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智能软体材料及其增材制造 史玉升 苏彬 闫春泽 伍宏志 10.1 智能软体材料的研究背景 智能软体材料及其增材制造国内外研究进展 图 10-10 是 Web of Science 关于智能软体材料研究论文发表情况的统计（统计时间段是 2010 年 1 月到 2020 年12 月）。我们输入关键词“smart”和“soft materials”。从图 10-10（a） 可以看出，关于智能软体材料的论文发表数量逐年增多，图 10-10（b）表明智能软体材料的 10.5 268 中国新材料研究 前沿报告 论文引用量也在逐年增多。图 10-10（c）说明关于智能软体材料的研究主阵地在中国，美国 紧随其后，论文发表数量大约只有中国的一半。图 10-10（d）显示目前智能软体材料的研究 领域主要为工程领域，同时包括材料、物理、化学（高分子）及其他交叉领域，说明智能软 体材料的研究具有多学科交叉的特点。  图 10-10 Web of Science 关于智能软体材料研究论文发表的统计数据（a）发表数量；（b）每年的引用数量；（c）不同国家 / 地区的发表数量；（d）研究领域统计（数据统计时间段为 2010 年 1 月至 2020 年 12 月） 各类智能软体材料的研究现状 （1） 敏感型智能软体材料 相对于光敏感和显色聚合物，随着柔性电子材料研究的深入，机械力敏感聚合物及其复 合材料体系在最近五年内得到迅猛发展。下面着重总结这一领域的最新进展。 机械力敏感聚合物体系对外部应力有较高的灵敏度，具有稳定性、耐用性和快速响应性， 轻便柔软且贴合人体，在电子皮肤、柔性机器人、健康监测装置、感应医用材料、智能服装等领域具有广阔的应用前景。为了满足需求，高性能的机械力敏感聚合物应同时具有高拉伸 性和优异的灵敏度。但从目前的研究现状看，高拉伸性和高灵敏度是一对矛盾，总是难以统 一，这在很大程度上限制了机械力敏感聚合物的应用范围。由于机械力敏感聚合物由导电传感材料和弹性基质材料组成，导电传感元件决定应变传感器的机电特性、灵敏度及阈值感应水平，而聚合物基质决定了传感器的拉伸性和应变范围，因此通过调整材料选择和制备方法可以 解决敏感性与拉伸性之间的矛盾，这已成为开发新型机械力敏感聚合物研究的重要研究方向。 基底材料是柔性力 - 电传感器很重要的影响因素。良好的力学性能以及光滑的表面都是 柔性基底材料必须具备的。如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、共聚酯（Ecoflex）、聚对苯二甲酸 乙二醇酯（PET）、聚酰亚胺（PI）和聚氨酯（PU）等常被用作柔性电子器件的基底。PDMS 是硅橡胶类聚合物，杨氏模量低，光学透明，简单易得，成本低且化学性质稳定，在高温下具有较好的稳定性和传导性，其柔韧性和可伸展性使传感器具有相应的可拉伸和压缩的性能。这些优点可以满足柔性传感器的需求。 Jeong 等提出用碎片化石墨烯泡沫（FGF）和 PDMS 组成的复合材料制造可拉伸和敏感应变传感器。FGF/PDMS 应变传感器表现出超过 70% 的拉伸性，耐久性高于 10000 次拉伸释放周期并显示出高灵敏度，当传感器连接到人体时，它的作用就是一个健康监测装备用来检测各种人体运动。Amjadi 等通过使用碳纳米管渗透网络 Ecoflex 纳米复合材料薄膜制成可拉伸、可皮肤安装且超软的应变传感器。碳纳米管 -Ecoflex 应变传感器对 500% 以上的应变，具有超伸缩性和高可靠性。应变传感器的灵敏度可以通过碳纳米管渗滤网络的数量密度来调节。应变传感器在不同的应变水平和速率下表现出低的滞后性，具有高线性和小漂移， 因此可将应变传感器安装在身体的不同部位进行皮肤运动检测。 PU 弹性好，具有优良的复原性、耐生物老化、较好的稳定性并且价格适中，因而可用来制备柔性传感器。Li 等研发了一种新的可伸缩导电聚吡咯 / 聚氨酯（PPy/PU）应变传感器。通过制作多孔 PU 弹性基体，将聚吡咯分散在多孔聚氨酯基体内和表面。他们还提出了聚吡咯 / 聚氨酯弹性体的可逆导电机理。然后，利用这个特性制备了一个腰带般的人体呼吸检测器。作为人体健康应用的应变传感器，它可以显示人体反复吸气和收缩时的可逆阻力变化。 柔性可拉伸应变传感器常用的碳材料有碳纳米管和石墨烯等。以碳纳米管和石墨烯为代 表的纳米碳材料兼具良好的柔性和优异的导电性，且具有化学稳定、热稳定等优点，在柔性 导电材料领域展现出了极大的应用潜力。Yamada 等提出了一种用于人体运动检测的可拉伸碳纳米管应变传感器，即由可排列的单壁碳纳米管薄膜制成的可穿戴和可拉伸的装置。当拉伸时，纳米管薄膜断裂成间隙和岛状物，并且离状物将桥接在间隙上。这种机制允许薄 膜作为应变传感器，能够测量高达 280% 的应变，具有高耐久性、快速响应性和低蠕变性。Boland 等研发出一种由石墨烯 - 橡胶复合材料制备的高敏感、高应变和高速度人体运动传感器。其电阻增大了 10E4 倍，可在超过 800% 的应变条件下工作。它的灵敏度相当高，测 量因数高达35。更重要的是，这种传感器可以有效跟踪动态应变，因此，可以有效监测关节和肌肉运动以及呼吸和脉搏。 金属纳米线和纳米颗粒具有良好的导电性能。在柔性传感器中，金属纳米线和纳米颗粒被用作导电材料。Amjad 等提出由三明治结构的弹性纳米聚合物制备应变传感器，其中银纳米线薄膜嵌入两层 PDMS 弹性体之间，具有强的压阻特性，可调控应变系数在 2 ～ 14 范 围内，高伸缩性高达 70%，高于传统的应变传感器。此外，这种传感器的线性度和灵敏度可以由银纳米线的密度决定，并在实现高度可拉伸和线性应变传感器中起到重要的作用。该研究发现夹层结构应变传感器对弯曲和接头角度测量有很好的响应。将可拉伸应变传感器应用 于智能手套，用于实时运动检测。 对人体运动进行检测，需要高度可拉伸和敏感的应变传感器。有些导电材料由于自身的 物理性质或化学性质的限制，需要与其他材料共同作用来弥补或改进这种材料，以达到理想 的效果。Zhang 等提出了用银纳米颗粒／碳纳米管复合材料制造高度可拉伸、灵敏且柔软的应变传感器。通过改变碳纳米管的表面，并降低材料之间的界面电阻，来实现传感器高拉 伸性能和高灵敏度。 机械力敏感聚合物体系的导电部分除了用金属纳米材料以外，液态金属也是一种新的选 择。液态金属具有很高的延展性和导电性（>104 S/cm），早期的研究使用的是有毒的金属 汞（Hg）。最近十年以来，科研工作者研究了以金属镓（Ga）为基础的低毒液态金属，包 括 Ga 与 In（EGaIn），以及金属铟（In）和非金属硒（Sn）合金。尽管液态金属具有很高 的导电性和延展性，但由于其流动能力，液态金属的图形化仍然存在重大挑战。填充流体是目前最常用的一种液态金属图形化的方法，如图 10-11（a）所示。液态金属可被填充到可高度拉伸的弹性体纤维中，从而实现 800% 的可拉伸性。除此以外，液态金属的图形化也可以通过高分辨率（<50μm）直接打印实现，或通过利用表面上形成的氧化物来固化液态金属的表面，使用镍颗粒夹杂控制其流变性能以及通过光刻、激光烧蚀和润湿性控制实现了更 高的分辨率（<5μm）。液态金属和聚合物弹性体的混合物显示出独特的力 - 电敏感性 能和机械拉伸性能［图 10-11（b）］。此外，液态金属可以作为柔性连接部分来支持金属基可拉伸导体的导电通路［图 10-11（c）］。并且液态金属的动态导电通路能够赋予可拉伸电子 器件自我修复的力 - 电转换能力［图 10-11（d）］。  图 10-11 基于液态金属的机械力敏感聚合物体系（a）注入可拉伸聚合物空心管的液态金属；（b）液态金属和聚合物弹性体的复合材料；（c）液态金属，用于连接其他金属基导体之间的传导 ；（d）通过与自愈合聚合物结合的自愈合可拉伸力 - 电敏感聚合物体系。 华中科技大学材料科学与工程学院苏彬团队提出一种新型机械力敏感柔性磁电复合材料 体系。与传统的力敏感材料不同，柔性磁电材料不需要外部供能，利用机械能改变自身 形状，引起内部磁性部分和导电部分作用距离改变，从而产生电信号，这类材料能满足不同力 - 电传感的需求［图 10-12（a）］。 该团队将钕铁硼磁块与可压缩的铜线圈通过基于模具的三步固化的方式放入聚硅氧烷树 脂中。由于钕铁硼磁块的不可压缩性，复合材料整体只能在铜线圈 / 聚合物部分发生一定的压缩形变。研究磁块与线圈的初始相对位置对最终输出电流的影响，发现磁块在线圈中心时输出电流最大。相关的模拟计算结果与实验数值相符。由于钕铁硼磁块为硬质材料，因而无法通过磁性部分的压缩改变其与导电部分的相互作用距离以产生电信号，为此，该团队将硬质的块体钕铁硼粉末化，将其分散在柔性的聚硅氧烷基体中，从而显著降低磁性部分的杨氏模量，制备出高电流输出型柔性磁 / 电复合材料［图 10-12（b）］。器件整体的杨氏模量大幅下降，可用于微小应力的阵列化感知。比如利用湿化学纺丝法，将钕铁硼微米磁粉与聚硅氧烷树脂纺成直径为 1mm 的纤维，外部用铜线缠绕后形 成自供能的拉伸纤维［图 10-12（c）］。这种柔性磁 / 电复合纤维可以用于人体织物上的应 力感知。 除了块体 / 纤维形状以外，该团队利用印刷的方式，将导电部分改为液体金属的线路。由于导电部分从铜线改为杨氏模量更低的液态金属，使其弯曲拉伸性能有了大幅提升［图 10-12（d）］。因此，这种柔性磁 / 电复合体系可以用于外部拉力的自供能感知。 受自然中超疏水荷叶的启发，该团队构筑了模仿荷叶的超疏水磁粉 / 线圈型柔性磁电俘 能器件。由于磁粉 / 聚合物复合体系形貌的系列改变，通过优化相应的压力 - 电信号转换性 能，将其用于水滴下落机械能的力 - 电转换，实现了对不连续微小液滴机械能的能量转化与 存储［图 10-12（e）］。  图 10-12 具有力 - 电传感性能的柔性磁电材料 （a）柔性磁电材料的定义和力 - 电转换性能；（b）利用钕铁硼磁粉 / 铜线圈在聚硅氧烷树脂中形成具有压力 - 电信号 的柔性磁 / 电块体材料；（c）利用钕铁硼磁粉 / 铜线圈 / 聚硅氧烷树脂纤维形成具有拉力 - 电信号的柔性磁 / 电纤维 ；（d）利用钕铁硼块 / 液态金属在聚硅氧烷树脂中形成具有拉力 - 电信号的柔性磁 / 电薄膜 ；（e）利用钕铁 硼磁粉 / 铜线圈 / 聚硅氧烷树脂形成具有压力 - 电信号的柔性磁 / 电水滴俘能体系。 （2） 驱动型智能软体材料 高分子及其复合材料具有价格低廉、密度低、成形工艺简单等优点，部分还具有良好的 生物相容性和生物可降解性，因此已成为驱动型智能软体材料应用最广泛的材料。根据驱动 型智能软体材料的激励机制，目前驱动型智能软体材料及其复合材料主要包括水响应型、热 响应型、磁响应型和光响应型。根据前文的分析，4D 打印技术是制备驱动型智能软体材料的有效手段，打印的构件能够响应水、热、磁、光等外界能场作用的驱动，即智能软体材料的 4D 打印技术，相关研究逐渐增多。 01 水响应驱动型智能软体材料 吸水后能发生膨胀的亲水性高分子及其复合材料是目前最常用的水响应驱动型智能软体材料。这类高分子及其复合材料本身并不具有智能特性，但通过对其溶胀行为进行编码设计却可以实现水作用下的可控变形。2013 年，美国麻省理工学 院的 Tibbits 等采用一种遇水能膨胀至自身体积两倍的亲水性高分子材料和一种遇水不发生膨胀的刚性高分子材料，通过对两种材料形状、位置、比例进行编码设计，成功设计并制备了一种放入水中可发生可控变形的 4D 打印高分子复合材料［图 10-13（a）］。 该复合材料构件的变形原理是：当放入水中时，亲水性高分子材料发生膨胀，从而带动与之连接的刚性高分子材料发生折叠变形；当临近的刚性高分子材料相接触时会产生阻力使变形停止，材料稳定在新的形状；改变亲水性高分子材料和刚性高分子材料的形状、位置和比例可实现对材料折叠变形角度和方向的调控。随后，美国约翰霍普金斯大学的 Jamal 等采 用分阶段光交联的方法制备了由不同分子量光交联聚乙二醇组成的层状水凝胶材料。由于不同分子量光交联聚乙二醇层的溶胀能力不同，该层状材料由于层间的差异膨胀而发生弯曲变形［图 10-13（b）］。  图 10-13 利用亲水性和刚性高分子材料制备的放入水中可自折叠的复合材料 （a）；采用分阶段光交联方法制备的放入水中可自弯曲的聚乙二醇层状材料（b）；通过水凝胶剪切作用制备的放入水中可发生可控形状变化的短纤维混合水凝胶 （c） 2016 年，受到自然界中松果、小麦芒等植物的细胞壁存在特定取向的刚性纤维素而具有各向异性膨胀特性的启发，美国哈佛大学的 Lewis 等将从木浆中提取的纤维素纤维和丙烯酰胺水凝胶混合，通过水凝胶挤出剪切作用获得特定的纤维取向，成功制备了短纤维混合水凝胶。由于水凝胶的溶胀行为随着纤维素纤维排列方式的改变而变化，他们通过对纤维素纤维取向、间距、比例等进行编码设计实现了对短纤维混合水凝胶各向异性溶胀行为的编码设计，进而实现了材料在水驱动下的可控形状变化［图 10-13（c）］。受到相同的启发，苏黎世 理工大学的 Schimied 等通过外加磁场来控制短纤维的排列和取向，设计和制备了在水作用下 可发生可控形状变化的短纤维混合水凝胶 [40]。 02 热响应驱动型智能软体材料 热响应型形状记忆高分子及其复合材料是一类能够在热作用下回复到初始形状的智能材料。凭借其独特的热响应型形状记忆效应和价格低廉、可打印性好、输出应变大、密度低、变形编程设计简单等诸多优点，热响应型形状记忆高分子及其复合材料已成为目前研究最多的热响应型智能软体材料体系。热响应型形状记忆高分子及其复合材料通常由记忆初始形状的固定相和能够随温度变化发生可逆固化和软化反应的可逆相组成。固定相为具有较高软化温度（Th）的物理交联结构或化学交联结构，可逆相为具有较低软化温度（Ts）的物理交联结构。其形状记忆原理是：将具有一定初始形状的热响应型形状记忆高分子材料加热至可逆相的软化温度区间时（Ts<t<th），可逆相软化；< span=''>此温度下通过外力作用将材料变形，然后保持应力并将材料冷却至 Ts 以下，可逆相硬化，变形后的临时形状保持下来；当再次加热至 Ts 以上时，可逆相软化，固定相在回复应力的作用下回复，从而使材料回复到初始形状。利用热响应型形状记忆高分子及其复合材料可实现具有温度响应能力的智能软体材料体系。  图 10-14 利用不同玻璃化温度的形状记忆高分子材料进行编码设计，实现可控变形行为的热响应型形状记忆高分 子复合材料 （a）可拱曲的条状结构；（b）可卷曲的条状结构；（c）可站立的爪形结构；（d）可柔性弯曲的条状结构 2016 年，香港大学的 Yang 等采用商用 DiAPlEX MM-4520 型热响应型形状记忆高分子微丸，通过挤出成形制备了可用于 FDM 成形的热响应型形状记忆高分子丝材，并利用该 材料成功打印了加热可发生闭合的花朵和加热可抓取笔帽的机械手。新加坡科技设计大学和美国麻省理工学院联合研发了一种可用于 SLA 成形的热响应型形状记忆高分子材料，该材料由甲基丙烯酸酯基单体和交联剂、光引发剂（2,4,6- 三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦）、光吸收剂（苏丹Ⅰ和罗丹明 B）组成。利用该材料，他们实现了可随温度发生可控变化的螺旋弹簧、埃菲尔铁塔、花朵和机械手等模型的构筑。美国佐治亚理工学院的 Wu 等则采用具 有不同玻璃化温度的形状记忆高分子材料，通过对它们形状、尺寸、分布、排列的编程设计， 成功制备了具有多种可控变形行为的智能软体材料体系（图 10-14）。 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所冷劲松教授团队在形状记忆聚合物材料及其加工 成形方面做出了富有特色的一系列工作。该团队自主研发了适用于航天环境的多种类、不 同系列的形状记忆聚合物材料，这些材料能满足卫星高低轨道等不同极端空间环境的需求。与形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA）不同，形状记忆聚合物（SMP）是一种激励响应聚合物材料，具有主动可控大变形（20% ～ 500%）、驱动方式多样、刚度可变等特性， 可被设计成集驱动与承载功能一体化的部件，结构简单，可靠性高，未来有望部分替代复杂的机电驱动系统。该团队使用的 SMP 驱动型智能软体材料，重量轻、成本低、能够产生主动变形，这是航 空航天工程，特别是可展开结构中所使用材料的基本特征。典型示例包括 SMPC 铰链、重力梯度吊杆、可展开面板［图 10-15（a）］和反射面天线。与传统占用空间大和重量大的金属铰链不同，SMP 驱动型智能软体材料铰链用碳纤维平纹织物加固已经开发的织物［图 10-15 （b）］[46]。形状回复实验分析了铰链的可行性，结果表明，铰链的形状回复率约为 100%，在形状回复过程中可以驱动原型太阳能电池阵。  图 10-15 形状记忆聚合物类智能驱动软体材料在航空航天上的应用展示 （a）一个剪机制和折纸基板的折叠和扩展配置的制作样本，显示了面积上 10 倍的变化 ；（b）柱状可折叠复合材料 的模型及其尺寸；（c）近红外阶梯卫星可展开太阳能电池板阵列；（d）自展开结构的多形状回复行为与不同角 度弯曲的应力分布（Ⅰ表示折叠构型，Ⅱ表示第一铰回复，Ⅲ表示第二铰回复，Ⅳ表示第三铰回复，Ⅴ表示第四铰 回复）；（e）任务 SMS- Ⅰ的配置（Ⅰ表示打包配置，Ⅱ表示部署配置，Ⅲ表示第一次观察斜视图，Ⅳ表示第三 次观察斜视图） 传统上，伸缩臂和可折叠桁架臂主要由电机驱动。该团队开发的 SMP 桁架吊杆由 18 片层压胶带组成，可有效取代传统吊杆。实验前将环氧树脂基 SMP 桁架臂编程为“M”形；在形状回复实验中，动臂可以在 80s 时逐渐展开。此外，基于 SMP 的铰链和吊杆可用于其他 飞机部件，以创建不同的可展开结构，如太阳能电池板和天线，为发射前释放空间。例如， 图 10-15（c）为卫星制造了一个阶梯式可展开太阳能电池板阵列。该太阳能电池板在光照下能产生台阶形恢复。进一步，该团队设计了一种用于夹持装置和多角度成像系统一体化的自展开铰链，该铰链采用对称弧形层压以节省复杂的机械连接。100℃ 下的模拟结果表明， 随着弯曲角度的改变，最大 von Mises 应力分布水平不同［图 10-15（d）］。 此外，该团队还开发了一种智能“竹”释放系统 ，该系统采用双层圆筒结构，在机 械振动下稳定释放有效载荷，以进一步开发大规模有效载荷部署系统，构建了一个复杂的 立方体可展开支撑结构，其可重复立方体单元由开关电源组成，连接器可以组装到支撑结 构中以满足不同的要求。2016 年，任务 SMS- Ⅰ是由一颗实验卫星发射到地球静止轨道， 用于开展长期反宇宙辐照实验。此任务是中国在 SMP 上的轨道实验之一，也是世界上第一 个在地球静止轨道上进行的 SMP 空间飞行实验。在阳光照射下，SMP 基体由弯曲变为扁平，处理后的回复率接近 100%。此外，平直的外形保持了 8 个月，没有任何可见的裂纹［图 10-15（e）。 为了验证其可靠性，该团队还研究了开关电源在地面模拟空间环境中的性能，包括高真 空、热循环、宇宙辐照和原子氧等热循环效应，应用 80 ～ 240h 紫外线辐照和对形状记忆环 氧树脂进行 -100 ～ 100 ℃ 的热循环。在力学性能提高的同时，环氧树脂的最大总质量损失小于 1%，表明环氧树脂具有优异的抗紫外线辐照和热循环性能。进一步研究了真空状态紫 外线辐照下碳纤维增强环氧树脂的性能变化。实验表明，随着紫外线诱导聚合物交联，储能模量最初增加，而随着紫外线辐照时间的延长，储能模量下降。值得注意的是，实验观察到更高的形状回复应力，然而变形量的变化较小。同时该团队也报道了原子氧对环氧基开关电 源的影响。结果表明，原子氧对材料的储能模量和转变温度的影响不大，但会引起材料内部的微裂纹，从而影响材料的力学性能。 03 磁响应驱动型智能软体材料 在高分子及其复合材料基体中嵌入分立磁体或加入磁性 颗粒是目前磁响应驱动型智能软体材料体系的主要设计及制备方法。2017 年，哈尔滨工业大 学的 Wei 等通过在聚乳酸中加入磁性 Fe3O4 纳米颗粒制备了一种可以通过磁场驱动的形状记忆复合材料，利用该材料成形的螺旋状支架结构可在磁场作用下自动展开。2018 年，美国 麻省理工学院的 Kim 等将铁磁微粒嵌入硅橡胶基体内，通过磁化打印机喷嘴来控制微粒的排列，对打印材料的不同区域进行设定，从而制备了具有非均匀极性的磁响应型高分子复合材料。在外加磁场作用下，该材料的不同区域可以对磁荷做出不同的响应，从而产生特定 的形变。他们利用这种材料打印了一个 6 腿软体机器人，该机器人可在不同磁场作用下实现折叠、爬行、滚动、输送药物等运动和功能。 2019 年，俄亥俄州立大学的 Ze 等将微米级 Fe3O4 和 NdFeB 颗粒加入基于聚丙烯酸酯的形状记忆高分子基体中，研发出了一种集远程快速可逆驱动、形状记忆和可重构变形等特性于一体的磁响应型形状记忆高分子复合材料。材料基体提供了刚度可调的特性，材料的杨氏模量在玻璃化温度上下会发生剧烈变化，在 25 ～ 85℃ 区间内可以从 3GPa 变化为 2MPa， 为材料同时实现低温形状记忆和高温快速驱动提供了可能；Fe3O4 颗粒在高频磁场作用下会产 生很高的磁滞损耗，被用作远程加热材料；NdFeB 颗粒具有高剩磁和磁化特性可编辑的特点， 在外部低频或者直流磁场作用下可以使材料产生可重构的快速可逆变形（图 10-16）。  图 10-16 磁响应型形状记忆高分子复合材料的组成和变形原理示意图 04 光响应驱动型智能软体材料 光响应驱动型智能软体材料是一类可在光作用下发生 化学或物理反应从而实现形状、性能和功能变化的智能材料。2018 年，英国诺丁汉大学 的 Wales 等开发了一种光敏分子：当光线照射时，它会从无色变为蓝色；当暴露在氧气中时，它将通过氧化还原反应使已改变的颜色发生逆转。随后，他们将这种具有独特光致变色和氧化还原特性的光敏分子与定制的高分子材料相结合，制备出一种用于可逆信息存储的 4D 打印光敏高分子复合材料。东华大学的 Mu 等将三种光敏材料（PETMP、MDTVE 和 EGDMP）按照 1∶5∶4 的质量比混合，并按照混合液质量的 1% 加入光引发剂 Irgacure 184 和 Irgacure 819，制备了适用于 SLA 成形的光响应型复合高分子材料。利用该材料和 NOA65 光固化胶成形的三明治复合结构可在光照作用下发生弯曲变形。 智能软体材料的概念自提出以来就引起了广泛的研究兴趣。国内外很多学者在智能构件设计、模拟仿真、材料、制造工艺与装备和智能构件评测等方面对智能软体材料展开了初步研究。然而，现在智能软体材料的总体现状是：现有研究集中在智能材料的合成和研发阶段， 仍然仅处于材料制备探索阶段，至于如何可控地实现性能变化和功能变化，目前报道极少， 并且尚未形成可靠的、具体的研究思路。智能软体材料的研究目前仅处于起步阶段，诸多方面亟待研究。目前缺乏针对智能软体材料设计的理论与方法体系，缺乏材料与工艺的匹配性研究，尚无对智能构件功能的评测与验证方法。 基于上述对智能软体材料总体现状的阐述，我们可以总结出关于智能软体材料的重点科学问题和技术问题。其中，科学问题主要包括材料的功能性、工艺与材料的匹配性和智能结构与功能的关系；技术问题包括材料、工艺与装备、材料可成形工艺性、结构精度和功能的可实现性等。因此，对于智能软体材料 2035 展望与未来，将分别从智能构件设计、模拟仿 真、成形工艺与装备、智能构件评测这几个层面详述。 未完待续。。。。
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