形状记忆合金的应用实例从发现形状记忆合金至今，其发展已有70余年的历史。美国、日本等国家对形状记忆合金的研究和应用开发已较为成熟，同时也较早地实现了形状记忆合金的产业化。我国从20世纪70年代末才开始了形状记忆合金的研究工作，起步较晚，但起点较高，在材料冶金学方面，特别是实用形状记忆合金的炼制水平已得到国际学术界的公认，在应用开发上也有一些独到的成果。但是，由于研究条件的限制，在形状记忆合金的基础理论和材料科学方面的研究上，我国与国际先进水平尚有一定差距，尤其是在形状记忆合金产业化和工程应用方面与国外差距较大。
8.2共同合作，设计未来——智能复合材料
在智能材料的基础上，将机敏材料与结构材料在材料层次上进行工艺复合，研制出具有感应功能和驱动功能的智能复合材料，是20世纪末材料科学与技术领域发展的一项重要突破，它标志着材料设计的多功能化和智能化时代的到来。
智能复合材料出现的历史与智能材料一样，可以追溯到20世纪70年代由美国学者Clause等人研究的光纤聚合物基碳纤维复合材料。这种材料能感知自身的应力和损伤，具有功能与结构性能的两种特性。现在看来，Clause等人的探索可以作为早期智能复合材料研究的开端，具有开创性。
8.2.1智能复合材料的定义
那么，智能复合材料的定义是什么呢？简单来说，智能复合材料是含有机敏材料的、由多种组分材料复合而成的先进材料，它具有与智能材料类似的智能特性。智能复合材料的本质特性应该是智能特性。这一点与智能材料的本质是一智能复合材料定义示意致的。因此，智能复合材料应该归类于智能材料。智能复合材料还具有复合材料的基本特征，同时，它与一般复合材料也有不同。其一，组分材料中具有机敏材料；其二，材料性能的可设计性与先进性不仅表现在结构性能方面，而且还体现在具有机敏功能的特性方面。因此，智能复合材料既是一种智能材料，同时也是一种复合材料。
以形状记忆合金纤维智能复合材料为例。从材料复合而言，将形状记忆合金丝与玻璃纤维、聚合物基作为组分材料，采用聚合物复合材料传统的方法，并考虑到形状记忆合金的记忆形变与相变温度，便可形成一种形状记忆合金纤维智能复合材料，这种制作过程体现了复合材料的制作工艺的复合性，而且在组分材料中含有机敏材料形状记忆合金丝。从材料性能而言，一方面，形状记忆合金丝作为增强纤维直接提高材料的表观结构性能；另一方面，利用变温方法控制形状记忆合金的相变，可改变形状记忆合金的弹性模量，由此改变整体材料的刚度继而改变其结构的自振频率，实现结构的振动控制。
智能复合材料具备了实现智能化的材料属性，这种材料属性是由其功能特性所赋予的。正如前面所说，如果单纯从材料本身而言，它还不足以实现智能化。制取智能复合材料时在工艺上需要解决很多关键的技术问题，不仅要在宏观上进行尺寸和结构的设计与控制，而且更要在微观（至纳米级、分子乃至原子的尺寸）上进行结构设计与复合。
8.2.2智能复合材料的主要特征
与以往其他一些新材料技术相比，智能复合材料的发展有其与众不同的特征，主要表现在以下几个方面。
（1）惊人的发展速度
智能材料与结构的概念的提出至今也不过20多年的时间，而美国等一些国家即已研制出大型智能复合材料构件，并正在进行模拟测试和验证，如美国防御、空间与通信技术部已制造出用形状记忆合金做驱动器的树脂基复合材料夹芯结构的“柔性”机翼，该机翼为水陆两用型，通过其截面发生的曲面变化来进行飞机高度控制或自适应升力的变化。
（2）多用于航天与国防
从事该项研究的新成立团体日趋增加，但多以宇航及国防应用为目标。由于智能复合材料与结构是一种跨学科、跨行业的新技术领域，因此不仅需要材料专家，还需要化学、物理学、系统控制等诸多方面的人才，许多大学等研究部门均成立了“智能材料与结构研究中心”，工业部门也竞相投资，而国防部门及宇航系统对该领域的研究更是给予了高度重视，并且资助这方面研究的单位，绝大多数属于空军、海军、国防部和宇航系统。美国国防部、国家宇航局、空军及各大飞机制造公司的研究部门以及日、英等国家均纷纷制订和提出了各自的发展计划。
（3）发达国家交流频繁，竞争激烈
目前有关智能材料与结构技术的研究工作正在世界范围内迅速展开，尤其在美、日及欧洲发达国家更是给予了高度重视，仅1989年至1992年，就已举行了4次国际学术会议，日、美双边技术研讨会更加频繁。并且1990年美国创刊发行了第一本发展智能材料与结构技术的专业性期刊，到目前，涉及该领域的学术期刊已有很多种。
（4）基础研究与应用研究并行
美国权威部门认为，智能材料与结构虽然发展迅速，但仍然是一个尚未成熟的领域，许多概念仍未认识或统一，因此基础研究还应大力加强，但由于应用目标明确，尤其是军事需求迫切，构件的研究、制造已经纷纷上马。如麦道公司正在研究智能蒙皮因损伤和疲劳引起的质量降低的方式，并将对带有智能蒙皮（F-15外侧前缘和F-18的外翼蒙皮）的飞机进行试飞，以验证其监视飞行载荷的能力。
8.2.3智能复合材料的军事应用
智能复合材料结构用于军事，并不是一个新鲜的话题，就像所有高新科技的发现必然会应用于军事一样，它是随着智能材料的发展也在不断发展的一个领域。因为智能材料结构不仅像一般功能材料一样可以承受载荷，而且它还具有了其他功能材料所不具备的功能，即能感知所处的内外部环境变化，并能通过改变其物理性能或形状等做出响应，借此实现自诊断、自适应、自修复等功能。
目前，在各种军事领域中，智能材料的应用主要涉及智能蒙皮、结构监测和寿命预测、减振降噪、环境自适应结构等几个方面。
1）光纤作为智能传感元件用于飞机机翼的智能蒙皮中，或者在武器平台的蒙皮中植入传感元件、驱动元件和微处理控制系统制成的智能蒙皮，可用于预隐身和通信。
2）智能结构可用于实时测量结构内部的应变、温度、裂纹，探测疲劳和受损伤情况，从而能够对结构进行监测和寿命预测。例如，采用光纤传感器阵列和聚偏氟乙烯传感器的智能结构，可对机翼、机架以及可重复使用航天运载器进行全寿命期实时监测、损伤评估和寿命预测；空间站等大型在轨系统采用光纤智能结构，可实时探测由于交会对接碰撞、陨石撞击或其他原因引起的损伤，对损伤进行评估，实施自诊断。
3）智能结构用于航空、航天系统，可以消除系统的有害振动，减轻对电子系统的干扰，提高系统的可靠性。如美国国防高级研究计划局资助波音公司研制的直升机智能结构旋翼叶片，可以改善旋翼的空气动力学性能，减小振动和噪声。智能结构用于舰艇，可以抑制噪声传播，提高潜艇和军舰的声隐身性能。智能结构用于地面车辆，可以提高军用车辆的性能和乘坐的舒适度。国外正在研究的具有减振降噪功能的智能结构，主要由压电陶瓷、形状记忆合金和电致伸缩等新材料制成。
4）智能结构制成的自适应机翼，能够实时感知外界环境的变化，并可以驱动机翼弯曲、扭转，从而改变翼型和攻角，以获得最佳气动特性，降低机翼阻力系数，延长机翼的疲劳寿命。当飞机在飞行过程中遇到涡流或猛烈的逆风时，机翼中的智能材料就能够迅速变形，并带动机翼改变形状，从而消除涡流或逆风的影响，使飞机仍能平衡地飞行。
8.2.4智能复合材料的未来民用
让我们设想一下，未来的住宅会是什么样子：墙壁可以随心所欲地变换颜色；椅子可以随人体不同的需要改变温度和形状；一切的电器都是触摸式的，永远不会再有触电的危险；可视电话带有传感功能……这是多么美妙的一幅未来图画。以前或许还会把它当作幻想和科幻小说来看，但是随着智能材料的发展，尤其是毫微塑料设想的提出，智能化住宅已经不再只是梦想。虽然目前还处于设想阶段，但是已经开始着手进行研究，并且必然将在不久的将来成为现实。我们来了解几种未来的智能产品，如多功能砖、食物器皿、座椅、卫生间等，未来的智能化住宅必将显著提高人们的生活质量。
1）多功能砖用来构建整个房屋的结构单元，这种结构单元具有变通性和智能性。这种多功能砖主要由四个分层构成。第一层是功能层，能感受来自周围的声能、热能、光能，并能控制这些能量的输出，如果是内墙壁砖的话，还能控制和改变墙的功能；第二层是通信层，能为居住者提供内外通信联系的通道。第三层是输送通道，可以用来输送水和其他材料。住户还可以挑选合适的带“面膜”的砖材。面膜是砖材的最上层，它也具有多功能性。如壁膜可以使墙壁产生不同的色彩和图案；传感膜可以接收声波、热能和可见光并予以减弱或增强；地膜可产生耐久的色彩和图案；界面膜可连接内外通信线路。面膜的设置及其构型并不是一成不变的，而是很容易剥离并换上新的面膜。
2）在未来的厨房里不会看到传统的碗碟。在毫微塑料的桌面上旋转的碗不仅能测知食物的存在，而且可以根据用户的需要自行形成各种形状的碟子，供准备、烹调和上菜时使用。并且这种盛食物的碗还具有保温和在不使用冰箱的情况下保鲜的功能。
3）用毫微塑料制作的座椅不仅功能将大大增加，而且也将增加舒适程度。使用毫微塑料能改变椅座面的柔韧性和弹性，也可以形成各种形式的椅座面。如果出于美学的考虑，或是便于人们入座或从座椅中站起，毫微塑料也可以形成所需的任何图案或结构，还能改变座椅本身的结构。由于不同年龄段的人对温度舒适性的要求有很大区别，这种座椅还可以随心所欲地升温和降温，它甚至还对人们喜爱的舒适温度具有记忆功能。
4）在卫生间里，常见设施是洗脸盆、抽水马桶和淋浴器。采用了智能结构的卫生间是这样的：在洗漱时，人们只要接触洗脸盆支架表面的任何区域，就能调节控制水温、水速和水流的状态（集中喷射的水流或宽阔的水帘状等）供人们选择。洗脸盆上方的镜子能照出人的正常反转像，还能照出真实的非反转像。抽水马桶的形状和大小可随使用者的不同而自动变化，坐垫自动加热至舒适的温度，整个结构十分轻便。无论安装在室内的任何地方，都能和多功能砖牢固地砌合，从而解决上下水的问题。在智能化住宅的厕所里，安装了一台检查身体的电脑系统，每当有人上厕所时，与马桶相连的体检装置即自动分析大小便的情况，如发现异常，电脑会立即发出警报，以便及时到医院去看病。淋浴设备只要和多功能砖相连接，上下水、水温和水流都能得到自动控制和调节。
目前，世界上许多国家都已展开对智能材料的研究，智能复合材料是高技术的综合，其发展将全面提高材料的设计以及应用水平。实现复合材料的智能化将显著降低工艺成本，提高服役可靠性与使用效率，拓展复合材料的应用范围，这是智能材料与结构技术向应用转化的最佳途径之一。美国国防部门等经过广泛的基础性研究之后，目前已将该技术局部应用于装备武器和运载工具。美国、日本与欧洲一些国家在智能复合材料的研究中已处于领先地位，我国也十分重视这项技术的研究，做了很多探索性的工作，相信在本世纪内会缩短与发达国家之间的差距。
智能材料的研发涉及材料学、物理、化学、生物学、计算机、微电子机械、自动控制等诸多学科，在航空、航天、航海、能源、交通、建筑、医学等重要领域具有广阔的应用前景。智能材料的出现是材料领域的一次飞跃，它的研究开发孕育着新的理论和技术，其研究成果必将对21世纪的科学技术和国民经济的发展起到巨大的推动作用。我国的智能材料研发还有很长的路要走，发展的空间也很大，让我们拭目以待。
