20世紀70年代,世界材料科學中出現了一種具有“記憶”形狀功能的合金。如:鎳鈦、銀鎘、金鎘、銅鋅鋁的合金都有記憶功能。形狀記憶合金是一種頗為特別的金屬條,它極易被彎曲,我們把它放進盛著熱水的玻璃缸內,金屬條向前衝去;將它放入冷水裏,金屬條則恢複了原狀,這種就是形狀記憶合金。
形狀記憶合金的奇妙特性
形狀記憶合金的記憶功能,就是說它能“記住”自己的形狀。當它受到外力而變形後,隻要給予相應溫度,就能“故態萌發”。例如:一根螺旋狀高溫合金,經過高溫退火後,它的形狀處於螺旋狀態。在室溫下,即使用很大力氣把它強行拉直,但隻要把它加熱到一定的“變態溫度”時,這根合金仿佛記起了什麽似的,立即恢複到它原來的螺旋形態,就好像它記住了原來的形狀,所以人們管它叫形狀記憶合金。
形狀記憶合金可以分為單程記憶效應、雙程記憶效應、全程記憶效應三種。
形狀記憶合金大顯身手
形狀記憶合金一麵世,就為航空工業立了一功。美國F-14型飛機的液壓係統中,平均每架要用800個形狀記憶合金接頭。自1970年以來,美國海軍飛機上使用了幾十萬個這樣的管接頭,沒出現過一次失效的記錄。
如今,形狀記憶合金的應用研究取得了長足進步,其應用範圍涉及機械、電子、化工、宇航、能源和醫療等許多領域。
例如:全息機器人、毫米級超微型機械手、管接頭、天線、套環、接線柱等都可用記憶合金材料製作。
記憶合金材料可用於製造人造衛星天線。人造衛星上的天線比較龐大,那麽大的天線不便於用火箭發射升空,科學家們便利用記憶合金製造人造衛星天線。技術人員把衛星天線冷卻到一定溫度,然後折疊成一個小球用飛船帶到太空,由於太陽的照射,天線的溫度升高,於是天線就會恢複原來的形狀。形狀記憶合金的機器人的動作除溫度外不受任何環境條件的影響,可望在反應堆、加速器、太空實驗室等高技術領域大顯身手。最初,前蘇聯的宇宙飛船上的傳感器重達140千克,而不久前美國用記憶合金紙做的傳感器隻有0.5千克,僅為前蘇聯的3%。
用記憶合金也可以代替炸藥開山修路,日本用鎳鈦合金裝入鑿開的山洞中,然後往合金的孔裏加熱,使合金棒膨脹,就完成了爆破工程,這種方法既環保又省力。
在水壺上裝有記憶彈簧,在水開時記憶彈簧可以自動關電。
記憶合金還可以應用在集成電路的焊接、管道中的自動關閉、機器人的柔軟四肢、冷熱器的自動關閉窗等。
記憶合金在臨床醫療領域內有著廣泛的應用,例如人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類腔內支架、栓塞器、心髒修補器、血栓過濾器、避孕器、心髒修補元件、人造腎髒用微型泵、腦動脈瘤夾、接骨板、髓內針、止鼾器、介入導絲和手術縫合線等等,記憶合金在現代醫療中正扮演著不可替代的角色。
記憶合金目前已發展到幾十種,在航空、軍事、工業、農業、醫療等領域有著廣泛的用途,而且發展趨勢十分可觀,它將大展宏圖,造福於人類。