有記憶力的金屬

楊付勤

金屬也有“記憶力”，看了題目你可能感到奇怪。

有的冶金學(xué)家研究出了一種具有奇妙形狀的有“記憶”特性的合金，并把它做成了宇宙飛船的月面天線。飛船發(fā)射前，把龐大的天線折疊起來裝在飛船里，但是你得“告訴”它在什么狀況下張開。到了月球上以后，它就準(zhǔn)確無誤地把天線張開，順利完成任務(wù)。

這是怎么一回事呢？原來這種合金有這么一種獨(dú)特的性能：當(dāng)你在較高的溫度下把它加工成半球形的月面天線，它就牢牢“記”住這是它的“前身”；待它冷卻到較低的溫度，你又把它加工變形，即折疊起來，它又牢牢“記”住這是它的“現(xiàn)狀”。飛船在月球登陸以后，天線在太陽光的照射下達(dá)到一定溫度時(shí)，便自動(dòng)張開恢復(fù)“前身”的形狀。

這種合金就在“前身”和“現(xiàn)狀”兩個(gè)固定點(diǎn)之間活動(dòng)。任你反復(fù)加熱和變冷，它都牢牢“記”住自己在不同狀況下應(yīng)有的形狀。具有這種形狀反復(fù)“記憶”效應(yīng)的合金，稱為“形狀記憶合金”。

記憶合金之所以具有“記憶”能力，是因?yàn)樗哂幸环N內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的功能。這同我們通常所熟悉的彈簧，在外力的作用下被壓縮或伸長，當(dāng)外力去除后它能恢復(fù)原狀的性質(zhì)不同。記憶合金恢復(fù)原形的外界條件是溫度而不是力。使記憶合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的溫度并不是很高，只需加熱到幾十度就可以了。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)金屬鈦和鎳、鈦和鈮、鎳和鋁、銅和鋅等二十多種合金，都具有這種形狀“記憶”特性。目前發(fā)展得較快的是含鈦45%～5 0%、含鎳5 0%～5 5%的鈦鎳合金。

記憶合金誕生以后，不但在航天技術(shù)中得到應(yīng)用，而且受到各方面的重視。在現(xiàn)代化的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器上，記憶合金大顯身手，當(dāng)周圍環(huán)境溫度臨近著火點(diǎn)時(shí)，它就伸出“雙手”觸動(dòng)開關(guān)發(fā)出警報(bào)；如果把它做成水管閥門，它還能自動(dòng)打開。記憶合金還用在自動(dòng)化設(shè)備的聯(lián)鎖系統(tǒng)和去聯(lián)鎖系統(tǒng)上、跟蹤設(shè)備和熱控制傳動(dòng)設(shè)備上，以及利用廢熱轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能源技術(shù)上。

記憶合金具有這種特征，再加上它有很好的抗腐蝕性能，所以在醫(yī)學(xué)方面也獲得廣泛應(yīng)用，例如用于醫(yī)療手術(shù)中做骨骼人工夾板、架子等，當(dāng)它固定在骨骼上，你需要局部拉力或夾緊力時(shí)，只要稍微加熱就可達(dá)到目的；冷卻以后拉力很快又可消除。在矯形技術(shù)中，已把這種金屬作為一種很好的矯正手段，如用作脊椎矯正等。