形状记忆合金

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所属分类:科学故事
摘要

1961年,美国海军研究所的一个研究小组领取了一批弯弯曲曲的镍钛合金丝,人们把它们一根根拉直以便使用。但当它们偶然接近火时,又恢复了原来的弯曲状态。人们经过研究,搞清了这是材料的一种新效应——形状记忆效应。后来人们又发现了金镉合金、铜铝镍合金、铜锌合金、铜锡合金等都具有记忆效应。为什么会出现形状记忆效应呢?原来每种形状记忆合金都具有一定的转变温度。在转变温度以上,金属晶体结构是稳定的;在转变温度以下,晶体处于不稳定结构状态,一旦加热升温到转变温度以上,金属晶体就会回到稳定

  1961年,美国海军研究所的一个研究小组领取了一批弯弯曲曲的镍钛合金丝,人们把它们一根根拉直以便使用。但当它们偶然接近火时,又恢复了原来的弯曲状态。人们经过研究,搞清了这是材料的一种新效应——形状记忆效应。后来人们又发现了金镉合金、铜铝镍合金、铜锌合金、铜锡合金等都具有记忆效应。

  为什么会出现形状记忆效应呢?原来每种形状记忆合金都具有一定的转变温度。在转变温度以上,金属晶体结构是稳定的;在转变温度以下,晶体处于不稳定结构状态,一旦加热升温到转变温度以上,金属晶体就会回到稳定结构状态时的形状。

  形状记忆合金可以100%恢复形状,并且反复变形500万次,也不会产生疲劳断裂,因而具有许多奇妙的用途。

  为了在月球上收集资料,人们需要有一架像大伞似的天线。而宇宙飞船的空间有限,怎样才能把它带上天呢?可以用形状记忆合金做成天线,然后在其转变温度以下叠成一个小球团,带到月球上后,经太阳光加热升温,它就会像荷花一样徐徐展开成天线。多棒呀!

  用形状记忆合金的制成玩具,即使不小心弄变形了,只要用火一烤,它就会恢复原状。如果用形状记忆合金制造人造关节、人造骨骼等,即使发生了变形,只要用火一烤就能恢复原状,而不用去找医生了。

  还有一种设想是用形状记忆合金制造新型发动机:先让合金记住线圈的形状,在常温下把它制成电线,把这条电线接在大小不同的两个圆盘上,在圆盘的一侧加热水,另一侧加冷水。浸在热水中的合金要恢复线圈状,就要收缩,于是带动圆盘旋转,把热能直接变成机械能,并且水越热,旋转的次数就越多。用这种方法可以利用工厂、发电厂的废热水来做功,因而前景广阔。

  形状记忆合金开发利用面临的难题是:价格高,加工难。如果未来的研究解决了这些问题,许多奇妙的产品就会出现在我们面前。

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