|
| |
| 德科學(xué)家發(fā)明可變形千萬次的超強形狀記憶合金 |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時間：2015-06-01 10:08:58 瀏覽次數(shù)： |
|
| |
 （中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）德國基爾大學(xué)研究人員新發(fā)明了一種鎳鈦銅記憶合金，其變形次數(shù)可以達到千萬次不會斷裂，而通常合金材料變形幾千次就會斷裂。這一新材料在微電子和光學(xué)器件、傳感器、醫(yī)療器件等眾多領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。
科學(xué)家早在上世紀60年代就發(fā)明了鎳鈦記憶合金，這種合金在受熱和冷卻時會變形，并很快會恢復(fù)到最初機械加工時確定的形狀。我們熟悉的大多數(shù)合金在兩種晶格狀態(tài)下轉(zhuǎn)變幾千次，就會出現(xiàn)裂紋甚至斷裂，德國基爾大學(xué)專家匡特在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的論文中解釋說，這是因為在金屬高溫相（奧氏體）會出現(xiàn)越來越多的低溫相（馬氏體）晶體結(jié)構(gòu)，兩相之間的轉(zhuǎn)換不完全會導(dǎo)致合金斷裂。
匡特領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)明的記憶合金單元是由54個鈦原子、34個鎳原子以及12個銅原子組成，研究人員在22攝氏度至87攝氏度下，通過高倍電子顯微鏡和X光射線檢測發(fā)現(xiàn)，這種成分組成的記憶合金可以經(jīng)受千萬次的變形而不會出現(xiàn)裂紋。研究人員在顯微鏡下還能看到馬氏體完全轉(zhuǎn)化為奧氏體時，兩個鈦原子和銅原子在晶格中沉積，鈦原子和銅原子的沉積，構(gòu)成了晶體在兩個相中的基本結(jié)構(gòu)，他們稱這種現(xiàn)象為外延生長。
美國明尼蘇達大學(xué)專家詹姆斯兩年前發(fā)明的一種鋅金銅記憶合金也有類似的特性，這種合金可以經(jīng)受16000次冷熱變形不會產(chǎn)生裂紋。當(dāng)年詹姆斯研究小組的這項發(fā)明被刊登在《自然》雜志上。
《科學(xué)》雜志評價認為，德國基爾大學(xué)的這項發(fā)明大大拓寬了記憶合金的應(yīng)用領(lǐng)域，電磁耦合器、溫度傳感器、微電子和光學(xué)器件、信息存儲介質(zhì)，以及醫(yī)療領(lǐng)域中的人工心臟瓣膜等都有廣泛應(yīng)用潛力。另外，還可以利用這種記憶合金將外界和環(huán)境中的熱能轉(zhuǎn)化為電能，或開發(fā)新的冷卻單元。
小知識：
形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)（shape memory effect），以記憶合金制成的彈簧為例，把這種彈簧放在熱水中，彈簧的長度立即伸長，再放到冷水中，它會立即恢復(fù)原狀。利用形狀記憶合金彈簧可以控制浴室水管的水溫：在熱水溫度過高時通過"記憶"功能，調(diào)節(jié)或關(guān)閉供水管道，避免燙傷。也可以制作成消防報警裝置及電器設(shè)備的保安裝置。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時,記憶合金制成的彈簧發(fā)生形變，啟動消防報警裝置，達到報警的目的。還可以把用記憶合金制成的彈簧放在暖氣的閥門內(nèi)，用以保持暖房的溫度，當(dāng)溫度過低或過高時，自動開啟或關(guān)閉暖氣的閥門。形狀記憶合金的形狀記憶效應(yīng)還廣泛應(yīng)用于各類溫度傳感器觸發(fā)器中。
形狀記憶合金另一種重要性質(zhì)是偽彈性（pseudoelasticity，又稱超彈性，superelasticity），表現(xiàn)為在外力作用下，形狀記憶合金具有比一般金屬大的多的變形恢復(fù)能力，即加載過程中產(chǎn)生的大應(yīng)變會隨著卸載而恢復(fù) 。這一性能在醫(yī)學(xué)和建筑減震以及日常生活方面得到了普遍應(yīng)用。例如前面提到的人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器等。用形狀記憶合金制造的眼鏡架，可以承受比普通材料大得多的變形而不發(fā)生破壞（并不是應(yīng)用形狀記憶效應(yīng)，發(fā)生變形后再加熱而恢復(fù)）。
?歡迎進入【粉體論壇】
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
|
