较少。
2.1.1熔融纺丝
用熔融纺丝法制备蓄热调温纤维是将纺丝高聚物与MEPCM共混制成切片，将切片加热到高聚物熔点以上成熔融态，再通过喷丝孔射出到空气中冷凝成丝条。由于熔融纺丝液的温度较高，纺丝速度快，微胶囊在纺丝液中易破损和升华，因此熔融纺丝法对微胶囊芯材和壁材的耐热性要求很高。为了增强纺丝过程中MEPCM的耐热性，Fan等［14］在十八烷相变芯材乳化液中添加一定量环己烷并对MEPCM进行耐高温改性处理。微胶囊在160℃条件下加热30min使环己烷升华，其壁内产生预留膨胀空间，提高了胶囊粒径分布均匀性，实验测得胶囊耐热温度最高可达270℃。Han等［33］认为导致熔融纺丝工艺中MEPCM热焓效率低的原因有2类:一是囊壁包裹不均匀的微胶囊在高温下容易破裂;二是在熔融纺丝过程中摩擦力和剪切力导致部分微胶囊发生破裂。本文对纺丝工艺与相变性能、热效率及力学性能和耐热性能的关系进行研究后发现，聚合物的玻璃化转变温度和熔融温度随微胶囊质量分数的增加而升高，而纤维的断裂强度和伸长率随着MEPCM的质量分数升高而降低。有研究发现MEPCM质量分数为20%时丙烯腈基初生纤维的力学性能可达到服用要求［34］。
2.1.2湿法纺丝
用湿法纺丝法制备蓄热调温纤维是将MEPCM和高聚物配制成纺丝溶液，将纺丝液从喷丝孔中压出后射入凝固浴形成丝条。该方法的纺丝速度低且溶液温度低，因此对微胶囊损伤较小。制备以聚丙烯腈、粘胶等聚合物基体的蓄热调温纤维均适用湿法纺丝法，具有广泛的实用性。张兴祥等［35］将MEPCM与聚丙烯腈-偏氯乙烯共聚物混合经溶液纺丝制成MEPCM质量分数达30%的腈氯纶纤维。该纤维具有较好的可纺性、热稳定性和热焓效率，但力学性能较差。为了提高湿法纺丝制备相变材料纤维的力学性能，于海飞等［36］通过改变纺丝凝固浴中NaSCN的质量分数测试其对纤维强度的影响。通过湿法纺丝工艺制备含聚酰胺包覆石蜡相变材料的蓄热调温聚丙烯腈纤维，MEPCM质量分数为16.7%，当纺丝凝固浴中NaSCN质量分数为10%时，MEPCM在纤维中的热焓效率达到78.4%，同时纤维断裂强度为1.35cN/dtex。对比研究表明，在湿法纺丝凝固浴中添加适量NaSCN制备的含MEPCM聚丙烯腈纤维能够获得良好的力学性能和蓄热调温性能。通过直接纺丝法制备的蓄热调温纤维中微胶囊分布均匀，织物调温性能优良，但融入MEPCM纺丝液的直接纺丝工艺难度较大，纤维断裂强度和伸长率较低导致其可纺性较差，因此，直接纺丝法制备相变材料纤维仍有很大的研究空间。可尝试以聚乙烯醇和热学、力学性能优良的芳砜纶为主体纤维用湿法纺丝制备蓄热调温纤维。用熔融纺丝法制备蓄热调温纤维可向多功能方向发展，如与可降解聚乳酸结合制备生物医用材料，纤维中添加MEPCM与远红外粒子产生协同作用增强织物保温效果等。
2.2基于相变材料微胶囊的织物整理
用相变材料微胶囊整理织物是将MEPCM添加到整理液或涂层剂中，通过织物后整理方法，依靠黏合剂的作用使相变材料黏接在纤维或织物上，从而获得蓄热调温纺织品。采用后整理技术得到的蓄热调温纺织品的耐水洗性和耐久性的报道较少，且关于织物的组织结构、织物密度、微胶囊质量分数、涂层密度对蓄热调温性能的研究不够深入。相比直接纺丝法，通过后整理方法附着在织物表面的微胶囊理论上易磨损和脱落，因此，整理液中涂层剂的选择需与微胶囊壁材和纤维的化学成分结合性均好。在纺织应用领域，一般通过浸轧法和涂层法将MEPCM附加到纺织品上制成蓄热调温纺织品。常用的PU、丙烯酸类黏合剂对MEPCM具有良好的粘接性和成膜强度。通过选用适当比例的整理液配方［18］，及后整理技术得到的织物具有较好的平整度和调温性能，但织物表面的涂层易形成薄膜覆盖纱线及中间空隙从而影响织物透气性。司琴等［37］尝试在MEPCM浸轧整理前先将棉织物浸入聚醚改性氨基硅油进行柔软整理，再经微胶囊附加整理，所得织物具有较好的调温性能，且毛羽、柔软性能和透气性有不同程度的改善。目前关于含MEPCM整理液的研究报道中选用的黏合剂见表3。基于数值模拟的MEPCM对纺织品调温性能模型的研究认为，相变材料微胶囊附加织物的调温过程常常伴随纤维吸湿，其保温体系包含:纤维、湿空气、相变材料，使得热湿传递和相变过程耦合在一起，基于数值方法则可以较为便捷、灵活地模拟相变材料调温过程。因此，Li等［38］在其前期研究的基础上发展了基于控制体积法和有限差分法的热湿传递数学模型。模型将单一芯材的相变过程考虑为一个移动边界问题，将相变温度考虑成一个点，并讨论了PCM质量分数对织物中热湿传递的影响。He等［39］针对复合相变材料指出其相变过程不是发生在一个恒定温度点，而是一个温度范围，该相变温度范围对PCM能量调节过程有重要影响。李凤志等［2］研究了MEPCM半径及质量分数对织物热湿性能影响，基于织物热湿耦合模型，对相变问题采用显热容法处理，模拟结果发现MEPCM质量分数越大，半径越小，延迟织物内温度变化的幅度越大，但延迟时间越短。
2.2.1浸轧法
采用浸轧方式可使MEPCM均匀分布于织物表面并深入纱线内部，获得均匀的调温效果。Alay等［22］制作以正十六烷为芯材的不同质量分数、粒径分布于0.22～1.05μm之间的MEPCM。将与微胶囊和纤维的结合性均好的聚甲基丙烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯作为黏合剂，分别通过一浸一轧方式将MEPCM均匀整理到纯棉、纯涤、涤/棉织物上。实验证明经过微胶囊整理的不同织物的热焓值明显提升，且热学性能较好。用浸轧法经过MEPCM整理后织物的调温性能有显著提高，然而透气性能会受到微胶囊固着量和涂层剂的涂覆量影响。一般来说，微胶囊整理剂的固着量与织物的热焓正相关，与透气性负相关，焙烘温度和时间对微胶囊的耐洗性能影响较大。林鹤鸣等［41］采用二浸二轧整理法分别将2种纳米胶囊整理到纯棉针织物上，测得织物温变速率明显减缓且透气性降低约10%，但对织物的舒适性影响不大。颜超等［8］尝试在保证浸轧法整理聚氨酯型MEPCMOutlast/蚕丝织物的调温性能的同时改善织物的透气性。实验结果显示，MEPCM固着量为13g/m2的Outlast/蚕丝织物的相变焓和相变温度均有明显上升，从宏观上验证了通过MEPCM浸轧整理的Outlast/蚕丝织物具有良好的调温效果。Salaün等［25］探究了织物调温性与透气性的最佳效果，发现随着涂层剂的增加，织物在吸热过程中的吸收峰温度逐渐升高。实验得出最适合蓄热调温纺织品的涂层剂与MEPCM用量比值在1∶2～1∶4之间，织物可获得良好的调温性能并且不影响其透气性。通过浸轧法将MEPCM整理到织物上要求整理液黏度低、分散均匀方可实现胶囊深入织物内并均匀分布。目前报道中鲜见关于MEPCM在整理液中分散性能的优化配方。由于浸轧辊处理织物时易导致胶囊破裂而降低调温效果、破坏蓄热调温体系;同时浸轧法适用于织物密度较低时的双面整理，难以实现MEPCM在高密或多层织物内的均匀分布;在某些需要微胶囊单面处理的应用场合，浸轧法无法控制胶囊的合理分布，因此，目前研究重点应着眼于优化MEPCM在浸轧整理液中的分散均匀度和提高MEPCM的质量分数;合理控制微胶囊芯壳比与轧辊压力的关系，降低微胶囊的破坏率。
2.2.2涂层法
通过涂层加工的方式可将相变材料黏接在织物上，目前多采用直接涂层和泡沫涂层2种涂层方法，其他涂层方法因对微胶囊自身的耐热性和抗拉、压缩性能要求较高而受限。受涂层剂的浓度和涂层厚度的影响，涂层织物的透气性和柔软性均比浸轧整理织物差。Onder等［21］研究发现微胶囊的热焓值与芯材的相变温度成正比。将添加质量分数为9.5%～22.5%MEPCM的聚氨酯基涂层剂分别涂覆在纯棉织物上，通过测试不同织物的热焓值发现，经MEPCM涂层整理的织物比未经涂层的储热能力提高了2.5～4.5倍。Fallahi等［42］测定了MEPCM涂层对延迟织物温度变化的影响。将普通织物和2种经MEPCM涂层的织物在50℃的温度下放置18min，发现未经微胶囊涂层整理的涤纶/粘胶(65/35)混纺平纹织物与经质量分数为0.6%微胶囊涂层织物的相对温度变化高于10%，而微胶囊质量分数为10%的织物相对温度变化低于10%，说明MEPCM质量分数对温度变化延迟效果非常显著。研究结果表明，MEPCM涂层织物适用于外界温度变化剧烈的防护纺织品。刘向等［28］分析了涂层整理剂在织物表面形成的聚合物薄膜增加纱线及织物强力和延展性，因此使得织物的断裂强力升高，断裂伸长率增大;但涂层后织物透气性下降，抗弯刚度增大。相比于等浓度无微胶囊成分的涂层剂，含微胶囊涂层剂的黏度较低，同时粉末状态的微胶囊可以降低絮集问题，因此微胶囊与乳液相结合后的外观黏度比等量固体浓度的乳液的表观黏度低。闫飞等［43］发现通过超声波震荡伴随搅拌可以降低MEPCM的体均粒径和在涂层液中的分散程度。MEPCM比原始芯材相变材料的裂解温度提高了70℃，耐热性能也明显提高。通过测试发现附加MEPCM整理的蓄热调温织物在升温曲线和降温曲线上都存在明显的拐点，从而说明其具有较好的智能调温作用。然而Alay等［44］对比含MEPCM聚氨酯涂层对织物透气、透湿性能的影响发现，微胶囊和聚氨酯涂层填充了织物组织的孔隙，易使织物的透气性减弱，含MEPCM的聚氨酯涂层织物的透气性低于未整理织物和不含MEPCM聚氨酯涂层织物。同时，不含MEPCM聚氨酯涂层织物因聚氨酯涂层本身具有的良好吸湿性而促进了织物的透湿性，添加微胶囊后虽然涂层的吸湿性好，但是微胶囊颗粒阻塞了织物孔隙导致透湿性降低。织物经泡沫涂层整理后，化学试剂的增量仅为织物干态质量的2%～3%，涂覆量低，涂层轻薄且不影响织物手感和透水透气性［45］，以泡沫为依托的微胶囊在涂层剂中的分散更均匀。Shim等［40］利用暖体假人测试经过微胶囊泡沫整理的织物从暖环境到冷环境再到暖环境的热量流失。通过泡沫整理涂覆1层和2层MEPCM的聚酯纤维织物与未经整理的织物进行对比发现，涂覆1层MEPCM的织物在冷环境中释放热量可以帮助暖体假人的热量流失平均降低6.5W，而涂覆2层的织物平均减少13.2W。通过涂层法对织物进行MEPCM整理的弊端有:刮刀刮涂易致微胶囊破损，需平衡刮涂力度与微胶囊的承受能力和涂层厚度的关系;MEPCM的颗粒状特性以及涂覆在织物上的涂层整理液都会降低织物的柔软性和透水、透气性，因此，配制高浓、低黏整理液在纺织品MEPCM后整理的研究中显得尤为重要。与直接涂层工艺相比，泡沫涂头的刮涂力度柔和，涂层过程中对MEPCM的损伤小;与浸轧整理相比，泡沫整理微胶囊适用于织物单面涂覆且不易渗入到织物内部破坏保温体系，是目前较为理想的微胶囊织物整理技术之一。
2.2.3浸轧法与涂层法比较
研究人员对通过浸轧法与涂层法附加微胶囊整理织物的性能做对比。曹虹霞等［46］将MEPCM涂层整理液分别通过二浸二轧和干法涂层整理到棉织物上并对比2种织物发现，通过涂层整理比通过浸轧整理得到的蓄热调温织物的相变温度低，但涂层整理比浸轧整理得到织物的相变焓高，且织物的相变焓随MEPCM质量分数的增大而升高，蓄热调温性能明显增强，但同时涂层织物增厚，织物手感和应用受到限制。刘元军等［47］采用乳化固化法制备壳聚糖/石蜡MEPCM，同样对比二浸二轧法和直接涂层法对牛仔布热性能的影响发现，涂层整理对牛仔布增重率高于浸轧整理，而毛效则低于浸轧整理。此外，单面涂层整理的牛仔布比浸轧整理的牛仔布手感硬。透湿性和透气性均低于同等条件下浸轧整理的布样。作者分析这可能与微胶囊粒径大小及在布样上的增重大小有关。目前，相变材料微胶囊也被研究用于纤维纺织品之外的服用材料。IzzoRenzi等［48］尝试将MEPCM通过干法涂层和湿法浸轧的方式将其整理到皮革表面，观察2种整理方式下微胶囊的分布情况，发现皮革的多孔结构限制了微胶囊涂层对皮革的调温性能的影响，涂层工艺对皮革的断裂强度和伸长率也没有明显影响。比较浸轧法和涂层法对织物进行MEPCM整理:在技术方面，浸轧法和涂层法均需综合考虑MEPCM的物理化学性能参数，研究配方合理、分散均匀、微胶囊质量分数较高的涂层整理液，同时基于MEPCM易碎的芯壳结构，需对轧辊和涂头的整理力度进行优化设计;在调温效率方面，通过浸轧法和泡沫整理比通过直接涂层法得到的织物更轻薄，有利于提高蓄热和放热反应的灵敏性;在应用方面，涂层法可以更好地控制微胶囊在织物表层和内部的分布，可根据实际应用设计涂层层数和微胶囊在织物上的分布密度，扩展产品的应用范围。
3结语
智能论文范文第2篇
关键词：智能混凝土研究发展
随着现代材料的不断进步，作为最主要的建筑材料之一的混凝土已逐渐向高强、高性能、多功能和智能化发展。用它建造的混凝土结构也趋于大型化和复杂化。然而混凝土结构在使用过程中由于受环境荷载作用。疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等不利因素的，结构将不可避免地产生损伤积累、抗力衰减，甚至导致突发事故。为了有效地避免突发事故的发生，延长结构的使用寿命，必须对此类结构进行实时的“健康”监测，并及时进行修复。现有的无损检测，如声波检测X射线及C扫描等，只能定性检测，而不能定量、数据化处理，更主要的是不能实现实时监测。因而对结构内部状态的监测和损伤估计还比较困难，甚至是不可能的。传统的混凝土结构的维修方式主要是在损伤部位进行外部的加固，而对损伤的原结构进行维修比较困难，尤其是对结构内部的损伤修复更是非常困难。随着现代向智能化的发展，这种停留在被动和计划模式的检测与修复方式已不能适应现代多功能和智能建筑对混凝土材料提出的要求。因此，研究和开发具有主动、自动地对结构进行自诊断、自调节、自修复、恢复的智能混凝土已成为结构一功能（智能）一体化的发展趋势[1]
1智能混凝土的定义和发展历史
智能材料，指的是“能感知环境条件，做出相应行动”的材料。它能模仿生命系统，同时具有感知和激励双重功能，能对外界环境变化因素产生感知，自动作出适时。灵敏和恰当的响应，并具有自我诊断、自我调节、自我修复和预报寿命等功能。智能混凝土是在混凝土原有组分基础上复合智能型组分，使混凝土具有自感知和记忆，自适应，自修复特性的多功能材料。根据这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤，满足结构自我安全检测需要，防止混凝土结构潜在脆性破坏，并能根据检测结果自动进行修复，显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和记忆、自适应。自修复等多种功能的综合，缺一不可，以的科技水平制备完善的智能混凝土材料还相当困难。但近年来损伤自诊断混凝土、温度自调节混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相继出现；为智能混凝土的研究打下了坚实的基础。
1.1损伤自诊断混凝土
自诊断混凝土具有压敏性和温敏性等自感应功能。普通的混凝土材料本身不具有自感应功能，但在混凝土基材中复合部分其它材料组分使混凝土本身具备本征自感应功能。目前常用的材料组分有：聚合类、碳类、金属类和光纤。其中最常用的是碳类、金属类和光纤。下面主要介绍2种当前研究比较热门的损伤自诊断混凝土。
1.1.1碳纤维智能混凝土
碳纤维是一种高强度、高弹性且导电性能良好的材料。在水泥基材料中掺入适量碳纤维不仅可以显著提高强度和韧性，而且其物理性能，尤其是电学性能也有明显的改善，可以作为传感器并以电信号输出的形式反映自身受力状况和内部的损伤程度。将一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维掺入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知内部应力、应变和操作程度的功能。通过观测，发现水泥基复合材料的电阻变化与其内部结构变化是相对应的。碳纤维水泥基材料在结构构件受力的弹性阶段，其电阻变化率随内部应力线性增加，当接近构件的极限荷载时，电阻逐渐增大，预示构件即将破坏。而基准水泥基材料的导电性几乎无变化，直到临近破坏时，电阻变化率剧烈增大，反映了混凝土内部的应力一应变关系。根据纤维混凝土的这一特性，通过测试碳纤维混凝土所处的工作状态，可以实现对结构工作状态的在线监测[2].在入碳纤维的损伤自诊断混凝土中，碳纤维混凝土本身就是传感器，可对混凝土内部在拉、压、弯静荷载和动荷载等外因作用下的弹性变形和塑性变形以及损伤开裂进行监测。试验发现，在水泥浆中掺加适量的碳纤维作为应变传感器，它的灵敏度远远高于一般的电阻应变片。在疲劳试验中还发现，无论在拉伸或是压缩状态下，碳纤维混凝土材料的体积电导率会随疲劳次数发生不可逆的降低。因此，可以应用这一现象对混凝土材料的疲劳损伤进行监测。通过标定这种自感应混凝土，研究人员决定阻抗和载重之间的关系，由此可确定以自感应混凝土修筑的公路上的车辆方位、载重和速度等参数，为管理的智能化提供材料基础。
碳纤维混凝土除具有压敏性外，还具有温敏性，即温度变化引起电阻变化（温阻性）及碳纤维混凝土内部的温度差会产生电位差的热电性（Seebeck效应）。试验表明，在最高温度为70℃，最大温差为15℃的范围内，温差电动势（E）与温差t之间具有良好稳定的线性关系。当碳纤维掺量达到一临界值时，其温差电动势率有极大值，且敏感性较高，因此可以利用这种材料实现对建筑物内部和周围环境变化的实时监控；也可以实现对大体积混凝土的温度自监控以及用于热敏元件和火警报警器等可望用于有温控和火灾预警要求的智能混凝土结构中。
碳纤维混凝土除自感应功能外，还可应用于防静电构造。公路路面、机场跑道等处的化雪除冰。钢筋混凝土结构中的钢筋阴极保护。住宅及养殖场的电热结构等。
1.1.2光纤传感智能混凝土
光纤传感智能混凝土[3]，即在混凝土结构的关键部位埋人入纤维传感器或其阵列，探测混凝土在碳化以及受载过程中内部应力、应变变化，并对由于外力、疲劳等产生的变形、裂纹及扩展等损伤进行实时监测。光在光纤的传输过程中易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等的变化而引起光波量如光强度、相位、频率、偏振态的变化。因此人们发现，如果能测量出光波量的变化，就可以知道导致光波量变化的温度、压力、磁场等物理量的大小。于是，出现了光纤传感技术。近年来，国内外进行了将光纤传感器用于钢筋混凝土结构和建筑检测这一领域的研究，开展了混凝土结构应力、应变及裂缝发生与发展等内部状态的光纤传感器技术的研究，这包括在混凝土的硬化过程中进行监测和结构的长期监测。光纤在传感器中的应用，提供了对土建结构智能及内部状态进行实时、在线无损检测手段，有利于结构的安全监测和整体评价和维护。到目前为止，光纤传感器已用于许多工程，典型的工程有加拿大Caleary建设的一座名为BeddingtonTail的一双跨公路桥内部应变状态监测；美国Winooski的一座水电大坝的振动监测；国内工程有重庆渝长高速公路上的红槽房大桥监测和芜湖长江大桥长期监测与安全评估系统等。
1.2自调节智能混凝土
自调节智能混凝土具有电力效应和电热效应等性能。混凝土结构除了正常负荷外，人们还希望它在受台风、地震等灾害期间，能够调整承载能力和减缓结构振动，但因混凝土本身是惰性材料，要达到自调节的目的，必须复合具有驱动功能的组件材料，如：形状记忆合金（SMA）和电流变体（ER）等。形状记忆合金具有形状记忆效应（SME），若在室温下给以超过弹性范围的拉伸塑性变形，当加热至少许超过相变温度，即可使原先出现的残余变形消失，并恢复到原来的尺寸。在混凝土中埋入形状记忆合金，利用形状记忆合金对温度的敏感性和不同温度下恢复相应形状的功能，在混凝土结构受到异常荷载于扰时，通过记忆合金形状的变化，使混凝土结构内部应力重分布并产生一定的预应力，从而提高混凝土结构的承载力。
电流变体（ER）是一种可通过外界电场作用来控制其粘性、弹性等流变性能双向变化的悬胶液。在外界电场的作用下，电流变体可于0.1ms级时间内组合成链状或网状结构的固凝胶，其初度随电场增加而变调到完全固化，当外界电场拆除时，仍可恢复其流变状态。在混凝土中复合电流变体，利用电流变体的这种流变作用，当混凝土结构受到台风，地震袭击时调整其内部的流变特性，改变结构的自振频率、阻尼特性以达到减缓结构振动的目的。
有些建筑物对其室内的湿度有严格的要求，如各类展览馆、博物馆及美术馆等，为实现稳定的湿度控制，往往需要许多湿度传感器、控制系统及复杂的布线等，其成本和使用维持的费用都较高。日本学者研制的自动调节环境温度的混凝土材料自身即可完成对室内环境湿度的探测，并根据需要对其进行调控。这种混凝土材料带来自动调节环境湿度功能的关键组分是沸石粉。其机理为：沸石中的硅酸钙含有（3－9）X10－10m的孔隙。这些孔隙可以对水分、N0x和S0x气体选择性的吸附。通过对沸石种类进行选择，可以制备符合实际需要的自动调节环境湿度的混凝土复合材料。它具有如下特点：优先吸附水分；水蒸气压力低的地方，其吸湿容量大；吸、放湿与温度相关，温度上升时放湿，温度下降时吸湿。
1.3自修复智能混凝土
混凝土结构在使用过程中，大多数结构是带缝工作的。混凝土产生裂缝，不仅强度降低，而且空气中的CO2、酸雨和氯化物等极易通过裂缝侵人混凝土内部，使混凝土发生碳化，并腐蚀混凝土内的钢筋，这对地下结构物或盛有危险品的处理设施尤为不利，一旦混凝土发生裂缝，要想检查和维修都很困难。自修复混凝土就是应这方面的需要而产生的。在人类现实生活中可以见到人的皮肤划破后，经一段时间皮肤会自然长好，而且修补得天衣无缝；骨头折断后，只要接好骨缝，断骨就会自动愈合。自愈合混凝土[4]就是模仿生物组织，对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土传统组分中复合特性组分（如含有粘结剂的液芯纤维或胶囊）在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经系统，模仿动物的这种骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理。采用粘结材料和基材相复合的，使材料损伤破坏后，具有自行愈合和再生功能，恢复甚至提高材料性能的新型复合材料。在日本，以东北大学三桥博三教授为首的日本学者将内含粘结剂的胶囊或空心玻璃纤维掺入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下发生开裂，部分胶囊或空心玻璃纤维破裂，粘结液流出并深人裂缝。粘结液可使混凝土裂缝重新愈合。美国伊利诺伊斯大学的CarolynDry在1994年采用类似的方法，将在空心玻璃纤维中注人缩醛高分子溶液作为粘结剂埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基础上CarolynDry还根据动物骨骼的结构和形成机理，尝试制备仿生混凝土材料，其基本原理是采用磷酸钙水泥（含有单聚物）为基体材料，在其中加人多孔的编织纤维网。在水泥水化和硬化过程中，多孔纤维释放出聚合反应引发剂与单聚物聚合成高聚物，聚合反应留下的水分参与水泥水化。这样便在纤维网的表面形成大量有机与无机物，它们相互穿插粘结，最终形成的复合材料是与动物骨骼结构相似的无机与有机相结合的材料，具有优异的强度及延性等性能。而且在材料使用过程中，如果发生损伤，多孔有机纤维会释放高聚物，愈合损伤。
2智能混凝规究现状和应注意的
前面所述的自诊断、自调节和自修复混凝土是智能混凝土的初级阶段，它们只具备了智能混凝土的某一基本特征，是一种智能混凝土的简化形式。因此有人也称之为机敏混凝土。然而这种功能单一的混凝土并不能发挥智能混凝土作用，人们正致力于将2种以上功能进行组装的所谓智能组装混凝土材料的研究。智能组装混凝土材料是将具有自感应、自凋节和自修复组件材料等与混凝土基材复合并按照结构的需要进行排列，以实现混凝土结构的内部损伤自诊断、自修复和抗震减振的智能化。
智能混凝土具有广阔的应用前景，但作为一种新型的功能材料，如果投入实际工程，还有很多问题需要进一步地研究：如碳纤维混凝土的电阻率稳定性、电极布置方式、耐久性等；光纤混凝土的光纤传感阵列的最优排布方式；自愈合混凝土的修复粘结剂的选择。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解决上述一系列问题将对智能混凝土今后的产生深远的。为促进智能混凝土研究工作的顺利开展有必要就以下几点形成共识：
（1）开发应有针对性。所谓针对性就是要针对混凝土性能发生恶化和结构发生破坏等现象，考虑不同的智能方法，如针对这些现象，设想开发出一种能应对所有这些情况的手段是很困难的，因此，缩小智能化范围，以某种功能为对象，从而开发出相对最适应的方法是必要的。
（2）实施中应具有可行性。浇注混凝土多在施工现场进行，因而作为智能混凝土的施工方法，对其技术与工艺要求不能过高。应以原有工艺为基础开发相应的较为简单的方法。选用的材料应具有化学稳定性，要有利于安全使用，不挥发任何有刺激的气味和其它有害物质，并能大量应用而且成本较低。
（3）设计应具有综合性。采用智能化，虽然可以提高材料的耐久性，但也会带来负面作用。如由于使用了某种材料虽然能对某种恶化现象进行控制和改善，但是否会对强度等其它性能有所影响，所有这些正反两方面的问题都必须在判断和设计时进行综合考虑和权衡。
智能论文范文第3篇
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智能论文范文第4篇
多元智能理论（MultipleIntelligencesTheory）由美国哈佛大学发展心理学家、教育学家霍华德•加德纳教授于1983年在《智能的结构》一文中提出后，在世界范围内引发了教育的“革命性”变革。我国于20世纪90年代引进多元智能理论，国内有专家认为，多元智能理论无疑是我们长期以来一直在努力推崇的“素质教育的最好全释”；还有人指出：多元智能理论与建构主义理论一道，构成了我国新课程改革的强大理论支撑。多元智能理论指出人类内涵的能力至少有八种：包括语文智能；音乐智能；逻辑—数学智能；空间智能；肢体—运作智能；人际智能；自省智能；自然观察智能。加德纳认为，相对于过去的一元智力理论，多元智能理论能够更全面地描绘和评价人类的智力能力。加德纳还指出，人类智能还包含有次级智能和多种次级构成要素。
二、基于多元智能理论的汽车英语课程设计
（一）汽车英语课程设计的基本条件
Posner（1994）认为，课程设计的基本条件包括：了解学生的需求、兴趣、能力、知识水平等例如：学生需要什么、需要的原因、已有的能力、待补的能力、已有的基础或条件，缺乏什么等等。熟悉课程情况例如，有能力识别和解释该课程的基本概念和技能，全面和细致的有关知识，目前这个课程的开设情况等。擅长听说读写译五项必备能力，具有丰富教学经验，而不是简单的拼凑、复制、模仿依据以上课程设计的基本条件，做好高职英语课程设计就要求教师进行问卷调查或访谈学生已经完成的课程标准或已经具备的语言知识，要求通过参考有关著作、论文、同类课程、教材等，与同行交流，收集积累案例或经验等等。
（二）汽车英语课程设计的标准根据
Furey提出的标准，高职英语课程设计必须把握下列标准：
1.是否有足够的理论依据英语课程设计必须基于什么样的科学理论基础，是否遵照其本身的科学性和社会性？
2.是否适合学生目标在从事高职英语教学中，教师要因材施教。不但熟悉、掌握学生的自身学习情况、学习兴趣，也注重培养学生的实际效果性。
3.是否具有成功实施的可能性和效果的可评性在从事高职英语教学中，教师要不断自评课程设计的真实效果。
（三）汽车英语课程设计的内容
汽车英语课程设计的内容取决于授课的理念。针对英语语言，如果认为语言是符号系统，课程设计就由语音、词汇、语法、句型构成，强调语言形式的正确性；如果视语言为交际工具，课程设计要考虑的是交际的人，交际发生的条件、交际的目的等。英语课程设计关注的不仅是语言形式的正确性，还有社交的适当性。在教学研究过程中，在多元智能理论的指导下，根据调研结果对课程教学内容进行逐步更新，教材从最初的纯英文阅读形式的到单独开发学生的专业英语阅读能力，从听、说、读、写等能力的平行拓展，汽车专业英语校本教材内容新颖，图文并茂，根据主题确定教学内容、重点及难点，融专业英语听、说、读、写训练于一体，重点突出，实用性强，有利于开发学生的多元英语语言智能，改善课堂教学氛围，提高教学效果。
三、多元智能理论下汽车英语课程设计需注意的问题
首先，汽车英语以提高口语交际能力为本位，突出应用性本课程在对汽车企业英语应用能力需求深入调研的基础上，按确定工作任务模块、同时突出语言技能的要求制订教学大纲和授课计划，明确了教学应达到的知识标准和技能标准。其次，课程体系整合突出全面性、逻辑性、典型性和实用性本课程以国际汽车行业最新的知识体系为基础，以市场为导向，将传统汽车英语课程的以训练专业英语阅读能力为主体的教学内容，整合成为汽车构成的4大部分分别为发动机、底盘、车身、电气设备以及发动机的两大机构五大系统和底盘的传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统等各个任务模块以系统的知识主题构成课程内容体系。最后，教学手段优化，突出多元英语智能培养在教学实践中，注重将互动教学、角色扮演、案例教学、多媒体听力、课件加视频等教学手段相结合，增加学生的学习兴趣，提高其用英语分析和理解专业知识的能力和用英语进行专业领域的交际能力，并结合具体课程内容指导学生进行延伸性思考，以增强学生的创新能力，全面促进学生多元智能的发展。
四、总结
智能论文范文第5篇
1.1Socket套接字通信工作原理Socket(套接字)接口是TCP/IP网络中最为通用的API，技术也最为成熟、稳定。VisualStu-dio2010(C#)提供了很好的Socket编程支持，运用C#编程设计可以很方便在计算机中创建一个通信端口。通过这个端口，可以将局域网内计算机可以与任何一台具有Socket接口的计算机通信;而且Socket接口也是Internet上进行应用开发最为通用的API［7，8］。目前高校校园网络及实验室组网，基本都是使用TCP/IP协议网络，Socket编程可以实现基于TCP/IP协议的网络通信功能，通过Socket接口通信技术实现客户端和服务器之间数据流发送和接收功能［6］，其工作原理如图1所示。
1.2系统网络架构实验实训中心一般设在教务处中，或独立为部门。根据高校实验室网络管理，实验实训中心和教务处相关实验教学管理人员的办公场所与实验室属于半分离状态;各个实验室内部是都一个独立网段的局域网，学校各个办公场所和实验室又组成一个大的局域网即校园网，因此各级网络之间除财务处等个别科室外，一般都可以进行相互通信。系统整体包括教务监管服务端、教师端、学生端三大部分，教师端设计为两个角色既面向实验室学生又接受教务处管理;在实验室内由教师机承担主控Socket服务端，与实验室内所有学生机进行通信，获得学生上课行为并根据系统智能处理相关行为;同时在教务监理总服务端监听下，实验室教师机定时将学生上课行为汇总到教务端，对于异常行为的信息则立即发送到教务端，教务端根据该学生在不同实验室的学习行为进行统计分析，如异常行为次数过多则从教务处下达处罚通知至教师端，教师端再转发到学生端，其系统网络架构见图2。如图2所示，本系统采用分层模块化结构设计，可以减轻教务服务器的负荷，减少网络拥塞，有利于系统的实施。
1.3实验室教师机与学生机的通信设计Socket在不同主机的相关进程之间的进行数据交换，其构造函数有两个参数，第一个参数是IP地址即依照TCP/IP协议要连接的目标服务端计算机的IP地址;第二个参数是端口号即服务端计算机上提供通讯服务的端口号且该端口号在通讯前必须要分配一个没有被访问的;只有满足这两个参数才可能进行连接，建立两个进程间的通讯链路［3］。同一实验室内教师机和学生机的网络布局都会设计为同一网段的局域网，教师机IP地址一般都是固定的，作为服务端进行监控学生计算机，而学生机的IP地址相对比较不固定，作为客户端连接没有影响。教师机与学生机的Socket通信设计如图3所示。实验室上课时，教师机作为Socket通信的服务端，首先建立Socket()把IP地址和端口号进行绑定并启动监听，同时根据实验室教师规模设置本实验室服务端的请求队列长度和实验室网段规则，用于限制其它实验室学生机不正常的连接。学生机和教师机建立连接后，学生机就可以将本机上课操作行为发送到教师机，教师机接受学生信息后系统根据异常行为判断，如学生存在不正常行为将给予警告，并记录学生的异常行为，严重者教务处介入监管。实验室下课时，关闭计算机时自动关闭Socket所有连接。
2系统软件设计
本系统是基于VisualStudio2010开发平台，采用C#编程语言，实现Socket三级管理;将实验室教师和教务监管人员联合管理学生上课行为，纠正不良学风，通过异常行为检测和智能消息提醒辅助提升学习质量，采用进程伪装技术防止学生逃离监控范围。
2.1异常行为处理系统对异常行为进行分类，并预设了各种行为表现和相应的处理机制，学生在实验室上课过程中系统会实时登记学生上课行为，并根据学生行为进行相关处理。计算机当前各种操作都会记录到系统进程中，每个进程都对应某一种应用［7］，通过监视系统进程可以获取学生当前操作的应用程序。其中打开网页操作所对应的系统进程比较特殊，在系统进程中只能获取其是否打开网页的进程，而浏览的网址是否合法还需要在网页进程中挖掘，获得网址步骤为。
2.2智能处理教师机接受到学生的上课行为信息，系统根据行为库将学生上课行为按不同等级进行划分，进行相关处理，如警告信息提示、远程强制关闭、上报教务处等，具体行为库维护如图4所示。行为库的健全直接影响本系统的智能程度，当计算机出现进程在行为库中不匹配时，系统会智能检测学生机CPU、内存使用率。当该学生机的CPU、内存使用率连续比较长时间处于较高状态，系统会将该进程列为C类警告，并发送消息提示学生注意上课。系统管理员定期检查C类警告进程，根据该进程对上课影响程度调整警告等级和设置相关处理办法。学生在上课过程中可能需要通过网页查询资料，在行为库中只能检测到学生是否打开网页而具体打开网址是否符合上课要求，则需要在行为库中对网址合法化进行维护。互联网的网站很多，维护比较麻烦，系统提供智能的处理方式，通过网站打开次数和时长判定该网站是否介入审查，当教师或教务管理人员审查后对该网站进行评定行为等级。学生在上课过程中发现计算机被监控，可能会玩手机或进行其它与计算机无关的操作等，此时系统会智能判定学生机是否出现不作为的情况。当CPU、内存使用率在一定时间段处于基本不变或较长时间网络处于监测之外则视为学生上课不作为，系统登记后自动发送消息对学生机。当系统检测到学生的异常行为，系统会自动调用警告函数sendWarning(″10.2.22.18″，“警告:林兴杰同学上课玩游戏已被登记，请立即关闭游戏!”);学生机弹出如图5提示框。如果系统警告3次及以上仍不改正，系统将调用函数kill-Process(“10.2.7.33”，pID，pHandle，“关闭:陈超同学已经警告三次仍然继续玩游戏，系统将强制关闭!”);进行远程关闭学生机。
2.3智能伪装实验室智能控制系统可以减少学生玩游戏、看电影等现象，但有些学生就会尝试摆脱监控，在上课时断开网络或结束实验室智能控制系统的进程。当正常网络断开3分钟以上，教师机会出现未正常连接的提示信息，同时系统会调用网络ping命令，如网络连接正常则表示学生结束了系统控制进程，此时通过教师机远程启动该控制系统。为了使保护控制系统的进程不被发现，可采用进程伪装为操作系统内部进程，如:svchost，system，rundll32等［8］。经过伪装的进程，看起来就像正常的系统进程，不易被察觉，但在系统更新时要分别进行。进程保护不允许计算机用户强制结束任务或关闭进程，以达到应用程序或服务稳定运行。进程伪装方法结合进程保护技术，其保护效果将会更好，一方面可以保护自身不被恶意软件破坏，另一方面系统安全防护软件不易检测出来［9］。
2.4智能监管为了加强教务管理，教务部门会定期抽查或巡视课堂，但教室、学生数多且巡视会影响课堂教学，这给教务监管带来不少麻烦，基于Socket的实验室智能控制系统可以辅助教务部门监管教学，实现智能管理。系统从各实验室教师机接收学生上课行为，每个月统计各个实验室上课情况，对学生行为进行综合分析，将学生上课情况定期生成实验教学质量检查报告，并分发至辅导员，对经常玩游戏、看电影、旷课等现象的学生进行批评处理。经教务智能监管后，学生上课异常行为明显减少，尤其是玩游戏、看电影等明显减少，但旷课改进比较小，如图6所示(数据以出现警告信息人次进行统计)。系统按学期统计出各个学生上课各种行为，一方面为批评和指正学生提供依据，另一方面也能警示教师维护好上课课堂秩序。优差学生上课行为的对比如图7所示，教师实验教学课堂行为控制区别如图8所示。
3结论
