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則，擁有“記憶”效應的合金。這種合金在外力作用下會產生變形，當把外力去掉，在一定的溫度條件下，能恢復原來的形狀。由于它具有百萬次以上的恢復功能，因此叫做“記憶合金”。

形狀記憶合金的應用 在機械電子產品中的應用

1970年美國用形狀記憶合金制作 F-14戰斗上的低溫配合連接器，隨后有數以百萬以上的連件的應用。形狀記憶合金作為低溫配合連接在飛機的液壓系統中及體積較小的石油、石化、電工業產品中應用。另一種連接件的形狀是焊接的網狀金屬絲，用于制造導體的金屬絲編織層的安全接頭。這種接件已經用于密封裝置、電氣連接裝置、電子工程機械裝置，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閉快門的彈簧，用于保護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

在航空航天工業中的應用

形狀記憶合金已應用到航空和太空裝置。如用在軍用飛機的液壓系統中的低溫配合連接件，歐洲和美國正在研制用于直升飛機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，這樣很容易運上月球，太陽的強烈的輻射使它恢復原來的形狀，按照需求向地球發回寶貴的宇宙信息。

在生物醫療方面的應用

用于醫學領域的TiNi形狀記憶合金，除了利用其形狀記憶效應或超彈性外，還應滿足化學和生物學等方面的要求，即良好的生物相容性。TiNi可與生物體形成穩定的鈍化膜。在醫學上TiNi合金主要應用有：

（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，即使應變高達10%也不會產生塑性變形，而且應力誘發馬氏體相變（stress-induced martensite）使彈性模量呈現非線型特性，即應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張元件等。同時，它正被廣泛應用于口腔科、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原樣。

形狀記憶環抱接骨板

記憶合金聚髕爪治療髕骨骨折

TiNi記憶合金呼吸道支架

在日常生活中的應用

在家庭生活中，已開發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用。過去使用不銹鋼天線，由于彎曲常常出現損壞問題。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。