神奇的“形狀記憶合金”

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神奇的“形狀記憶合金”

什么是形狀記憶合金？

形狀記憶合金是一種原子排列很有規(guī)則，擁有“記憶”效應(yīng)的合金。這種合金在外力作用下會產(chǎn)生變形，當(dāng)把外力去掉，在一定的溫度條件下，能恢復(fù)原來的形狀。由于它具有百萬次以上的恢復(fù)功能，因此叫做“記憶合金”。

形狀記憶合金的應(yīng)用 在機(jī)械電子產(chǎn)品中的應(yīng)用

1970年美國用形狀記憶合金制作 F-14戰(zhàn)斗上的低溫配合連接器，隨后有數(shù)以百萬以上的連件的應(yīng)用。形狀記憶合金作為低溫配合連接在飛機(jī)的液壓系統(tǒng)中及體積較小的石油、石化、電工業(yè)產(chǎn)品中應(yīng)用。另一種連接件的形狀是焊接的網(wǎng)狀金屬絲，用于制造導(dǎo)體的金屬絲編織層的安全接頭。這種接件已經(jīng)用于密封裝置、電氣連接裝置、電子工程機(jī)械裝置，并能在-65～300℃可靠地工作。

將形狀記憶合金制作成一個可打開和關(guān)閉快門的彈簧，用于保護(hù)霧燈免于飛行碎片的擊壞。用于制造精密儀器或精密車床，一旦由于震動、碰撞等原因變形，只需加熱即可排除故障。

形狀記憶合金在太空自然恢復(fù)原狀

記憶合金彈簧

鎳鈦合金記憶絲

鎳鈦記憶合金溫控彈簧

在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用

形狀記憶合金已應(yīng)用到航空和太空裝置。如用在軍用飛機(jī)的液壓系統(tǒng)中的低溫配合連接件，歐洲和美國正在研制用于直升飛機(jī)的智能水平旋翼中的形狀記憶合金材料。

還可用于制造探索宇宙奧秘的月球天線，人們利用形狀記憶合金在高溫環(huán)境下制做好天線，再在低溫下把它壓縮成一個小鐵球，使它的體積縮小到原來的千分之一，這樣很容易運(yùn)上月球，太陽的強(qiáng)烈的輻射使它恢復(fù)原來的形狀，按照需求向地球發(fā)回寶貴的宇宙信息。

在生物醫(yī)療方面的應(yīng)用

用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的TiNi形狀記憶合金，除了利用其形狀記憶效應(yīng)或超彈性外，還應(yīng)滿足化學(xué)和生物學(xué)等方面的要求，即良好的生物相容性。TiNi可與生物體形成穩(wěn)定的鈍化膜。在醫(yī)學(xué)上TiNi合金主要應(yīng)用有：

（1）牙齒矯形絲

用超彈性TiNi合金絲和不銹鋼絲制作牙齒矯正絲，二者相比，超彈性TiNi合金絲更加適宜。用TiNi合金作牙齒矯形絲，即使應(yīng)變高達(dá)10%也不會產(chǎn)生塑性變形，而且應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變（stress-induced martensite）使彈性模量呈現(xiàn)非線型特性，即應(yīng)變增大時矯正力波動很少。這種材料不僅操作簡單，療效好，也可減輕患者不適感。

（2）脊柱側(cè)彎矯形

外科中用TiNi形狀記憶合金制做各種骨連接器、血管夾、凝血濾器以及血管擴(kuò)張?jiān)?。同時，它正被廣泛應(yīng)用于口腔科、骨科、心血管科、胸外科、肝膽科、泌尿科、婦科等。

鈦合金記憶眼鏡框

該勺子由記憶合金鎳鈦諾制成，當(dāng)勺子被放到熱水中時，勺柄就會自動彎折成90度角。這樣一來，喝湯、喝咖啡也就更方便了。用完之后只需讓勺子自然冷卻即可恢復(fù)原樣。

形狀記憶環(huán)抱接骨板

記憶合金聚髕爪治療髕骨骨折

TiNi記憶合金呼吸道支架

在日常生活中的應(yīng)用

在家庭生活中，已開發(fā)的形狀記憶閥可用來防止洗滌槽中、浴盆和浴室的熱水意外燙傷。由于TiNi合金所具有的柔韌性，使它們廣泛用于改變眼鏡時尚界。用超彈性Ti-Ni合金絲做眼鏡框架，即使鏡片熱膨脹，該形狀記憶合金絲也能靠超彈性的恒定力夾牢鏡片。這些超彈性合金制造的眼鏡框架的變形能力很大，而普通的眼鏡框則不能做到。使用超彈性TiNi金屬絲做蜂窩狀電話天線是形狀記憶合金的另一個應(yīng)用。過去使用不銹鋼天線，由于彎曲常常出現(xiàn)損壞問題。TiNi形狀記憶合金絲移動電話天線具有高抗破壞性，受到人們普遍歡迎。