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第50章 有智能的形状记忆的材料

我们已经认识了材料世界里的很多成员,不过要是问你,材料世界里谁最聪明,你知道吗?这里我们就带大家去拜访材料世界里的一位智者——形状记忆材料。

为什么说形状记忆材料聪明呢?因为它有别的材料所不具备的一种智能——记忆功能。20世纪60年代初,人们发现一种由钛镍组成的合金,有对自身形状记忆的功能。

为什么说它能记忆自身的形状呢?原来把这种合金丝在40摄氏度时做成某种弯曲的形状,再在室温下把它伸直,当温度又回升到40摄氏度的时候,它就又分毫不差地自动变为原来那种弯曲的形状了。

形状记忆材料的这种特殊功能引起了人们极大的兴趣,纷纷探索对它的应用。靠着这个特殊本领,形状记忆材料在医疗、航空航天等高科技领域内担负了许多十分独特的任务。

镍钛合金为什么能“记忆”自己在一定温度下的形状呢?这一特殊现象引起材料科学家们的极大兴趣。经过大量研究才知道,这和它的内部的组织在一定温度发生的相变有关。这种相变叫做“弹性马氏相变”。

什么叫相变呢?我们所见到的物质有气态、液态、固态三种状态,物质从一种状态变化到另一种状态,构成它的元素并没有改变,但元素的原子排列方式变化了,因此外在的物理状态和性质也变化了,这种变化就叫做“相变”。如果用水作例子,水在零摄氏度时就结成冰,在100摄氏度时就变成蒸汽,这叫相变。只要温度一到这两个温度,水就分别“记忆”起它在这两个温度下的状态,变成冰或蒸汽。形状记忆材料的相变就类似水的相变,但还要复杂得多。下一节我们还将以形状记忆金属为例,进一步解释材料能够记忆形状的原因。