在新质生产力和人工智能快速发展的背景下，智能材料作为一种革命性的新型功能材料，正在驱动人工智能技术的落地和产业的深度变革。本书第1章绪论部分对智能材料的定义、基本概念和分类进行了概述，回顾了其发展历程，并展望了智能材料在新质生产力和人工智能背景下的未来应用前景。之后的十章分为三个部分—智能感知（第2～5章）、智能记忆（第6～7章）以及智能处理与控制（第8～11章），系统介绍了各种智能材料的基本原理、主要特性及其在实际应用中的表现。
样章试读
目录
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序
前言
第1章 绪论 1
1.1 生物智能与启发 1
1.1.1 生物智能概述 1
1.1.2 生物智能的启发 4
1.2 智能材料概述 7
1.2.1 智能材料的概念 7
1.2.2 智能材料的起源与发展 8
1.2.3 智能材料的分类 9
1.3 智能器件与应用 11
1.3.1 仿生智能器件的概念 11
1.3.2 智能器件的应用 12
1.4 发展趋势与展望 14
1.5 本书内容与章节导读 15
习题 17
第一部分 智能感知
第2章 智能光感知材料与器件 21
2.1 引言 21
2.2 智能光感知原理 22
2.2.1 光感知基础原理 22
2.2.2 光电子捕获与存储原理 24
2.3 智能光感知材料 26
2.3.1 金属氧化物半导体 27
2.3.2 低维半导体材料 29
2.3.3 钙钛矿材料 31
2.3.4 有机半导体材料 33
2.4 智能光感知器件 35
2.4.1 光电忆阻器 36
2.4.2 光电突触器件 38
2.4.3 可重构光电晶体管 39
2.5 智能视觉感知应用 41
2.5.1 神经形态视觉传感器 42
2.5.2 智能电子眼系统 44
2.6 总结与展望 46
习题 47
参考文献 48
第3章 智能力感知材料与器件 52
3.1 压电效应 52
3.2 压电材料及其性质 54
3.3 智能触觉感知器件 60
3.3.1 压电式传感器感知机理和等效电路 60
3.3.2 压电式触觉传感材料与器件 62
3.3.3 压电式触觉传感器应用 63
3.4 智能听觉感知器件 66
3.4.1 骨传导听觉传感器 67
3.4.2 超声波传感器 68
3.4.3 声表面波传感器 70
3.5 智能摩擦电材料与器件 73
3.5.1 摩擦起电的原理与器件 74
3.5.2 摩擦电传感器和摩擦-压电复合传感器 76
3.6 总结与展望 79
习题 80
参考文献 80
第4章 智能热感知材料与器件 83
4.1 引言 83
4.2 智能热感知原理与材料 84
4.2.1 热敏电阻材料 84
4.2.2 形状记忆合金 87
4.2.3 热致变色材料 88
4.2.4 热电材料 89
4.2.5 热释电材料 91
4.3 智能调温材料与器件 92
4.3.1 相变材料 93
4.3.2 热电效应器件 95
4.3.3 热响应聚合物 96
4.3.4 红外反射涂层 96
习题 98
参考文献 98
第5章 智能气味湿感知材料与器件 101
5.1 引言 101
5.2 智能嗅觉材料与器件 101
5.2.1 人类嗅觉 101
5.2.2 电子鼻原理 102
5.2.3 气体传感器类型 105
5.2.4 气体传感材料 107
5.2.5 智能嗅觉器件的应用 108
5.3 智能味觉材料与器件 112
5.3.1 人类味觉 112
5.3.2 电子舌原理 113
5.3.3 味觉传感器类型 115
5.3.4 味觉传感材料 117
5.3.5 智能味觉器件的应用 118
5.4 智能湿度感知材料与器件 121
5.4.1 湿度传感器类型 121
5.4.2 湿度敏感材料 123
5.4.3 智能湿度传感器件 124
5.5 总结与展望 127
习题 128
参考文献 128
第二部分 智能记忆
第6章 电子突触材料与器件 133
6.1 引言 133
6.2 生物突触的结构与功能 133
6.3 基于电阻转变材料和忆阻器的人工突触 137
6.3.1 忆阻器的结构与原理 138
6.3.2 忆阻器人工突触 142
6.4 基于忆阻晶体管的人工突触 146
6.4.1 忆阻晶体管的结构与原理 146
6.4.2 忆阻晶体管人工突触 148
6.5 基于人工突触器件的神经网络连接 154
习题 155
参考文献 155
第7章 形状记忆材料与器件 159
7.1 形状记忆材料概述 159
7.1.1 马氏体相变的概念 160
7.1.2 形状记忆效应和超弹性机制 160
7.1.3 形状记忆材料的分类 161
7.2 形状记忆合金材料与器件 162
7.2.1 不同类型的形状记忆合金材料 162
7.2.2 形状记忆合金材料的特性 164
7.2.3 形状记忆合金材料的典型应用 165
7.3 形状记忆聚合物材料与器件 168
7.3.1 形状记忆聚合物材料概述 168
7.3.2 形状记忆聚合物材料的分类 168
7.3.3 形状记忆聚合物的形状记忆效应 170
7.3.4 形状记忆聚合物的特点 170
7.3.5 形状记忆聚合物材料的典型应用 171
7.4 形状记忆陶瓷材料与器件 174
7.4.1 形状记忆陶瓷材料概述 174
7.4.2 形状记忆陶瓷材料的主要性能 176
7.4.3 形状记忆陶瓷材料的典型应用 177
7.5 形状记忆水凝胶材料 178
7.5.1 水凝胶形状记忆效应 178
7.5.2 形状记忆水凝胶的各向异性结构 179
7.5.3 形状记忆水凝胶材料的典型应用 181
7.6 总结与展望 182
习题 182
参考文献 183
第三部分 智能处理与控制
第8章 自清洁材料与器件 189
8.1 引言 189
8.1.1 自清洁材料的分类 189
8.1.2 自清洁表面的原理 190
8.1.3 自清洁材料的应用前景 193
8.2 超疏水自清洁材料 194
8.2.1 定义和原理 194
8.2.2 制备方法 194
8.2.3 应用情况 196
8.3 超亲水自清洁材料 199
8.3.1 定义和原理 199
8.3.2 制备方法 199
8.3.3 应用情况 200
8.4 超疏油自清洁材料 202
8.4.1 定义和原理 202
8.4.2 制备方法 202
8.4.3 应用情况 203
8.5 总结与展望 205
8.5.1 总结 205
8.5.2 展望 206
习题 207
参考文献 207
第9章 自修复材料与器件 210
9.1 引言 210
9.2 仿生自修复机制 210
9.2.1 外援型自修复 211
9.2.2 本征自修复 212
9.3 聚合物自修复材料 214
9.3.1 基于动态非共价键的自修复聚合物 216
9.3.2 基于动态共价键的自修复聚合物 218
9.3.3 基于多种动态键的自修复聚合物 220
9.4 凝胶自修复材料 222
9.4.1 水凝胶自修复材料 223
9.4.2 有机凝胶自修复材料 224
9.4.3 离子凝胶自修复材料 225
9.5 混凝土、金属自修复材料 225
9.6 智能自修复材料的应用 227
9.6.1 自修复柔性电子器件 227
9.6.2 自修复能源器件 228
9.6.3 自修复聚合物纳米复合材料 229
习题 229
参考文献 230
第10章 自适应材料与器件 232
10.1 引言 232
10.2 光致变色材料 232
10.2.1 光致变色材料简介 232
10.2.2 光致变色材料种类 232
10.2.3 光致变色材料的应用 237
10.3 电致变色材料 240
10.3.1 电致变色简介 240
10.3.2 电致变色原理 240
10.3.3 电致变色材料种类 240
10.3.4 电致变色材料及器件的应用 242
10.4 其他变色材料 243
10.4.1 热致变色材料 243
10.4.2 湿致变色材料 244
10.4.3 力致变色材料 245
10.5 多切换、多刺激响应变色 246
10.6 智能控释材料 247
10.6.1 物理信号响应体系 248
10.6.2 化学信号响应控释体系 251
10.7 总结与展望 254
习题 254
参考文献 255
第11章 智能储能材料与器件 257
11.1 引言 257
11.2 实时感知型储能材料与器件 258
11.2.1 触觉型储能材料与器件 258
11.2.2 化学和生物分子感知型储能材料与器件 261
11.2.3 温度感知型储能材料与器件 262
11.2.4 光感知型储能材料与器件 262
11.3 动态响应型储能材料与器件 263
11.3.1 自适应储能材料与器件 263
11.3.2 形状记忆储能材料与器件 266
11.3.3 自修复储能材料与器件 268
11.3.4 自显色储能材料与器件 270
11.3.5 自保护储能材料与器件 272
11.3.6 自充电储能材料与器件 274
11.4 总结与展望 278
习题 279
参考文献 279
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