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會學習的智能材料問世，未來智能城市新材料市場達四千億，都需要什么？

文章來源：賢集網更新時間：2022-09-02 14:59:34

瑞士研究人員發現，電子產品中使用的二氧化釩能夠“記住”先前外部刺激的全部歷史。這是第一種被確定為具有該屬性的材料，研究成果發表在《自然·電子學》雜志上。

洛桑聯邦理工學院功率和寬帶隙電子研究實驗室研究人員在研究二氧化釩的相變過程中發現，二氧化釩在室溫下松弛時具有絕緣相，并在68°C時經歷陡峭的絕緣體到金屬的轉變，其晶格結構發生變化。傳統上，二氧化釩表現出易失性記憶（材料在消除激發后立即恢復到絕緣狀態）。研究人員在進行了數百次測量后，觀察到材料結構中的記憶效應。

研究人員將電流施加到二氧化釩樣品上。當電流加熱樣品時，它會導致二氧化釩改變狀態，一旦電流通過，材料就會恢復到初始狀態。研究人員將第二個電流脈沖施加到材料上，發現改變狀態所需的時間與材料的歷史直接相關。研究人員解釋說，材料似乎“記住”了第一個相變并預測了下一個相變。這種記憶效應與電子態無關，而是與材料的物理結構有關。

研究人員發現二氧化釩能記住其最近的外部刺激長達3個小時。這就像是很好地復制了大腦中發生的事情，因為二氧化釩開關的作用就像神經元一樣。

該項發現的重要性在于，觀察到的記憶效應是材料本身的固有特性。工程師依靠內存來執行各種計算，對通過提供更大容量、速度和小型化來增強計算過程的材料的需求量很大，二氧化釩滿足所有這些條件。更重要的是，它的連續結構記憶使其與傳統材料不同，傳統材料將數據存儲為依賴于電子狀態操作的二進制信息。

全球多個國家正在對智慧城市大型項目進行大規模投資。它們都含有減少污染或發電的元素。因此，研究人員預計，對先進綠色材料的需求將猛增。一家技術市場研究公司的一項研究預測，建設未來高度一體化的智能城市所需的材料市場規模將達到4000億美元。

1、助衣服顏色實現“七十二變”

天津工業大學紡織科學與工程學院教授馬曉光表示，智能變色紡織材料具有獨特的智能可逆變色特性，在保持紡織制品基礎功能的同時，將功能、時尚等融為一體，深受市場青睞。

2、聲波打造的智能材料

據澳大利亞皇家墨爾本理工大學官網近日報道，該校研究人員采用聲波精準操控原子與分子，促進突破性的智能材料的可持續生產。

3、3D打印的壓電材料

美國弗吉尼亞理工大學的團隊開發出一種3D打印壓電材料的新方法。這些壓電材料經過專門設計，可將任意方向上的運動、沖擊與壓力轉化為電能。

4、新型仿生水黽自驅動智能材料

復旦大學材料科學系教授梅永豐課題組原創性地合成了一種具有動態疏水特征的新型水凝膠智能材料。該水凝膠在水面上可自驅動運動，無需額外能量供給；飽和吸水后該活性水凝膠即停止運動，干燥處理可恢復活力，再次實現自驅動快速水面運動。

5、指尖輕觸就能發光的智能材料

無需光照和通電，用指尖輕觸就能發光的智能材料你見過嗎？這樣的“黑科技”已經被科學家們研究出來了。該類智能發光材料在應力的作用下極為敏感，約10N的指尖按壓力作用下，發光便能達到肉眼清晰可見的亮度。研究采用類似的實驗手段，還實現了二價過渡族金屬離子摻雜發光的優化。

6、面向綠色未來的智能材料

世界上許多城市和國家政府已經認識到，必須將能源生產轉向低排放或零排放技術。除此之外，許多城市中心將不得不應對沿海洪水的現實。這就是為什么太陽能發電材料和水管理材料將成為中心的重要性。

一項智能材料研究的作者得出結論，建筑公司將需要建造由光伏材料制成的墻壁和窗戶。屋頂、柵欄、墻壁、甚至人行道都將使用太陽能材料。

隨著城市應對不斷上升的海平面，能夠抵御洪水或發揮水資源管理功能的材料也將找到市場。對改善污水處理和提高海水淡化過程效率的新材料的需求將會出現。此外，復雜的能源基礎設施項目將需要協調波浪和潮汐發電廠與風能和太陽能裝置。

來源：科技日報，深圳特區報，光明網，環球創新智慧，熙晟商業運營

原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_515334.html
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