智能論文

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智能論文范文第1篇

1.1相變材料的選用

微膠囊壁的厚度、彈性、拉伸及壓縮強度、耐熱性以及與芯材的相容性直接影響MEPCM的可應用性，因此，壁材應選用無毒、不熔、不溶、密封性好、有較高拉伸及壓縮強度的樹脂。常用于囊壁的材料有尿素-甲醛樹脂(UF)［7］、聚氨酯(PU)［8］以及耐高溫性能較好的三聚氰胺-甲醛樹脂(MF)、尿素-三聚氰胺-甲醛樹脂(MUF)等。同時，壁材與芯材的質量比對MEPCM的相變焓與調溫效率有直接影響，一般芯材的質量分數在60%～80%之間［9－10］。有研究選用MF樹脂包覆復合高級醇類芯材制備相變溫度接近人體體溫且粒徑分布均勻的MEPCM，實驗測定其芯殼比例為4∶1時，MEPCM的相變焓較高且具有良好的調溫能力［11］。最新報道顯示，實驗室制作MEPCM的芯材質量分數可實現87%以上［12］，熱焓值可達200kJ/kg［13］。未來應用于紡織品的MEPCM研究重點應由單純增大相變材料芯材的質量分數來提升相變焓，轉變為優化芯殼比例，提高蓄熱調溫智能紡織品的蓄熱密度和調溫效率，提升MEPCM綜合應用性能。

1.2乳化劑的選用

油溶性有機相變材料作為MEPCM芯材，需先高速分散形成水包油(O/W)或油包水(W/O)體系的乳狀液，再與壁材發生聚合反應進而形成微膠囊。乳液液滴的直徑分布越小，在溶液中分散越均勻，制得的MEPCM熱學性能越好［14］。影響乳化效果的因素有:親水親油平衡值(HLB值)［15］、臨界膠束濃度(CMC)、乳化時間、乳化溫度、乳化機轉速、乳化劑種類、乳化劑質量分數、乳化劑分子質量［14］等。其中，CMC和HLB是表征乳化劑性能和乳化效果的主要參數。HLB值低表示乳化劑的親油性強，易形成W/O型體系;HLB值高則表示親水性強，易形成O/W型體系;HLB值居中為6～8時，通過強力攪拌可分散形成乳狀溶液，適合用作潤濕劑，因此HLB值是影響乳化效果的關鍵因素［16－17］。常用的乳化劑主要有陰離子型、陽離子型、兩性型和非離子型，其中陰離子和非離子型乳化劑適用于O/W型乳液。用于分散相變芯材的乳化劑主要有苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、全氟壬烯氧基苯磺酸鈉(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。實驗室研究應用不同成分乳化劑對相變芯材進行乳化處理，表2匯總了目前已報道的相變芯材及其選用的乳化劑。而基于乳化劑HLB值和基團相容性對相變材料分散性的理論研究還較為淺顯。閆麗佳［18］對比SDS和OBS陰離子型乳化劑對正十八烷的分散能力發現:SDS的分散能力雖強，但其制備的微膠囊壁材易黏連，芯材質量分數低導致MEPCM熱焓值降低;OBS熱穩定性和化學穩定性較好，且乳化制得的MEPCM的相變溫度和相變焓均高于同等條件下SDS制備的MEPCM。顏超［8］對比陰離子和非離子乳化劑的乳化效果發現:使用陰離子乳化劑SDS的石蠟體系乳液在剪切停止后立即分層;而Tween-80、OP-10和平平加O3種非離子乳化劑的乳化效果較好。這是由于石蠟/水體系乳化所需的HLB值為11～13，SDS不能提供適宜的HLB值，而上述3種非離子乳化劑的HLB值均在11左右，因此具有較好的乳化效果。其中，平平加O乳化劑中疏水鏈段的脂肪烴對石蠟具有更好的相容性而有助于提升乳化效果;2種不同種類非離子乳化劑混合得到的復配乳化劑在使用時發生的協同效應有利于乳化效果。對不同Span-Tween復配乳化劑種類和用量下的乳液穩定性也進行了相關研究［19］。復配乳化劑可根據實際應用要求而確定最優HLB值及乳化參數。

1.3MEPCM的制備方法

微膠囊的制備方法分為物理法、化學法和物理化學法。目前應用于紡織品的MEPCM主要采用化學方法制備。國內外學者對使用界面聚合法［27－28］、原位聚合法［11，29］等易操作方法制備包含不同相變材料的微膠囊研究較多。這2種方法制備的MEPCM結構見圖1［3］。界面聚合法既適用于制備水溶性芯材也適用于油溶性芯材的微膠囊，其特點是將形成壁材的2種單體分別溶解在不相溶的2種溶液中，2種單體分別從兩相內部向芯材乳液液滴界面移動并在相界面發生聚合反應，使聚合物包裹芯材形成微膠囊，其工藝流程見圖2［27］。原位聚合法與界面聚合法的區別是，壁材單體先發生預聚形成預聚體，沉積在已經分散為小液滴的芯材表面，在交聯和聚合反應下形成微膠囊外殼。相較之下原位聚合法成球較容易，壁材厚度和芯材質量分數可控。此外，也有通過乳液聚合法［30］、懸浮聚合法［20］和復合凝聚法［21，31］等方法制備MEPCM的研究報道。

2MEPCM在紡織品中的應用

在紡織應用領域，MEPCM通過直接紡絲法和織物表面整理法等加工方式附加到紡織品上，制成蓄熱調溫紡織品。

2.1相變纖維

美國Outlast、TRDC公司一直致力于MEPCM在熔融紡絲工藝中的研究和應用。目前Outlast已成功研制出包含MEPCM的聚丙烯腈纖維、粘膠和聚酯短纖維并正式應用于服用紡織品［32］。圖3示出Outlast研制的蓄熱調溫纖維截面形態［32］。國內外研究學者對采用熔融紡絲和濕法紡絲等直接紡絲工藝制備添加MEPCM的蓄熱調溫纖維進行了深入探討。其中對應用熔融紡絲法的研究較多，因濕法紡絲流程長、污染大、產量低，并且微膠囊的理論添加量受限，相關研究較少。

2.1.1熔融紡絲

用熔融紡絲法制備蓄熱調溫纖維是將紡絲高聚物與MEPCM共混制成切片，將切片加熱到高聚物熔點以上成熔融態，再通過噴絲孔射出到空氣中冷凝成絲條。由于熔融紡絲液的溫度較高，紡絲速度快，微膠囊在紡絲液中易破損和升華，因此熔融紡絲法對微膠囊芯材和壁材的耐熱性要求很高。為了增強紡絲過程中MEPCM的耐熱性，Fan等［14］在十八烷相變芯材乳化液中添加一定量環己烷并對MEPCM進行耐高溫改性處理。微膠囊在160℃條件下加熱30min使環己烷升華，其壁內產生預留膨脹空間，提高了膠囊粒徑分布均勻性，實驗測得膠囊耐熱溫度最高可達270℃。Han等［33］認為導致熔融紡絲工藝中MEPCM熱焓效率低的原因有2類:一是囊壁包裹不均勻的微膠囊在高溫下容易破裂;二是在熔融紡絲過程中摩擦力和剪切力導致部分微膠囊發生破裂。本文對紡絲工藝與相變性能、熱效率及力學性能和耐熱性能的關系進行研究后發現，聚合物的玻璃化轉變溫度和熔融溫度隨微膠囊質量分數的增加而升高，而纖維的斷裂強度和伸長率隨著MEPCM的質量分數升高而降低。有研究發現MEPCM質量分數為20%時丙烯腈基初生纖維的力學性能可達到服用要求［34］。

2.1.2濕法紡絲

用濕法紡絲法制備蓄熱調溫纖維是將MEPCM和高聚物配制成紡絲溶液，將紡絲液從噴絲孔中壓出后射入凝固浴形成絲條。該方法的紡絲速度低且溶液溫度低，因此對微膠囊損傷較小。制備以聚丙烯腈、粘膠等聚合物基體的蓄熱調溫纖維均適用濕法紡絲法，具有廣泛的實用性。張興祥等［35］將MEPCM與聚丙烯腈-偏氯乙烯共聚物混合經溶液紡絲制成MEPCM質量分數達30%的腈氯綸纖維。該纖維具有較好的可紡性、熱穩定性和熱焓效率，但力學性能較差。為了提高濕法紡絲制備相變材料纖維的力學性能，于海飛等［36］通過改變紡絲凝固浴中NaSCN的質量分數測試其對纖維強度的影響。通過濕法紡絲工藝制備含聚酰胺包覆石蠟相變材料的蓄熱調溫聚丙烯腈纖維，MEPCM質量分數為16.7%，當紡絲凝固浴中NaSCN質量分數為10%時，MEPCM在纖維中的熱焓效率達到78.4%，同時纖維斷裂強度為1.35cN/dtex。對比研究表明，在濕法紡絲凝固浴中添加適量NaSCN制備的含MEPCM聚丙烯腈纖維能夠獲得良好的力學性能和蓄熱調溫性能。通過直接紡絲法制備的蓄熱調溫纖維中微膠囊分布均勻，織物調溫性能優良，但融入MEPCM紡絲液的直接紡絲工藝難度較大，纖維斷裂強度和伸長率較低導致其可紡性較差，因此，直接紡絲法制備相變材料纖維仍有很大的研究空間。可嘗試以聚乙烯醇和熱學、力學性能優良的芳砜綸為主體纖維用濕法紡絲制備蓄熱調溫纖維。用熔融紡絲法制備蓄熱調溫纖維可向多功能方向發展，如與可降解聚乳酸結合制備生物醫用材料，纖維中添加MEPCM與遠紅外粒子產生協同作用增強織物保溫效果等。

2.2基于相變材料微膠囊的織物整理

用相變材料微膠囊整理織物是將MEPCM添加到整理液或涂層劑中，通過織物后整理方法，依靠黏合劑的作用使相變材料黏接在纖維或織物上，從而獲得蓄熱調溫紡織品。采用后整理技術得到的蓄熱調溫紡織品的耐水洗性和耐久性的報道較少，且關于織物的組織結構、織物密度、微膠囊質量分數、涂層密度對蓄熱調溫性能的研究不夠深入。相比直接紡絲法，通過后整理方法附著在織物表面的微膠囊理論上易磨損和脫落，因此，整理液中涂層劑的選擇需與微膠囊壁材和纖維的化學成分結合性均好。在紡織應用領域，一般通過浸軋法和涂層法將MEPCM附加到紡織品上制成蓄熱調溫紡織品。常用的PU、丙烯酸類黏合劑對MEPCM具有良好的粘接性和成膜強度。通過選用適當比例的整理液配方［18］，及后整理技術得到的織物具有較好的平整度和調溫性能，但織物表面的涂層易形成薄膜覆蓋紗線及中間空隙從而影響織物透氣性。司琴等［37］嘗試在MEPCM浸軋整理前先將棉織物浸入聚醚改性氨基硅油進行柔軟整理，再經微膠囊附加整理，所得織物具有較好的調溫性能，且毛羽、柔軟性能和透氣性有不同程度的改善。目前關于含MEPCM整理液的研究報道中選用的黏合劑見表3。基于數值模擬的MEPCM對紡織品調溫性能模型的研究認為，相變材料微膠囊附加織物的調溫過程常常伴隨纖維吸濕，其保溫體系包含:纖維、濕空氣、相變材料，使得熱濕傳遞和相變過程耦合在一起，基于數值方法則可以較為便捷、靈活地模擬相變材料調溫過程。因此，Li等［38］在其前期研究的基礎上發展了基于控制體積法和有限差分法的熱濕傳遞數學模型。模型將單一芯材的相變過程考慮為一個移動邊界問題，將相變溫度考慮成一個點，并討論了PCM質量分數對織物中熱濕傳遞的影響。He等［39］針對復合相變材料指出其相變過程不是發生在一個恒定溫度點，而是一個溫度范圍，該相變溫度范圍對PCM能量調節過程有重要影響。李鳳志等［2］研究了MEPCM半徑及質量分數對織物熱濕性能影響，基于織物熱濕耦合模型，對相變問題采用顯熱容法處理，模擬結果發現MEPCM質量分數越大，半徑越小，延遲織物內溫度變化的幅度越大，但延遲時間越短。

2.2.1浸軋法

采用浸軋方式可使MEPCM均勻分布于織物表面并深入紗線內部，獲得均勻的調溫效果。Alay等［22］制作以正十六烷為芯材的不同質量分數、粒徑分布于0.22～1.05μm之間的MEPCM。將與微膠囊和纖維的結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為黏合劑，分別通過一浸一軋方式將MEPCM均勻整理到純棉、純滌、滌/棉織物上。實驗證明經過微膠囊整理的不同織物的熱焓值明顯提升，且熱學性能較好。用浸軋法經過MEPCM整理后織物的調溫性能有顯著提高，然而透氣性能會受到微膠囊固著量和涂層劑的涂覆量影響。一般來說，微膠囊整理劑的固著量與織物的熱焓正相關，與透氣性負相關，焙烘溫度和時間對微膠囊的耐洗性能影響較大。林鶴鳴等［41］采用二浸二軋整理法分別將2種納米膠囊整理到純棉針織物上，測得織物溫變速率明顯減緩且透氣性降低約10%，但對織物的舒適性影響不大。顏超等［8］嘗試在保證浸軋法整理聚氨酯型MEPCMOutlast/蠶絲織物的調溫性能的同時改善織物的透氣性。實驗結果顯示，MEPCM固著量為13g/m2的Outlast/蠶絲織物的相變焓和相變溫度均有明顯上升，從宏觀上驗證了通過MEPCM浸軋整理的Outlast/蠶絲織物具有良好的調溫效果。Salaün等［25］探究了織物調溫性與透氣性的最佳效果，發現隨著涂層劑的增加，織物在吸熱過程中的吸收峰溫度逐漸升高。實驗得出最適合蓄熱調溫紡織品的涂層劑與MEPCM用量比值在1∶2～1∶4之間，織物可獲得良好的調溫性能并且不影響其透氣性。通過浸軋法將MEPCM整理到織物上要求整理液黏度低、分散均勻方可實現膠囊深入織物內并均勻分布。目前報道中鮮見關于MEPCM在整理液中分散性能的優化配方。由于浸軋輥處理織物時易導致膠囊破裂而降低調溫效果、破壞蓄熱調溫體系;同時浸軋法適用于織物密度較低時的雙面整理，難以實現MEPCM在高密或多層織物內的均勻分布;在某些需要微膠囊單面處理的應用場合，浸軋法無法控制膠囊的合理分布，因此，目前研究重點應著眼于優化MEPCM在浸軋整理液中的分散均勻度和提高MEPCM的質量分數;合理控制微膠囊芯殼比與軋輥壓力的關系，降低微膠囊的破壞率。

2.2.2涂層法

通過涂層加工的方式可將相變材料黏接在織物上，目前多采用直接涂層和泡沫涂層2種涂層方法，其他涂層方法因對微膠囊自身的耐熱性和抗拉、壓縮性能要求較高而受限。受涂層劑的濃度和涂層厚度的影響，涂層織物的透氣性和柔軟性均比浸軋整理織物差。Onder等［21］研究發現微膠囊的熱焓值與芯材的相變溫度成正比。將添加質量分數為9.5%～22.5%MEPCM的聚氨酯基涂層劑分別涂覆在純棉織物上，通過測試不同織物的熱焓值發現，經MEPCM涂層整理的織物比未經涂層的儲熱能力提高了2.5～4.5倍。Fallahi等［42］測定了MEPCM涂層對延遲織物溫度變化的影響。將普通織物和2種經MEPCM涂層的織物在50℃的溫度下放置18min，發現未經微膠囊涂層整理的滌綸/粘膠(65/35)混紡平紋織物與經質量分數為0.6%微膠囊涂層織物的相對溫度變化高于10%，而微膠囊質量分數為10%的織物相對溫度變化低于10%，說明MEPCM質量分數對溫度變化延遲效果非常顯著。研究結果表明，MEPCM涂層織物適用于外界溫度變化劇烈的防護紡織品。劉向等［28］分析了涂層整理劑在織物表面形成的聚合物薄膜增加紗線及織物強力和延展性，因此使得織物的斷裂強力升高，斷裂伸長率增大;但涂層后織物透氣性下降，抗彎剛度增大。相比于等濃度無微膠囊成分的涂層劑，含微膠囊涂層劑的黏度較低，同時粉末狀態的微膠囊可以降低絮集問題，因此微膠囊與乳液相結合后的外觀黏度比等量固體濃度的乳液的表觀黏度低。閆飛等［43］發現通過超聲波震蕩伴隨攪拌可以降低MEPCM的體均粒徑和在涂層液中的分散程度。MEPCM比原始芯材相變材料的裂解溫度提高了70℃，耐熱性能也明顯提高。通過測試發現附加MEPCM整理的蓄熱調溫織物在升溫曲線和降溫曲線上都存在明顯的拐點，從而說明其具有較好的智能調溫作用。然而Alay等［44］對比含MEPCM聚氨酯涂層對織物透氣、透濕性能的影響發現，微膠囊和聚氨酯涂層填充了織物組織的孔隙，易使織物的透氣性減弱，含MEPCM的聚氨酯涂層織物的透氣性低于未整理織物和不含MEPCM聚氨酯涂層織物。同時，不含MEPCM聚氨酯涂層織物因聚氨酯涂層本身具有的良好吸濕性而促進了織物的透濕性，添加微膠囊后雖然涂層的吸濕性好，但是微膠囊顆粒阻塞了織物孔隙導致透濕性降低。織物經泡沫涂層整理后，化學試劑的增量僅為織物干態質量的2%～3%，涂覆量低，涂層輕薄且不影響織物手感和透水透氣性［45］，以泡沫為依托的微膠囊在涂層劑中的分散更均勻。Shim等［40］利用暖體假人測試經過微膠囊泡沫整理的織物從暖環境到冷環境再到暖環境的熱量流失。通過泡沫整理涂覆1層和2層MEPCM的聚酯纖維織物與未經整理的織物進行對比發現，涂覆1層MEPCM的織物在冷環境中釋放熱量可以幫助暖體假人的熱量流失平均降低6.5W，而涂覆2層的織物平均減少13.2W。通過涂層法對織物進行MEPCM整理的弊端有:刮刀刮涂易致微膠囊破損，需平衡刮涂力度與微膠囊的承受能力和涂層厚度的關系;MEPCM的顆粒狀特性以及涂覆在織物上的涂層整理液都會降低織物的柔軟性和透水、透氣性，因此，配制高濃、低黏整理液在紡織品MEPCM后整理的研究中顯得尤為重要。與直接涂層工藝相比，泡沫涂頭的刮涂力度柔和，涂層過程中對MEPCM的損傷小;與浸軋整理相比，泡沫整理微膠囊適用于織物單面涂覆且不易滲入到織物內部破壞保溫體系，是目前較為理想的微膠囊織物整理技術之一。

2.2.3浸軋法與涂層法比較

研究人員對通過浸軋法與涂層法附加微膠囊整理織物的性能做對比。曹虹霞等［46］將MEPCM涂層整理液分別通過二浸二軋和干法涂層整理到棉織物上并對比2種織物發現，通過涂層整理比通過浸軋整理得到的蓄熱調溫織物的相變溫度低，但涂層整理比浸軋整理得到織物的相變焓高，且織物的相變焓隨MEPCM質量分數的增大而升高，蓄熱調溫性能明顯增強，但同時涂層織物增厚，織物手感和應用受到限制。劉元軍等［47］采用乳化固化法制備殼聚糖/石蠟MEPCM，同樣對比二浸二軋法和直接涂層法對牛仔布熱性能的影響發現，涂層整理對牛仔布增重率高于浸軋整理，而毛效則低于浸軋整理。此外，單面涂層整理的牛仔布比浸軋整理的牛仔布手感硬。透濕性和透氣性均低于同等條件下浸軋整理的布樣。作者分析這可能與微膠囊粒徑大小及在布樣上的增重大小有關。目前，相變材料微膠囊也被研究用于纖維紡織品之外的服用材料。IzzoRenzi等［48］嘗試將MEPCM通過干法涂層和濕法浸軋的方式將其整理到皮革表面，觀察2種整理方式下微膠囊的分布情況，發現皮革的多孔結構限制了微膠囊涂層對皮革的調溫性能的影響，涂層工藝對皮革的斷裂強度和伸長率也沒有明顯影響。比較浸軋法和涂層法對織物進行MEPCM整理:在技術方面，浸軋法和涂層法均需綜合考慮MEPCM的物理化學性能參數，研究配方合理、分散均勻、微膠囊質量分數較高的涂層整理液，同時基于MEPCM易碎的芯殼結構，需對軋輥和涂頭的整理力度進行優化設計;在調溫效率方面，通過浸軋法和泡沫整理比通過直接涂層法得到的織物更輕薄，有利于提高蓄熱和放熱反應的靈敏性;在應用方面，涂層法可以更好地控制微膠囊在織物表層和內部的分布，可根據實際應用設計涂層層數和微膠囊在織物上的分布密度，擴展產品的應用范圍。

3結語

智能論文范文第2篇

關鍵詞：智能混凝土研究發展

隨著現代材料的不斷進步，作為最主要的建筑材料之一的混凝土已逐漸向高強、高性能、多功能和智能化發展。用它建造的混凝土結構也趨于大型化和復雜化。然而混凝土結構在使用過程中由于受環境荷載作用。疲勞效應、腐蝕效應和材料老化等不利因素的，結構將不可避免地產生損傷積累、抗力衰減，甚至導致突發事故。為了有效地避免突發事故的發生，延長結構的使用壽命，必須對此類結構進行實時的“健康”監測，并及時進行修復。現有的無損檢測，如聲波檢測X射線及C掃描等，只能定性檢測，而不能定量、數據化處理，更主要的是不能實現實時監測。因而對結構內部狀態的監測和損傷估計還比較困難，甚至是不可能的。傳統的混凝土結構的維修方式主要是在損傷部位進行外部的加固，而對損傷的原結構進行維修比較困難，尤其是對結構內部的損傷修復更是非常困難。隨著現代向智能化的發展，這種停留在被動和計劃模式的檢測與修復方式已不能適應現代多功能和智能建筑對混凝土材料提出的要求。因此，研究和開發具有主動、自動地對結構進行自診斷、自調節、自修復、恢復的智能混凝土已成為結構一功能（智能）一體化的發展趨勢[1]

1智能混凝土的定義和發展歷史

智能材料，指的是“能感知環境條件，做出相應行動”的材料。它能模仿生命系統，同時具有感知和激勵雙重功能，能對外界環境變化因素產生感知，自動作出適時。靈敏和恰當的響應，并具有自我診斷、自我調節、自我修復和預報壽命等功能。智能混凝土是在混凝土原有組分基礎上復合智能型組分，使混凝土具有自感知和記憶，自適應，自修復特性的多功能材料。根據這些特性可以有效地預報混凝土材料內部的損傷，滿足結構自我安全檢測需要，防止混凝土結構潛在脆性破壞，并能根據檢測結果自動進行修復，顯著提高混凝土結構的安全性和耐久性。正如上面所述，智能混凝士是自感知和記憶、自適應。自修復等多種功能的綜合，缺一不可，以的科技水平制備完善的智能混凝土材料還相當困難。但近年來損傷自診斷混凝土、溫度自調節混凝土。仿生自愈合混凝土等一系列智能混凝土的相繼出現；為智能混凝土的研究打下了堅實的基礎。

1.1損傷自診斷混凝土

自診斷混凝土具有壓敏性和溫敏性等自感應功能。普通的混凝土材料本身不具有自感應功能，但在混凝土基材中復合部分其它材料組分使混凝土本身具備本征自感應功能。目前常用的材料組分有：聚合類、碳類、金屬類和光纖。其中最常用的是碳類、金屬類和光纖。下面主要介紹2種當前研究比較熱門的損傷自診斷混凝土。

1.1.1碳纖維智能混凝土

碳纖維是一種高強度、高彈性且導電性能良好的材料。在水泥基材料中摻入適量碳纖維不僅可以顯著提高強度和韌性，而且其物理性能，尤其是電學性能也有明顯的改善，可以作為傳感器并以電信號輸出的形式反映自身受力狀況和內部的損傷程度。將一定形狀、尺寸和摻量的短切碳纖維摻入到混凝土材料中，可以使混凝土具有自感知內部應力、應變和操作程度的功能。通過觀測，發現水泥基復合材料的電阻變化與其內部結構變化是相對應的。碳纖維水泥基材料在結構構件受力的彈性階段，其電阻變化率隨內部應力線性增加，當接近構件的極限荷載時，電阻逐漸增大，預示構件即將破壞。而基準水泥基材料的導電性幾乎無變化，直到臨近破壞時，電阻變化率劇烈增大，反映了混凝土內部的應力一應變關系。根據纖維混凝土的這一特性，通過測試碳纖維混凝土所處的工作狀態，可以實現對結構工作狀態的在線監測[2].在入碳纖維的損傷自診斷混凝土中，碳纖維混凝土本身就是傳感器，可對混凝土內部在拉、壓、彎靜荷載和動荷載等外因作用下的彈性變形和塑性變形以及損傷開裂進行監測。試驗發現，在水泥漿中摻加適量的碳纖維作為應變傳感器，它的靈敏度遠遠高于一般的電阻應變片。在疲勞試驗中還發現，無論在拉伸或是壓縮狀態下，碳纖維混凝土材料的體積電導率會隨疲勞次數發生不可逆的降低。因此，可以應用這一現象對混凝土材料的疲勞損傷進行監測。通過標定這種自感應混凝土，研究人員決定阻抗和載重之間的關系，由此可確定以自感應混凝土修筑的公路上的車輛方位、載重和速度等參數，為管理的智能化提供材料基礎。

碳纖維混凝土除具有壓敏性外，還具有溫敏性，即溫度變化引起電阻變化（溫阻性）及碳纖維混凝土內部的溫度差會產生電位差的熱電性（Seebeck效應）。試驗表明，在最高溫度為70℃，最大溫差為15℃的范圍內，溫差電動勢（E）與溫差t之間具有良好穩定的線性關系。當碳纖維摻量達到一臨界值時，其溫差電動勢率有極大值，且敏感性較高，因此可以利用這種材料實現對建筑物內部和周圍環境變化的實時監控；也可以實現對大體積混凝土的溫度自監控以及用于熱敏元件和火警報警器等可望用于有溫控和火災預警要求的智能混凝土結構中。

碳纖維混凝土除自感應功能外，還可應用于防靜電構造。公路路面、機場跑道等處的化雪除冰。鋼筋混凝土結構中的鋼筋陰極保護。住宅及養殖場的電熱結構等。

1.1.2光纖傳感智能混凝土

光纖傳感智能混凝土[3]，即在混凝土結構的關鍵部位埋人入纖維傳感器或其陣列，探測混凝土在碳化以及受載過程中內部應力、應變變化，并對由于外力、疲勞等產生的變形、裂紋及擴展等損傷進行實時監測。光在光纖的傳輸過程中易受到外界環境因素的影響，如溫度、壓力、電場、磁場等的變化而引起光波量如光強度、相位、頻率、偏振態的變化。因此人們發現，如果能測量出光波量的變化，就可以知道導致光波量變化的溫度、壓力、磁場等物理量的大小。于是，出現了光纖傳感技術。近年來，國內外進行了將光纖傳感器用于鋼筋混凝土結構和建筑檢測這一領域的研究，開展了混凝土結構應力、應變及裂縫發生與發展等內部狀態的光纖傳感器技術的研究，這包括在混凝土的硬化過程中進行監測和結構的長期監測。光纖在傳感器中的應用，提供了對土建結構智能及內部狀態進行實時、在線無損檢測手段，有利于結構的安全監測和整體評價和維護。到目前為止，光纖傳感器已用于許多工程，典型的工程有加拿大Caleary建設的一座名為BeddingtonTail的一雙跨公路橋內部應變狀態監測；美國Winooski的一座水電大壩的振動監測；國內工程有重慶渝長高速公路上的紅槽房大橋監測和蕪湖長江大橋長期監測與安全評估系統等。

1.2自調節智能混凝土

自調節智能混凝土具有電力效應和電熱效應等性能。混凝土結構除了正常負荷外，人們還希望它在受臺風、地震等災害期間，能夠調整承載能力和減緩結構振動，但因混凝土本身是惰性材料，要達到自調節的目的，必須復合具有驅動功能的組件材料，如：形狀記憶合金（SMA）和電流變體（ER）等。形狀記憶合金具有形狀記憶效應（SME），若在室溫下給以超過彈性范圍的拉伸塑性變形，當加熱至少許超過相變溫度，即可使原先出現的殘余變形消失，并恢復到原來的尺寸。在混凝土中埋入形狀記憶合金，利用形狀記憶合金對溫度的敏感性和不同溫度下恢復相應形狀的功能，在混凝土結構受到異常荷載于擾時，通過記憶合金形狀的變化，使混凝土結構內部應力重分布并產生一定的預應力，從而提高混凝土結構的承載力。

電流變體（ER）是一種可通過外界電場作用來控制其粘性、彈性等流變性能雙向變化的懸膠液。在外界電場的作用下，電流變體可于0.1ms級時間內組合成鏈狀或網狀結構的固凝膠，其初度隨電場增加而變調到完全固化，當外界電場拆除時，仍可恢復其流變狀態。在混凝土中復合電流變體，利用電流變體的這種流變作用，當混凝土結構受到臺風，地震襲擊時調整其內部的流變特性，改變結構的自振頻率、阻尼特性以達到減緩結構振動的目的。

有些建筑物對其室內的濕度有嚴格的要求，如各類展覽館、博物館及美術館等，為實現穩定的濕度控制，往往需要許多濕度傳感器、控制系統及復雜的布線等，其成本和使用維持的費用都較高。日本學者研制的自動調節環境溫度的混凝土材料自身即可完成對室內環境濕度的探測，并根據需要對其進行調控。這種混凝土材料帶來自動調節環境濕度功能的關鍵組分是沸石粉。其機理為：沸石中的硅酸鈣含有（3－9）X10－10m的孔隙。這些孔隙可以對水分、N0x和S0x氣體選擇性的吸附。通過對沸石種類進行選擇，可以制備符合實際需要的自動調節環境濕度的混凝土復合材料。它具有如下特點：優先吸附水分；水蒸氣壓力低的地方，其吸濕容量大；吸、放濕與溫度相關，溫度上升時放濕，溫度下降時吸濕。

1.3自修復智能混凝土

混凝土結構在使用過程中，大多數結構是帶縫工作的。混凝土產生裂縫，不僅強度降低，而且空氣中的CO2、酸雨和氯化物等極易通過裂縫侵人混凝土內部，使混凝土發生碳化，并腐蝕混凝土內的鋼筋，這對地下結構物或盛有危險品的處理設施尤為不利，一旦混凝土發生裂縫，要想檢查和維修都很困難。自修復混凝土就是應這方面的需要而產生的。在人類現實生活中可以見到人的皮膚劃破后，經一段時間皮膚會自然長好，而且修補得天衣無縫；骨頭折斷后，只要接好骨縫，斷骨就會自動愈合。自愈合混凝土[4]就是模仿生物組織，對受創傷部位自動分泌某種物質，而使創傷部位得到愈合的機能，在混凝土傳統組分中復合特性組分（如含有粘結劑的液芯纖維或膠囊）在混凝土內部形成智能型仿生自愈合神經系統，模仿動物的這種骨組織結構和受創傷后的再生、恢復機理。采用粘結材料和基材相復合的，使材料損傷破壞后，具有自行愈合和再生功能，恢復甚至提高材料性能的新型復合材料。在日本，以東北大學三橋博三教授為首的日本學者將內含粘結劑的膠囊或空心玻璃纖維摻入混凝土材料中，一旦混凝土在外力作用下發生開裂，部分膠囊或空心玻璃纖維破裂，粘結液流出并深人裂縫。粘結液可使混凝土裂縫重新愈合。美國伊利諾伊斯大學的CarolynDry在1994年采用類似的方法，將在空心玻璃纖維中注人縮醛高分子溶液作為粘結劑埋人混凝土中使混凝土具有自愈合功能。在此基礎上CarolynDry還根據動物骨骼的結構和形成機理，嘗試制備仿生混凝土材料，其基本原理是采用磷酸鈣水泥（含有單聚物）為基體材料，在其中加人多孔的編織纖維網。在水泥水化和硬化過程中，多孔纖維釋放出聚合反應引發劑與單聚物聚合成高聚物，聚合反應留下的水分參與水泥水化。這樣便在纖維網的表面形成大量有機與無機物，它們相互穿插粘結，最終形成的復合材料是與動物骨骼結構相似的無機與有機相結合的材料，具有優異的強度及延性等性能。而且在材料使用過程中，如果發生損傷，多孔有機纖維會釋放高聚物，愈合損傷。

2智能混凝規究現狀和應注意的

前面所述的自診斷、自調節和自修復混凝土是智能混凝土的初級階段，它們只具備了智能混凝土的某一基本特征，是一種智能混凝土的簡化形式。因此有人也稱之為機敏混凝土。然而這種功能單一的混凝土并不能發揮智能混凝土作用，人們正致力于將2種以上功能進行組裝的所謂智能組裝混凝土材料的研究。智能組裝混凝土材料是將具有自感應、自凋節和自修復組件材料等與混凝土基材復合并按照結構的需要進行排列，以實現混凝土結構的內部損傷自診斷、自修復和抗震減振的智能化。

智能混凝土具有廣闊的應用前景，但作為一種新型的功能材料，如果投入實際工程，還有很多問題需要進一步地研究：如碳纖維混凝土的電阻率穩定性、電極布置方式、耐久性等；光纖混凝土的光纖傳感陣列的最優排布方式；自愈合混凝土的修復粘結劑的選擇。封人的方法以及愈合后混凝土耐久性能的改善等。解決上述一系列問題將對智能混凝土今后的產生深遠的。為促進智能混凝土研究工作的順利開展有必要就以下幾點形成共識：

（1）開發應有針對性。所謂針對性就是要針對混凝土性能發生惡化和結構發生破壞等現象，考慮不同的智能方法，如針對這些現象，設想開發出一種能應對所有這些情況的手段是很困難的，因此，縮小智能化范圍，以某種功能為對象，從而開發出相對最適應的方法是必要的。

（2）實施中應具有可行性。澆注混凝土多在施工現場進行，因而作為智能混凝土的施工方法，對其技術與工藝要求不能過高。應以原有工藝為基礎開發相應的較為簡單的方法。選用的材料應具有化學穩定性，要有利于安全使用，不揮發任何有刺激的氣味和其它有害物質，并能大量應用而且成本較低。

（3）設計應具有綜合性。采用智能化，雖然可以提高材料的耐久性，但也會帶來負面作用。如由于使用了某種材料雖然能對某種惡化現象進行控制和改善，但是否會對強度等其它性能有所影響，所有這些正反兩方面的問題都必須在判斷和設計時進行綜合考慮和權衡。

智能論文范文第3篇

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智能論文范文第4篇

多元智能理論（MultipleIntelligencesTheory）由美國哈佛大學發展心理學家、教育學家霍華德•加德納教授于1983年在《智能的結構》一文中提出后，在世界范圍內引發了教育的“革命性”變革。我國于20世紀90年代引進多元智能理論，國內有專家認為，多元智能理論無疑是我們長期以來一直在努力推崇的“素質教育的最好全釋”；還有人指出：多元智能理論與建構主義理論一道，構成了我國新課程改革的強大理論支撐。多元智能理論指出人類內涵的能力至少有八種：包括語文智能；音樂智能；邏輯—數學智能；空間智能；肢體—運作智能；人際智能；自省智能；自然觀察智能。加德納認為，相對于過去的一元智力理論，多元智能理論能夠更全面地描繪和評價人類的智力能力。加德納還指出，人類智能還包含有次級智能和多種次級構成要素。

二、基于多元智能理論的汽車英語課程設計

（一）汽車英語課程設計的基本條件

Posner（1994）認為，課程設計的基本條件包括：了解學生的需求、興趣、能力、知識水平等例如：學生需要什么、需要的原因、已有的能力、待補的能力、已有的基礎或條件，缺乏什么等等。熟悉課程情況例如，有能力識別和解釋該課程的基本概念和技能，全面和細致的有關知識，目前這個課程的開設情況等。擅長聽說讀寫譯五項必備能力，具有豐富教學經驗，而不是簡單的拼湊、復制、模仿依據以上課程設計的基本條件，做好高職英語課程設計就要求教師進行問卷調查或訪談學生已經完成的課程標準或已經具備的語言知識，要求通過參考有關著作、論文、同類課程、教材等，與同行交流，收集積累案例或經驗等等。

（二）汽車英語課程設計的標準根據

Furey提出的標準，高職英語課程設計必須把握下列標準：

1.是否有足夠的理論依據英語課程設計必須基于什么樣的科學理論基礎，是否遵照其本身的科學性和社會性？

2.是否適合學生目標在從事高職英語教學中，教師要因材施教。不但熟悉、掌握學生的自身學習情況、學習興趣，也注重培養學生的實際效果性。

3.是否具有成功實施的可能性和效果的可評性在從事高職英語教學中，教師要不斷自評課程設計的真實效果。

（三）汽車英語課程設計的內容

汽車英語課程設計的內容取決于授課的理念。針對英語語言，如果認為語言是符號系統，課程設計就由語音、詞匯、語法、句型構成，強調語言形式的正確性；如果視語言為交際工具，課程設計要考慮的是交際的人，交際發生的條件、交際的目的等。英語課程設計關注的不僅是語言形式的正確性，還有社交的適當性。在教學研究過程中，在多元智能理論的指導下，根據調研結果對課程教學內容進行逐步更新，教材從最初的純英文閱讀形式的到單獨開發學生的專業英語閱讀能力，從聽、說、讀、寫等能力的平行拓展，汽車專業英語校本教材內容新穎，圖文并茂，根據主題確定教學內容、重點及難點，融專業英語聽、說、讀、寫訓練于一體，重點突出，實用性強，有利于開發學生的多元英語語言智能，改善課堂教學氛圍，提高教學效果。

三、多元智能理論下汽車英語課程設計需注意的問題

首先，汽車英語以提高口語交際能力為本位，突出應用性本課程在對汽車企業英語應用能力需求深入調研的基礎上，按確定工作任務模塊、同時突出語言技能的要求制訂教學大綱和授課計劃，明確了教學應達到的知識標準和技能標準。其次，課程體系整合突出全面性、邏輯性、典型性和實用性本課程以國際汽車行業最新的知識體系為基礎，以市場為導向，將傳統汽車英語課程的以訓練專業英語閱讀能力為主體的教學內容，整合成為汽車構成的4大部分分別為發動機、底盤、車身、電氣設備以及發動機的兩大機構五大系統和底盤的傳動系統、行駛系統、轉向系統和制動系統等各個任務模塊以系統的知識主題構成課程內容體系。最后，教學手段優化，突出多元英語智能培養在教學實踐中，注重將互動教學、角色扮演、案例教學、多媒體聽力、課件加視頻等教學手段相結合，增加學生的學習興趣，提高其用英語分析和理解專業知識的能力和用英語進行專業領域的交際能力，并結合具體課程內容指導學生進行延伸性思考，以增強學生的創新能力，全面促進學生多元智能的發展。

四、總結

智能論文范文第5篇

1.1Socket套接字通信工作原理Socket(套接字)接口是TCP/IP網絡中最為通用的API，技術也最為成熟、穩定。VisualStu-dio2010(C#)提供了很好的Socket編程支持，運用C#編程設計可以很方便在計算機中創建一個通信端口。通過這個端口，可以將局域網內計算機可以與任何一臺具有Socket接口的計算機通信;而且Socket接口也是Internet上進行應用開發最為通用的API［7，8］。目前高校校園網絡及實驗室組網，基本都是使用TCP/IP協議網絡，Socket編程可以實現基于TCP/IP協議的網絡通信功能，通過Socket接口通信技術實現客戶端和服務器之間數據流發送和接收功能［6］，其工作原理如圖1所示。

1.2系統網絡架構實驗實訓中心一般設在教務處中，或獨立為部門。根據高校實驗室網絡管理，實驗實訓中心和教務處相關實驗教學管理人員的辦公場所與實驗室屬于半分離狀態;各個實驗室內部是都一個獨立網段的局域網，學校各個辦公場所和實驗室又組成一個大的局域網即校園網，因此各級網絡之間除財務處等個別科室外，一般都可以進行相互通信。系統整體包括教務監管服務端、教師端、學生端三大部分，教師端設計為兩個角色既面向實驗室學生又接受教務處管理;在實驗室內由教師機承擔主控Socket服務端，與實驗室內所有學生機進行通信，獲得學生上課行為并根據系統智能處理相關行為;同時在教務監理總服務端監聽下，實驗室教師機定時將學生上課行為匯總到教務端，對于異常行為的信息則立即發送到教務端，教務端根據該學生在不同實驗室的學習行為進行統計分析，如異常行為次數過多則從教務處下達處罰通知至教師端，教師端再轉發到學生端，其系統網絡架構見圖2。如圖2所示，本系統采用分層模塊化結構設計，可以減輕教務服務器的負荷，減少網絡擁塞，有利于系統的實施。

1.3實驗室教師機與學生機的通信設計Socket在不同主機的相關進程之間的進行數據交換，其構造函數有兩個參數，第一個參數是IP地址即依照TCP/IP協議要連接的目標服務端計算機的IP地址;第二個參數是端口號即服務端計算機上提供通訊服務的端口號且該端口號在通訊前必須要分配一個沒有被訪問的;只有滿足這兩個參數才可能進行連接，建立兩個進程間的通訊鏈路［3］。同一實驗室內教師機和學生機的網絡布局都會設計為同一網段的局域網，教師機IP地址一般都是固定的，作為服務端進行監控學生計算機，而學生機的IP地址相對比較不固定，作為客戶端連接沒有影響。教師機與學生機的Socket通信設計如圖3所示。實驗室上課時，教師機作為Socket通信的服務端，首先建立Socket()把IP地址和端口號進行綁定并啟動監聽，同時根據實驗室教師規模設置本實驗室服務端的請求隊列長度和實驗室網段規則，用于限制其它實驗室學生機不正常的連接。學生機和教師機建立連接后，學生機就可以將本機上課操作行為發送到教師機，教師機接受學生信息后系統根據異常行為判斷，如學生存在不正常行為將給予警告，并記錄學生的異常行為，嚴重者教務處介入監管。實驗室下課時，關閉計算機時自動關閉Socket所有連接。

2系統軟件設計

本系統是基于VisualStudio2010開發平臺，采用C#編程語言，實現Socket三級管理;將實驗室教師和教務監管人員聯合管理學生上課行為，糾正不良學風，通過異常行為檢測和智能消息提醒輔助提升學習質量，采用進程偽裝技術防止學生逃離監控范圍。

2.1異常行為處理系統對異常行為進行分類，并預設了各種行為表現和相應的處理機制，學生在實驗室上課過程中系統會實時登記學生上課行為，并根據學生行為進行相關處理。計算機當前各種操作都會記錄到系統進程中，每個進程都對應某一種應用［7］，通過監視系統進程可以獲取學生當前操作的應用程序。其中打開網頁操作所對應的系統進程比較特殊，在系統進程中只能獲取其是否打開網頁的進程，而瀏覽的網址是否合法還需要在網頁進程中挖掘，獲得網址步驟為。

2.2智能處理教師機接受到學生的上課行為信息，系統根據行為庫將學生上課行為按不同等級進行劃分，進行相關處理，如警告信息提示、遠程強制關閉、上報教務處等，具體行為庫維護如圖4所示。行為庫的健全直接影響本系統的智能程度，當計算機出現進程在行為庫中不匹配時，系統會智能檢測學生機CPU、內存使用率。當該學生機的CPU、內存使用率連續比較長時間處于較高狀態，系統會將該進程列為C類警告，并發送消息提示學生注意上課。系統管理員定期檢查C類警告進程，根據該進程對上課影響程度調整警告等級和設置相關處理辦法。學生在上課過程中可能需要通過網頁查詢資料，在行為庫中只能檢測到學生是否打開網頁而具體打開網址是否符合上課要求，則需要在行為庫中對網址合法化進行維護。互聯網的網站很多，維護比較麻煩，系統提供智能的處理方式，通過網站打開次數和時長判定該網站是否介入審查，當教師或教務管理人員審查后對該網站進行評定行為等級。學生在上課過程中發現計算機被監控，可能會玩手機或進行其它與計算機無關的操作等，此時系統會智能判定學生機是否出現不作為的情況。當CPU、內存使用率在一定時間段處于基本不變或較長時間網絡處于監測之外則視為學生上課不作為，系統登記后自動發送消息對學生機。當系統檢測到學生的異常行為，系統會自動調用警告函數sendWarning(″10.2.22.18″，“警告:林興杰同學上課玩游戲已被登記，請立即關閉游戲!”);學生機彈出如圖5提示框。如果系統警告3次及以上仍不改正，系統將調用函數kill-Process(“10.2.7.33”，pID，pHandle，“關閉:陳超同學已經警告三次仍然繼續玩游戲，系統將強制關閉!”);進行遠程關閉學生機。

2.3智能偽裝實驗室智能控制系統可以減少學生玩游戲、看電影等現象，但有些學生就會嘗試擺脫監控，在上課時斷開網絡或結束實驗室智能控制系統的進程。當正常網絡斷開3分鐘以上，教師機會出現未正常連接的提示信息，同時系統會調用網絡ping命令，如網絡連接正常則表示學生結束了系統控制進程，此時通過教師機遠程啟動該控制系統。為了使保護控制系統的進程不被發現，可采用進程偽裝為操作系統內部進程，如:svchost，system，rundll32等［8］。經過偽裝的進程，看起來就像正常的系統進程，不易被察覺，但在系統更新時要分別進行。進程保護不允許計算機用戶強制結束任務或關閉進程，以達到應用程序或服務穩定運行。進程偽裝方法結合進程保護技術，其保護效果將會更好，一方面可以保護自身不被惡意軟件破壞，另一方面系統安全防護軟件不易檢測出來［9］。

2.4智能監管為了加強教務管理，教務部門會定期抽查或巡視課堂，但教室、學生數多且巡視會影響課堂教學，這給教務監管帶來不少麻煩，基于Socket的實驗室智能控制系統可以輔助教務部門監管教學，實現智能管理。系統從各實驗室教師機接收學生上課行為，每個月統計各個實驗室上課情況，對學生行為進行綜合分析，將學生上課情況定期生成實驗教學質量檢查報告，并分發至輔導員，對經常玩游戲、看電影、曠課等現象的學生進行批評處理。經教務智能監管后，學生上課異常行為明顯減少，尤其是玩游戲、看電影等明顯減少，但曠課改進比較小，如圖6所示(數據以出現警告信息人次進行統計)。系統按學期統計出各個學生上課各種行為，一方面為批評和指正學生提供依據，另一方面也能警示教師維護好上課課堂秩序。優差學生上課行為的對比如圖7所示，教師實驗教學課堂行為控制區別如圖8所示。

3結論