01
智能材料概述
自修复材料基本概念、发展历程、分类（本征型与外援型）、应用前景
概念分类
02
自修复化学基础
动态共价键（Diels-Alder、二硫键）、超分子化学、微胶囊技术原理
化学微胶囊
03
传感器选型与原理
应变片、压电传感器、FBG、电容式传感器在裂纹检测中的应用
传感器裂纹
04
微控制器选型
STM32/ESP32/Arduino对比，选型依据与适用场景
MCU选型
05
驱动执行机构
形状记忆合金(SMA)、EAP、微型泵与微流控芯片驱动原理
执行器SMA
06
信号调理电路
运放基础、仪表放大器、滤波电路、ADC采样配置
电路滤波
07
电源管理
电池选型、LDO/DC-DC、低功耗设计策略
电源低功耗
08
通信协议
I2C/SPI/UART、无线通信(WiFi/BLE/LoRa)选型
通信无线
09
嵌入式RTOS
FreeRTOS任务调度、消息队列、信号量实时监测
RTOSFreeRTOS
10
数据采集与预处理
卡尔曼滤波、移动平均、异常值检测、特征提取
滤波特征
11
裂纹检测算法
阈值检测、Canny边缘、SVM/决策树分类识别
算法机器学习
12
自修复触发策略
时间/裂纹尺寸/应力阈值触发逻辑设计
策略触发
13
修复剂释放控制
微胶囊破裂模型、微流控阀门、SMA驱动PID控制
控制PID
14
修复效果评估
电阻抗、超声检测、力学性能数据分析
评估测试
15
系统集成设计
硬件/软件架构图、状态机(空闲/检测/修复/评估)
架构状态机
16
PCB设计要点
双层/四层板、模拟地数字地分割、抗干扰布局、热管理
PCB布局
17
固件开发
STM32CubeMX配置、HAL库、传感器初始化、中断服务
固件HAL
18
上位机开发
Python PyQt5界面、串口通信、实时曲线、日志
上位机PyQt5
19
云平台与IoT
MQTT、阿里云/腾讯云接入、数据上云远程监控
IoTMQTT
20
边缘计算
ESP32部署TinyML(TensorFlow Lite Micro)、本地决策
边缘计算TinyML
21
案例一：微胶囊防腐涂层
传感器集成与触发逻辑
案例微胶囊
22
案例二：SMA复合材料修复
驱动控制与反馈
案例SMA
23
案例三：超分子柔性电子
电路自愈与信号恢复
案例超分子
24
案例四：微流控混凝土裂缝
多通道释放与压力监测
案例微流控
25
测试与验证
加速老化、循环修复、环境适应性(温湿度/盐雾)
测试可靠性
26
可靠性分析
FMEA、MTBF计算、冗余设计策略
FMEAMTBF
27
安全性与合规性
电气安全IEC 62368、材料RoHS/REACH、数据隐私GDPR
安全合规
28
成本优化
BOM分析、国产替代、SMT/3D打印工艺优化
成本BOM
29
前沿趋势
4D打印自修复、AI预测性维护、数字孪生结合
前沿4D打印
30
项目实战
需求分析→原型验证，完整开发流程总结与答辩准备
实战答辩