智能材料的研究前景

在日本，1990 年成立了一个仿生设计调查委员会。该委员会的成员正在对人、动物和植物进行“活体”研究，以掌握生物所具有的特异性能，然后再设法将研究成果用于智能材料的设计之中。现在，患胆结石症的人较多，通过对胆结石这一“生物晶体”的生长机制研究，不仅可以为胆结石的预防和治疗提供线索，而且还为人工牙齿及人工骨骼等医

用“智能晶体材料”的开发提供了条件。日本三重大学一位教授的研究重点是贝壳一旦受到损伤，破损部分就会发生钙化，从而巧妙地进行自我修复；而且，当把构成贝壳的外膜上皮组织移植到其体内时，就形成了珍珠；如果上皮细胞同珍珠袋同时发生变化，蛋白质和晶体就会整齐地互相排列在一起，即使没有来自大脑的指令，这一排列也能完成。研究人员认为，搞清这些原因将有可能找到“无生命”材料自我修复的线索。日本东京大学的一位教授在研究海参时发现，当人在捕捉海参时， 它的身体就变硬。海参越遭袭击，其皮肤就变得越硬。他设想：如果能够利用海参外皮组织的相反特性，即在受到强烈碰撞时能变软的外皮， 那么受碰的物体岂不就可免遭破损！还有一位科学家在研究大象游泳时发现，大象可以通过改变体形来减少阻力。于是他设想，如果能够制造出随着速度的提高而改变形状的船舶或飞机，那么在航行时，就能够以最少的能量消耗达到最高的速度。但是要达到这一目标，必须有随环境变化而自我改变的材料。因此，研究大象改变体形的机理就有可能为研制这类材料找到有效的途径。在植物研究方面，大家知道，任何竹子都有竹节，竹节的一个非常重要的作用就是能够防止裂纹进一步扩大。竹子还有一个特点就是韧性极好，多大的狂风暴雨也奈何不了它。日本的科学家正在精心地研究竹子和竹节的这种功能，他们发现：竹子内外侧的纤维排列是不相同的，正是这种结构使它能够抵抗风暴而不会弯曲折断。他们这一研究的目的是将竹子的抗弯和抗裂的机理广泛用于飞机、火箭及其他结构。

随着材料科学、机器人学、电子学和计算机科学相互之间界线的模糊， 在世界的建设过程中，智能材料将变得越来越重要。由于它们的原型是生物结构，因而智能材料的研制比我们目前已制造出的任何东西都复杂得多。在这方面的研究和开发过程中，将孕育着新理论、新材料。其研究成果不仅可以促进多种学科间的交叉与共同发展，而且还有利于提高人类的物质生活水平。