有些合金為什么具有記憶能力

當(dāng)你聽到這個(gè)問題時(shí)，一定會(huì)感到驚訝：只聽說過人和動(dòng)物有一定的記憶能力，沒有聽說過無生命的合金也有記憶能力。不信，請(qǐng)看下面兩個(gè)例子。

在一條平坦寬闊的公路上，一輛豪華的高級(jí)小轎車緊跟著一輛載滿貨物的大卡車。當(dāng)行駛到彎道時(shí)，大卡車突然來了個(gè)急剎，小轎車司機(jī)也趕忙剎車，但為時(shí)已晚。只聽到“咣”的一聲，小轎車的前擋板撞到大卡車的后擋板上，小轎車那光滑明亮的前擋板被撞癟了一大塊。這時(shí)，從小轎車?yán)镒呦乱粋€(gè)中年人，手里拿著一個(gè)不銹鋼的保溫瓶來到車前，打開瓶蓋，朝被撞癟的擋板上慢慢地倒些開水，癟下去的擋板漸漸地鼓了起來。不一會(huì)兒，奇跡出現(xiàn)了，被撞癟的擋板竟然恢復(fù)了原狀。中年人上了車，小轎車又行駛在寬闊的公路上。

美國(guó)科技人員從材料倉(cāng)庫(kù)中領(lǐng)取了一圈鈦鎳合金絲，他們把卷曲的鈦鎳合金絲拉直，當(dāng)把拉直的鉍鎳合金絲靠近火焰時(shí)，奇怪的事情發(fā)生了：合金絲好像有記憶力似的，又恢復(fù)到原來卷曲的形狀。這些合金為什么能記住自己原來的形狀呢？

科學(xué)上，把那些能夠記憶自己原來形狀的合金稱為形狀記憶合金。所謂形狀記憶合金，是指在一定溫度范圍內(nèi)有一定的形狀，且在其內(nèi)部具有與該形狀相適應(yīng)的一種特殊的可逆結(jié)構(gòu)。當(dāng)記憶合金受到強(qiáng)烈撞擊時(shí)，外力的強(qiáng)迫作用導(dǎo)致它的形狀發(fā)生變化。內(nèi)部的原子也被迫離開自己原來的位置，暫時(shí)遷移到鄰近的另一個(gè)位置上“安家落戶”。此時(shí)，合金內(nèi)部處于一種不穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。但若把產(chǎn)生形變的記憶合金加熱，由于合金內(nèi)部的原子獲得了恢復(fù)原來形狀所需要的能量，原子就會(huì)爭(zhēng)先恐后地退回原來的位置。因而變形的合金就又恢復(fù)了原狀。此時(shí)，合金內(nèi)部處于一種穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。由此可見，具有記憶能力的合金和它們的內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)系。

形狀記憶合金具有廣泛的用途。目前，形狀記憶合金被廣泛應(yīng)用于人造衛(wèi)星和宇宙飛船的天線、水暖系統(tǒng)、防火門和電路的自動(dòng)控制開關(guān)、機(jī)器人的肢體、飛機(jī)液壓系統(tǒng)的管道接頭和牙齒矯正等醫(yī)療材料。例如，科學(xué)家用鈦鎳合金制成機(jī)器人的肢體和手臂，這種合金會(huì)隨著溫度的變化，上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，顯得十分靈活，如同人的肢體一樣。

除鈦鎳合金具有記憶能力外，金鎘合金、銅鋁鎳合金等也具有類似的記憶能力。

【想一想】

人們利用形狀記憶合金做成鉚釘。用于鉚接有關(guān)材料。其制作和使用方法如下：先將形狀記憶合金加工成鉚釘。冷卻后將鉚釘頭加工成鉚釘桿身一樣粗細(xì)的圓棒，在低溫下插入需要鉚接的材料孔，然后對(duì)其略微加熱，鉚釘頭就恢復(fù)記憶，重新脹大，死死地咬住需要鉚接的材料。試問該過程發(fā)生的是物理變化還是化學(xué)變化？并說明理由。

責(zé)任編輯 彭德利