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隨心變,夠智能——從變色龍到智能材料

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變色龍,是一種神奇的動物,它能通過改變皮膚的顏色,隱藏在環境中躲避天敵。在另一種情況下,當需要守衛領地或吸引配偶時,它們也能隨心所欲地變色,從背景中突顯出來。千百年來的進化使它們擁有這種特殊的能力,能利用皮膚中的光子晶體,輕鬆的完成皮膚顏色的改變。

人類對變色龍的這一特性十分好奇,近年來,科學家耗費大量的努力,發現了一種可以根據環境變色的光子晶體「智能皮膚」。美國埃默里大學的化學家們在著名期刊ACS nano雜誌的研究中,介紹了他們發明的一種隨熱量和太陽光變色的柔性智能皮膚。

文章作者介紹說,在觀察變色龍的變色過程時,他們想到這一突破性的想法,很長一段時間以來,光子晶體領域的科學家都在嘗試發明可應用於偽裝、化學感測和防偽等多個領域的變色智能皮膚。儘管他們的工作還是處於基礎階段,但是他們已經建立一種全新的方法,能用於後續的研究和開發。

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隨熱量和太陽光變色的柔性皮膚,即為一種智能材料。智能材料(Intelligent material),是一種能感知外部刺激,能夠判斷並適當處理且本身可執行的新型功能材料。在傳統的定義里,感知、判斷、處理等一系列操作是需要一套完整設備共同完成的,但智能材料「智能」的點就在於此:

智能材料集感知判斷處理於一體,不但簡化了傳統設備所需的複雜結構,也提高了處理維度與速度,科學家預言,智能材料的研製和大規模應用將導致材料科學發展的重大革命。

智能材料在電力領域應用也正成為主流趨勢。輸配電技術的發展日新月異,對材料的具體性能也提出了更高的要求,使傳統意義下的功能材料和結構材料之間的界線逐漸消失,實現結構功能化、功能多樣化。

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中電保力(北京)科技有限公司自主研發的新型智能材料產品——IWAB智能水密帶,擁有自診斷能力、自修復能力和自適應能力,能在複雜的工況中保持良好的工作狀態。它採用多相態智能材料技術,可配合各種管道封堵措施同時使用。

特別值得關注的是,IWAB智能水密帶可在流水狀態下施工使用,與水結合後迅速達到凝膠態,在水壓及自身膨脹力作用下,蠕變到細小縫隙及孔洞中,封堵水路,從而解決了管道防汛搶修的阻水技術問題。

水密帶微結構示意圖,直觀體現了其材料

作為智能材料在電力領域應用的代表技術之一,IWAB智能水密帶在實際工況中展現了優異的性能:

自感知能力:在乾燥環境中為固體材料,在有水侵入的情況下,轉變為凝膠態材料,可隨環境的變化而變化。其與水結合後迅速達到凝膠態,在水壓及自身膨脹力作用下,可蠕變到細小縫隙及孔洞中,因而具有良好的阻水效果。

自愈性:電纜受到踩踏、擠壓時產生形變的情況下,具有良好的彈性可快速恢復原來的形狀,且通過凝膠態的蠕變特性,快速封堵形變產生的細小孔洞縫隙。

除此之外,IWAB智能水密帶還具有以下特性:

阻燃性:產品本身具有不低於V0級阻燃效果。

耐久性:產品可在-20℃~60℃環境溫度下長期使用,可耐溫濕循環破壞,耐凍融循環破壞,耐熱氧老化破壞,具有良好的使用耐久性。

安裝便捷:產品使用便捷,可在涌水的情況下快速止水(不高於5米水壓情況下)。

使用溫度:產品可在-20℃~60℃環境溫度下長期使用,同時可短期抵禦不低於-30℃低溫環境以及不高於200℃的高溫環境。

綠色環保:無毒,不含VOC物質。

保存期長:產品採用真空塑封包裝,產品保質期可達到12個月。

良好的水密性、阻燃性、自愈性、智能應激性及耐久性,使得IWAB智能水密帶脫穎而出,大範圍應用於電纜管道穿越部位防水封堵及防汛搶修作業,是智能材料研發與電力領域實際應用有機結合的典範之一。

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高分子智能材料已成為材料科學的一個重要研究領域。從人類發展的歷史證明,每一種重要材料的發現和利用,都會把人類支配和改造自然的能力提高到一個新的水平,給社會生產力和人類生活帶來巨大的變化,把人類物質文明和精神文明向前推進一步。可以肯定的說,終有一天各種各樣實用的智能材料會大量出現在我們的面前。

中電保力致力於推動材料發展與社會進步,正在為其在生產應用中的推廣作不懈的努力,未來還會有更多更優秀的高分子智能材料問世,請大家多多關注。

中電保力 賦能電力

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