1、形状记忆合金及其应用20世纪60年代初，美国马里兰州海军军械研究所的科学家比勒，用镍钛合金丝做试验。这些合金丝弯弯曲曲，为了使用方便，他把这些合金丝弄直了。但是，当他无意中把合金丝靠近火的时候，奇迹发生了：已经弄直的合金丝居然完全恢复了它们原来弯弯曲曲的形状。形状记忆合金之所以具有“记忆智能”，是因为它们都有自己特定的转变温度。以镍钛合金来说，它的转变温度在40左右，在40以上时它很坚硬，强度也很高；在40以下时，它相当软，强度低，可以方便地做成各种形状。这样当我们需要它“记住”某种形状时，可以先把它做成那种形状，进行“热处理”，让它牢牢记住。在转变温度以下它很软，可以随意变形，若要它恢复原形，只要加热到转变温度以上就行了。人们已经发现了几十种形状记忆合金，大多数含镍元素。形状记忆合金一面世，就为航空工业立了一功。美国F14型飞机的液压系统中，平均每架要用800个形状记忆合金接头。自1970年以来，美国海军飞机上使用了几十万个这样的管接头，没出现过一次失效的记录。用形状记忆合金做管接头的办法是：先在转变温度以上，把镍钛合金管接头按密封要求尺寸进行加工，使它的内径比所要连接管子的外径小4

2、；然后，在液氮低温下将管接头直径扩大，使它的内径比所要连接管子的外径稍大点（大4），并把两根要连接的管子从两端对准插入接头；最后，当管子处于工作状态，温度回升到转变温度以上，镍钛合金发挥形状记忆效应，管接头自动收缩，管径变细，恢复到第一次加工的尺寸，它就把两根管子紧紧地连到一起。管接头除了做管接头外，这种具有“热收缩”性能的形状记忆合金，还被用来做其他形状复杂的接头、联轴节、连接鞘、紧固件、夹具、定位器、止动器、电路连接器以及记忆铆钉等。形状记忆合金被用作人造卫星或宇宙飞船上的半球形的网状自展天线（直径254毫米）。先把天线在低温下折叠成50毫米的一小团，放在卫星或飞船里，发射或升空后，太阳的热量使它从发射的折叠状态展开成半球形的工作状况。半球形的网状天线我们可把形状记忆合金做成温度传感开关元件，用于恒温箱、住宅暖气设备、汽车风扇的离合器和冷化器、温室窗户、防火门报警装置，重复几十万次，动作却毫不走样。美国用镍钛合金制作工业控制仪表中记录笔和指针的驱动机构；日本用它做微型生物机器人。现在正在研究镍钛合金温差热机，只要10左右的温差就能推动热机工作，一旦投入使用，将给我们提供无穷无尽的廉

3、价、清洁、安全的能源。此外，镍钛形状记忆合金还可用于制造牙齿的矫正器、避孕器、凝血过滤器。医疗上它还被用来制作脑动脉瘤手术夹钳、人造心脏瓣膜、脊椎矫正器、骨折部位的定位夹具等，给病人带来福音。若将“记忆金属”的“记忆温度”调到体温范围，用它生产妇女文胸托垫，平时柔软如丝，戴上后遇热就会挺起来。用它做成“金属食道支架”，能在患者喉部膨胀成新的食道，必要时只要向食道里加冰块，“食道”又会遇冷收缩，从而可轻易取出。形状记忆合金的应用形状记忆合金可以广泛用于管路接头，窗自动开闭，卫星天线，人类牙齿和骨胳的整形，温度开关，安全保护（如汽车雾灯的保护）等方面。近年来，形状记忆合金的应用开发被科技界广为关注，并不断拓宽其应用领域。发动机：美国人奇韦·班克斯根据形状记忆合金的功能，成功地开发出一台发动机，这是一台可以作水平旋转的轮子和两个水槽组成的奇特的发动机。形状记忆合金丝制成U形，它的一端固定在轮子的辐条上，另一端可以在传动杆上滑动，两个水槽位于轮子的下方，一个盛有约50摄氏度的温水，另一个盛有约25摄氏度的冷水，当U形的形状记忆合金丝从冷水进入热水时，它就凭着记忆突然弹开，弹力的一部分

4、可驱动轮子转动，轮子以每分钟60至80转的转速，输出了023瓦的功率对外界做功。当弹开伸直的合金丝回到冷水时，它凭着记忆又弯曲起来，从而回复到原先的U形的形状。班克斯的这项小小的发明，立即引起国际科技界的极大震动，被命名为“班克斯热机”。这种发动机不要燃料，也不耗费电力，仅仅需要相关几十度的水。且其工作全过程既不排放废液又不消耗能源，后来，班克斯又制成了一台20瓦的形状记忆合金热机。当今世界上至少有上百个实验室，正在悄悄地甚至严加保密地进行着形状记忆合金热机的研究，专家们预言，今后完全有可能制出几百千瓦甚至几万千瓦的形状记忆合金热机，届时世界的能源结构，也许因此而改变。风向传感器：空调机工作时，因为热空气轻，所以热风容易朝上运动，因此，若使热风吹出方向朝下，那么从头到脚都会感到温暖，可是当风的温度低于人的体温时，人体会感到不舒服的凉风，这时应使风吹出的方向呈水平方向，吹不到人体上，以往是利用热敏电阻器检测温度，用微机、马达驱动系统控制风向。利用形记忆合金（NiTi）可以置换上述控制系统。其优点为：（1）形状记忆合金的迟滞甚小，仅为115摄氏度，因此，具有高响应性，而旧式的结构迟滞很大，

5、一般可达到2030摄氏度。（2）形状记忆合金可兼作传感器和驱动源，因此，部件数量少，体积小，出故障的几率小。（3）不用电源驱动，可以节能。（4）无马达等驱动噪声。风量传感器：风量传感器与风向传感器相互组合，那么就可以从体感和温度分布两个方面追求高质量的空调效果，利用温度传感器检测温度，当喷出品温度高时，加大风量，迅速使室内温度分布均匀，而当喷出口温度低时，抑制风量，给人一种自然风的体感。以往的空调机一般是利用手动法转换风量，因此，在室内温度分布均匀性、舒适性、变换速率等指标上很难达到最佳效果，新型的空调机可以使用形状记忆合金风量传感器，它可以根据喷出温度自动切换室内送风机的风量，以改善舒适性，提高温度变化速率，实现了自动控制。可变路标：可变路标是利用形状记忆合金可以使传感器与执行器成为一体而研制的。它利用形状记忆合金制作的弹簧随着温度的变化显示某些文字，例如在冬季摄氏度以下时，自动显示“结冰路滑”，在夏季显示“注意车速”等字样。此种路标没有任何电子无件，也不需要电源，但可以根据温度的变化自动变换路标，可谓方便省事。 自动换气扇：它根据室内温度差，可以自动开闭通风窗子，它不需要电源，也不需要维修，特别是在火车车厢、高大厂房等方面大有用武之地。健美用品：近年来，国外已采用形状记忆合金材料制作文胸、乳罩等，以往的一些妇女健美用品由于运输或洗涤而发生变形，无法修复，而采用形状记忆合金制作的健美用品，即使发生变形，可是一接触了身体，由于体温的的作用，就可以自动地恢复原来的形状，类似的产品还有人造牙齿、眼镜等。可变形服装：暑热难当、挥汗如雨之际，如果你的衬衣居然善解人意地自动把袖子卷起来让你凉快一下，是不是一件很酷的事情？意大利一家公司新近就用形状记忆合金纤维造出了一件这样的衬衫。 据报道，这种衬衣使用镍钛记忆合金纤维和尼龙混织而成，比例为五根尼龙丝配一根镍钛合金丝。在周围温度升高时，这件衬衣的袖子会立即自动卷起。据称，这件衬衣还不怕 起皱，即使揉成乱糟糟的一团，用电吹风吹一下，马上就能复原，甚至人的体温也可以自动把它“熨平”。此外，它还可水洗、不易引起皮肤过敏。但由于含有合金纤维，衣服不可避免地带着一些金属特有的灰色。鉴于这件衬衣样品的制作成本高达2500英镑，爱好追逐时尚的消费者在短期内不太可能在服装店里见到它。 4 / 4

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