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会学习的智能材料问世，未来智能城市新材料市场达四千亿，都需要什么？

文章来源：贤集网更新时间：2022-09-02 14:59:34

瑞士研究人员发现，电子产品中使用的二氧化钒能够“记住”先前外部刺激的全部历史。这是第一种被确定为具有该属性的材料，研究成果发表在《自然·电子学》杂志上。

洛桑联邦理工学院功率和宽带隙电子研究实验室研究人员在研究二氧化钒的相变过程中发现，二氧化钒在室温下松弛时具有绝缘相，并在68°C时经历陡峭的绝缘体到金属的转变，其晶格结构发生变化。传统上，二氧化钒表现出易失性记忆（材料在消除激发后立即恢复到绝缘状态）。研究人员在进行了数百次测量后，观察到材料结构中的记忆效应。

研究人员将电流施加到二氧化钒样品上。当电流加热样品时，它会导致二氧化钒改变状态，一旦电流通过，材料就会恢复到初始状态。研究人员将第二个电流脉冲施加到材料上，发现改变状态所需的时间与材料的历史直接相关。研究人员解释说，材料似乎“记住”了第一个相变并预测了下一个相变。这种记忆效应与电子态无关，而是与材料的物理结构有关。

研究人员发现二氧化钒能记住其最近的外部刺激长达3个小时。这就像是很好地复制了大脑中发生的事情，因为二氧化钒开关的作用就像神经元一样。

该项发现的重要性在于，观察到的记忆效应是材料本身的固有特性。工程师依靠内存来执行各种计算，对通过提供更大容量、速度和小型化来增强计算过程的材料的需求量很大，二氧化钒满足所有这些条件。更重要的是，它的连续结构记忆使其与传统材料不同，传统材料将数据存储为依赖于电子状态操作的二进制信息。

全球多个国家正在对智慧城市大型项目进行大规模投资。它们都含有减少污染或发电的元素。因此，研究人员预计，对先进绿色材料的需求将猛增。一家技术市场研究公司的一项研究预测，建设未来高度一体化的智能城市所需的材料市场规模将达到4000亿美元。

1、助衣服颜色实现“七十二变”

天津工业大学纺织科学与工程学院教授马晓光表示，智能变色纺织材料具有独特的智能可逆变色特性，在保持纺织制品基础功能的同时，将功能、时尚等融为一体，深受市场青睐。

2、声波打造的智能材料

据澳大利亚皇家墨尔本理工大学官网近日报道，该校研究人员采用声波精准操控原子与分子，促进突破性的智能材料的可持续生产。

3、3D打印的压电材料

美国弗吉尼亚理工大学的团队开发出一种3D打印压电材料的新方法。这些压电材料经过专门设计，可将任意方向上的运动、冲击与压力转化为电能。

4、新型仿生水黾自驱动智能材料

复旦大学材料科学系教授梅永丰课题组原创性地合成了一种具有动态疏水特征的新型水凝胶智能材料。该水凝胶在水面上可自驱动运动，无需额外能量供给；饱和吸水后该活性水凝胶即停止运动，干燥处理可恢复活力，再次实现自驱动快速水面运动。

5、指尖轻触就能发光的智能材料

无需光照和通电，用指尖轻触就能发光的智能材料你见过吗？这样的“黑科技”已经被科学家们研究出来了。该类智能发光材料在应力的作用下极为敏感，约10N的指尖按压力作用下，发光便能达到肉眼清晰可见的亮度。研究采用类似的实验手段，还实现了二价过渡族金属离子掺杂发光的优化。

6、面向绿色未来的智能材料

世界上许多城市和国家政府已经认识到，必须将能源生产转向低排放或零排放技术。除此之外，许多城市中心将不得不应对沿海洪水的现实。这就是为什么太阳能发电材料和水管理材料将成为中心的重要性。

一项智能材料研究的作者得出结论，建筑公司将需要建造由光伏材料制成的墙壁和窗户。屋顶、栅栏、墙壁、甚至人行道都将使用太阳能材料。

随着城市应对不断上升的海平面，能够抵御洪水或发挥水资源管理功能的材料也将找到市场。对改善污水处理和提高海水淡化过程效率的新材料的需求将会出现。此外，复杂的能源基础设施项目将需要协调波浪和潮汐发电厂与风能和太阳能装置。

来源：科技日报，深圳特区报，光明网，环球创新智慧，熙晟商业运营

原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_515334.html
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