材料冷知識:記憶金屬為什麼會有「記憶」,竟能記住自己的外貌

2020-12-11 材料小博士

人有記憶,這沒什麼稀奇的,但是金屬竟然也有記憶,這就神奇了!當我們用手把勺子掰彎,它就扭曲變形沒用了。如果這個勺子是用記憶合金做的,那勺子形狀記憶不會消失。只要再次給它加熱,就會神奇地變成原來形狀!

「形狀記憶合金」對於普通人來說可能還很陌生,其實它問世到現在已有80多年的歷史了。經過漫長的發展,這種有「記憶」效應的合金在高新技術領域的應用已十分普及。那麼到底形狀記憶是什麼,它會給科學發展和人們的日常生活帶來怎樣的變化呢?

什麼是形狀記憶?

形狀記憶金屬與普通金屬表現不同,是一種強而輕、具有特殊性能的合金,通常混合兩種或多種的金屬。它們可以「編程」記住原來的形狀,受到外力擠壓變形後,可以通過加熱使它們重新恢復到原來形狀,這種能力被稱為「形狀記憶效應」,簡稱SME。

裝備了形狀記憶合金機翼的無人駕駛飛機

研究表明,很多合金材料有SME,但是只有較大形狀回復力的, 才具有利用價值。這種金屬最大的優點,就是做成成品後有很好的彈性,常溫下難以變形。形狀記憶合金可以100%恢復形狀,能反覆變形500萬次,還不會產生疲勞斷裂,因此有很多神奇的用途。

形狀記憶合金用途

上世紀30年代發現金-鎘合金中存在形狀記憶效應,直到上世紀60年代美國開發出鈦鎳合金之後,才開始真正推廣使用。首先是最為大眾熟知的「記憶合金眼鏡」,事實上它是一種以鈦和鎳為主的合金,所以也叫鎳鈦合金,90年代才開始慢慢應用到眼鏡上面。

更早廣泛使用的是航天設備,比如航天天線,科學家就用形狀記憶合金做成天線,然後摺疊成一個小球。帶上月球上之後,經過太陽加熱,摺疊的衛星天線因具有"記憶"功能而自然展開。聽著是不是很神奇?也因此它也被譽為"神奇的功能材料"。如今還被廣泛地運用於所有醫學和健康相關設備領域,包括從牙齒矯形絲到外科工具,從胸罩內線到心腦血管支架。

記憶合金開發迄今不過半個世紀,已有幾十種。記憶合金作為一種隨著科學技術而不斷發展的新型材料,是21世紀極具潛力的新型智能材料之一。相信隨著科技的創新,記憶合金將逐漸走入日常商品化,在我們的生活中大放異彩。

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