形狀記憶合金的原理

【專家解說】：　　一般認為，記憶合金由復(fù)雜的菱形晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成簡單的立方晶體結(jié)構(gòu)時，就會發(fā)生形狀恢復(fù)的記憶。而當(dāng)記憶合金恢復(fù)原形時伴隨產(chǎn)生極大的力，鎳鈦諾合金高達 60公斤平方毫米，遠比最初變形時加的力大。一般說來，可達原變形的十倍，這就意味著輸出的能量比輸入的能量大得多?？茖W(xué)家對此無法解釋，物理學(xué)家羅沙爾說：“熱力學(xué)定律一點沒有錯的地方，但這些定律就是不適合于鎳鈦諾……”。 【記憶合金的成分】
　　記憶合金的特性是50年代初期被發(fā)現(xiàn)的，金鎘、銦鉈合金都有這種特性。 【記憶合金的應(yīng)用】
　　記憶合金已用于管道結(jié)合和自動化控制方面，用記憶合金制成套管可以代替焊接，方法是在低溫時將管端內(nèi)全擴大約 4％，裝配時套接一起，一經(jīng)加熱，套管收縮恢復(fù)原形，形成緊密的接合。美國海軍飛機的液壓系統(tǒng)使用了10萬個這種接頭，多年來從未發(fā)生漏油和破損。船艦和海底油田管道損壞，用記憶合金配件修復(fù)起來，十分方便。在一些施工不便的部位，用記憶合金制成銷釘，裝入孔內(nèi)加熱，其尾端自動分開卷曲，形成單面裝配件。
　　記憶合金特別適合于熱機械和恒溫自動控制，已制成室溫自動開閉臂，能在陽光照耀的白天打開通風(fēng)窗，晚間室溫下降時自動關(guān)閉。記憶合金熱機的設(shè)計方案也不少，它們都能在具有低溫差的兩種介質(zhì)間工作，從而為利用工業(yè)冷卻水、核反應(yīng)堆余熱、海洋溫差和太陽能開辟了新途徑?，F(xiàn)在普遍存在的問題是效率不高，只有 4％～6％，有待于進一步改進。
　　記憶合金在醫(yī)療上的應(yīng)用也很引人注目。例如接骨用的骨板，不但能將兩段斷骨固定，而且在恢復(fù)原形狀的過程中產(chǎn)生壓縮力，迫使斷骨接合在一起。齒科用的矯齒絲，結(jié)扎腦動脈瘤和輸精管的長夾，脊柱矯直用的支板等，都是在植入人體內(nèi)后靠體溫的作用啟動，血栓濾器也是一種記憶合金新產(chǎn)品。被拉直的濾器植入靜脈后，會逐漸恢復(fù)成網(wǎng)狀，從而阻止 95％的凝血塊流向心臟和肺部。 人工心臟是一種結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的臟器，用記憶合金制成的肌纖維與彈性體薄膜心室相配合，可以模仿心室收縮運動。現(xiàn)在泵送水已取得成功。
　　由于記憶合金是一種“有生命的合金”，利用它在一定溫度下形狀的變化，就可以設(shè)計出形形色色的自控器件，它的用途正在不斷擴大。
　　
　　記憶合金是一種原子排列很有規(guī)則、體積變?yōu)樾∮?.5%的馬氏體相變合金。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"。當(dāng)然它不可能像人類大腦思維記憶，更準(zhǔn)確地說應(yīng)該稱之為"記憶形狀的合金"。此外，記憶合金還具有無磁性、耐磨耐蝕、無毒性的優(yōu)點，因此應(yīng)用十分廣泛。