雙向記憶合金—科技館推薦展品科學原理介紹與展品深化方案

2020-12-19 上海慣量自動化

展示內容

展項透過模型演示,讓參觀者在親身體驗中直觀了解關於新材料的相關知識。

科學原理

記憶合金通常由兩種及以上的金屬按照不同比例合制而成,其特點是可以記住自己在某一溫度下的形狀。科技館展品製作生產源頭工廠-上海慣量自動化有限公司提示大家形狀記憶合金是通過熱彈性與馬氏體相變及其逆變而具有形狀記憶效應的由兩種以上金屬元素所構成的材料。

功能描述

展項由一組記憶合金片構成的「水車」組成,「水車」下方設置一池熱水,記憶合金片通過熱水時產生形變,離開熱水後恢復原狀,帶動「水車」轉動。參觀者可通過觀察「水車」的轉動過程和記憶合金片的變化,結合說明牌介紹,了解記憶合金的相關知識。

參與方式

按動開關,觀察記憶合金的變化,思考「水車」為什麼會轉動。

表現形式

機電互動

知識拓展

記憶合金是一種在加熱升溫後能完全消除其在較低的溫度下發生的變形,恢復其變形前原始形狀的合金材料。除上述形狀記憶效應外,這種合金的另一個獨特性質是在高溫(奧氏體狀態)下發生的「偽彈性」(又稱「超彈性」,英文 pseudoelasticity)行為,表現為這種合金能承載比一般金屬大幾倍甚至幾十倍的可恢復應變。

形狀記憶合金的這些獨特性質源於其內部發生的一種獨特的固態相變——熱彈性馬氏體相變。當合金在低於相變態溫度下,受到一有限度的塑性變形後,可由加熱的方式使其恢復到變形前的原始形狀,這種特殊的現象稱為形狀記憶效應(Shape Memory Effect,簡稱SME)。而當合金在高於相變態溫度下,施以一應力使其受到有限度的塑性變形(非線性彈性變形)後,可利用直接釋放應力的方式使其恢復到變形前的原始形狀,此種特殊的現象又稱為擬彈性(Pseudo Elasticity,簡稱PE)或超彈性(Super Elasticity)。形狀記憶合金所擁有的這兩種獨特性質是在普通金屬或合金材料上無法發現的。

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