形状记忆合金，超级神奇的功能材料！
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形状记忆合金（shapememory alloys，SMA）顾名思义，是拥有“记忆”效应的合金材料，能够记忆其初始形状，而且同时具有传感和驱动功能，是一种智能材料。
&&& 金属是一类古老的材料。早在6000多年前，人类就发现并使用了金属铜。到公元前五世纪，中国已经大量炼铁和使用铁器。提及一般的金属材料，如金、银、铜、铁、铝&&等等，大都耳熟能详，如数家珍。但是，你听说过有&记忆&本领的金属材料&&形状记忆合金吗？传统观念认为，只有人和某些动物才有&记忆&的能力，非生物是不可能有这种能力的。难道合金也会和人一样具有记忆能力吗？***是肯定的，形状记忆合金就是这样一类具有神奇&记忆&本领的新型功能材料。
&&& 形状记忆合金镜框
&&& 一、形状记忆合金简介
&&& 形状记忆合金（shapememory alloys，SMA）顾名思义，是拥有&记忆&效应的合金材料，能够记忆其初始形状，而且同时具有传感和驱动功能，是一种智能材料。
&&& 金属也会&记忆&！
&&& 形状记忆合金的优异性能
&&& 相关政策解读
&&& 新材料产业&十二五&规划指出，加强基础材料研究，开发智能材料与结构制备加工技术，发展形状记忆合金、应变电阻合金、磁致伸缩材料、智能高分子材料和磁流变液体材料等。
&&& 国家&十三五&规划纲要提出：要大力发展形状记忆合金、自修复材料等智能材料，石墨烯、超材料等纳米功能材料，磷化锢、碳化硅等下一代半导体材料。
&&& 形状记忆效应
&&& 形状记忆效应可分为三种：
&&& （a）单程记忆效应；
&&& （b）双程记忆效应；
&&& （c）全程记忆效应。
&&& 目前，已成功开发的形状记忆合金有钛镍基形状记忆合金、铜基形状记忆台金、铁基形状记忆合金。
&&& 二、形状记忆合金原理
&&& 合金在单项外力作用下，其中马氏侧顺应力方向发生再取向，造成马氏体的择优取向。当大部分的马氏体都采取个~取向时，整个材料在宏观上表现为形变。
&&& 将变形马氏体加热到As点以上，马氏体发生逆转变。当自适应马氏体片群中不同变体存在强的力学偶时，形成单一位向的母相倾向更大。逆转变完成后，便完全恢复了母相的晶体，宏观性变也完全恢复。
&&& 三、发展历程
&&& ①1932年
&&& 瑞典化学家奥兰德首次发现了在金镐（AuCd）合金中存在金属相变，合金的形状被改变后加热到高温能恢复到初始形状，即&记忆&效应。
&&& ②1962年
&&& 美国海军武器实验室成功研制出了廉价、力学性能优异且具有优良的形状记忆效应的镍铁（NiTi）合金。
&&& ③1969年
&&& Raychem公司研发的形状记忆合金智能管接头被美国Grumman航空公司广泛应用于F-4喷气战斗机。
&&& ④1971年
&&& 1971年George B. Andrease将Ni-Ti合金用于医疗器械领域用作口腔正畸丝材。
&&& ⑤20世纪90年代
&&& 形状记忆合金的发展和应用领域迅速扩大，在医疗、航天、航空和汽车行业开发应用的形状记忆合金专利和产品显著增加，形状记忆合金相关制品的市场规模也在逐年扩大。
&&& 四、形状记忆合金应用
&&& 五、形状记忆合金专利概况
&&& 利用Scopes和美国专利商标局搜索引擎搜索形状记忆合金及其它记忆材料获得专利分析结果表明，到2019年形状记忆合金及记忆材料相关领域US专利数将超过25000件，生物医药领域的专利占比接近60%。
&&& 六、形状记忆合金论文概况
&&& 利用Scopes和美国专利商标局搜索引擎搜索形状记忆合金及其它记忆材料获得的文章分析结果表明，到2019年形状记忆合金及记忆材料相关领域论文数将超过30000篇。生物医药领域的专利占比在6%左右。
&&& 七、智能材料全球市场概况
&&& 根据BBC对全球智能材料市场的研究分删反告表明，2010年智能材料市场规模约为19.8亿美元，2011年约为22亿美元，预计2016年将会达到40亿美元。
&&& 其中最大市场是驱动器和电机，2010年的销售额为10.8亿美元（占总市场份额的55%），到2016年市场份额将会达到25.4亿美元（约64%的市场份额），而在结构领域的应用份额将会提高到8.5%。
&&& 八、国内知名企业与研究机构
&&& 国内知名企业
&&& 主要研究机构
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责任编辑：刘洋
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4096次点击 10:45:08现场就餐的市民挤爆大门，场面极为混乱。
老人以拿钱给儿子为由，要儿子回家详谈养老。
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　　图片描述：混合相位可以在辅酶的帮助下实现，Chluba开发的材料证实了这一点。这些结构没有能量和压力。这些微型结构可以轻易重组，这一点给Chluba发现的合金带来了卓越的重复性。图片来源：Xian Chen and Richard James
　　德国基尔大学（University of Kiel）和美国马里兰大学（University of Maryland）组成的科研团队研制出了一种形状记忆合金，该材料能被弯曲并弹回原始形状，这个过程最多可重复1千万次。他们在Science上发表了这项研究，论文描述了他们提出这个合金的过程，以及合金应用广泛的理由。明尼苏达大学（University of Minnesota）的Richard James也为本项研究作出了重要贡献。
　　形状记忆合金这个名称来自于它能够弯曲然后自动变回原始形状这一独特的性质。这样的金属能通过物理弯曲或加热变形。目前为止，这种合金最多只能重复使用几千次。科学家想大幅提高它的重复性，这样它就能造出持久性更好的设备，例如人造主动脉瓣或是制冷设备中液体的代替品。然而虽然科学家们做出了很多努力，这个目标还尚未实现。
　　团队承认他们的发现主要靠运气。当时他们在尝试不同的混合物，他们给现存的镍铜钛合金中加入了少量的钴，然后发现了这个重复性极强的合金。因为以前这种合金并不存在，所以没有方法可以测试它的持久性。他们设计了两种测试设备，一种快速地反复弯曲并让它回位，另一种加热并冷却。两种设备都要运行数周才能重复1千万次。
　　这种新型合金的高重复性原因还不得而知，但研究人员怀疑这与它转换晶形的特质有关。它的转换过程不会产生分子结，但多数合金会因为这个产生缺陷并导致回位失败。（科学之家，译审：F Ma）
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******：86-10-
***邮箱：记忆金属_百度百科
记忆金属具有复原性，用其做的眼镜不易损坏
记忆金属何为记忆金属
记忆金属又叫。
上个世纪70年代，世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。记忆合金是一种颇为特别的金属条，它极易被弯曲，我们把它放进盛着热水的玻璃缸内，金属条向前冲去；将它放入冷水里，金属条则恢复了原状。在盛着凉水的玻璃缸里，拉长一个弹簧，把弹簧放入热水中时，弹簧又自动的收拢了。凉水中弹簧恢复了它的原状，而在热水中，则会收缩，弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩，收缩再拉开。这些都由一种有记忆力的智能金属做成的，它的微观结构有两种相对稳定的状态，在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状，在较低的温度下合金可以被，但若对它重新加热，它会记起它原来的形状，而变回去。这种材料就叫做记忆金属（memory metal）。它主要是材料。例如，一根螺旋状，经过高温退火后，它的形状处于螺旋状态。在室温下，即使用很大力气把它强行拉直，但只要把它加热到一定的“变态温度”时，这根合金仿佛记起了什么似的，立即恢复到它原来的螺旋形态。这是怎么回事？难道合金也具有人类那样的记忆力？
原来不是那么回事！这只是利用某些合金在固态时其晶体结构随温度发生变化的规律而已。例如，镍-钛合金在40℃以上和40℃以下的晶体结构是不同的，但温度在40℃上下变化时，合金就会收缩或膨胀，使得它的形态发生变化。这里，40℃就是镍-钛记忆合金的“变态温度”。各种合金都有自己的变态温度。上述那种高温合金的变态温度很高。在高温时它被做成螺旋状而处于稳定状态。在室温下强行把它拉直时，它却处于不稳定状态，因此，只要把它加热到变态温度，它就立即恢复到原来处于稳定状态的螺旋形状了。
记忆金属特点
1.弯曲量大，塑性高
2.在记忆温度以上恢复以前形状。
3.物理特性：当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化。
记忆金属机制
形状记忆合金的高温相具有较高的结构对称性，通常为有序立方结构。在Ms温度以下,单一取向的高温相转变成具有不同取向的马氏体变体。当在Ms温度以下使这种材料变形以制成元件时，材料内与应力方向处于不利地位的马氏体变体不断消减；处于有利地位的则不断生长。最后转变成具有单一取向的有序马氏体的元件。如再度加热到As点以上，这种对称性低的、单一取向的马氏体发生逆转变时，又形成先前的单一取向的高温相。对应于这种微观结构的可逆性转变，便恢复了材料在高温时的宏观形状，这就是所谓的单程形状记忆。经过某种工艺处理的记忆元件，冷却到Ms以下时,可恢复到低温时的形状,则称为双程形状记忆效应
记忆金属发现历程
早在1951年美国人在一次试验中偶然发现了金-镉合金有形状记忆特性，当时并未引起重视，
1953年又在铟-铊合金发现这类效应，
1963年发现镍-钛合金具有形状记忆特性后，掀起了这类合金研究的热潮，并产生了多种实用化的新思想，新的形状记忆合金应运而生，后来还发现了具有双向记忆效应，即铆钉如用双向记忆合金制作时，把铆好的铆钉重新降温后，铆钉又会变直，
记忆金属分类
形状记忆合金可以分为三种：
（1）单程记忆效应
形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。
（2）双程记忆效应
某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。
（3）全程记忆效应
加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。
目前已开发成功的形状记忆合金有TiNi基形状记忆合金、铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金等。
最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了材料科学界与工业界的重视。到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。几十年来，有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题，并为此召开了多次专题讨论会，不断丰富和完善了马氏体相变理论。在理论研究不断深入的同时，形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步，其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。
记忆金属具体应用
记忆金属工业应用
（1）利用单程形状记忆效应的单向形状恢复。如管接头、天线、套环等。
（2）外因性双向记忆恢复。即利用单程形状记忆效应并借助外力随温度升降做反复动作，如热敏元件、机器人、接线柱等。
（3）内因性双向记忆恢复。即利用双程记忆效应随温度升降做反复动作，如热机、热敏元件等。但这类应用记忆衰减快、可靠性差，不常用。
（4）超弹性的应用。如弹簧、接线柱、眼镜架，自力式温控开关等。
记忆金属医学应用
TiNi合金的生物相容性很好，利用其形状记忆效应和超弹性的医学实例相当多。如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙齿矫形丝、、、髓内针、、、心脏修补元件、用微型泵等。
记忆金属高科技应用展望
20世纪是机电学的时代。传感----集成电路----驱动是最典型的机械电子控制系统，但复杂而庞大。兼有传感和驱动的双重功能，可以实现控制系统的微型化和智能化，如全息机器人、毫米级超微型机械手等。21世纪将成为材料电子学的时代。形状记忆合金的机器人的动作除温度外不受任何环境条件的影响，可望在反应堆、加速器、太空实验室等高技术领域大显身手。
记忆金属记忆合金
谈到合金，当然要讲最有趣的合金--记忆合金。金属具有记忆，是一个偶然的发现：60年代初，美国海军的一个研究小组从仓库领来一些镍钛合金丝做实验，他们发现这些合金丝弯弯曲曲，使用起来很不方便，于是就把这些合金丝一根根拉直。在试验过程中，奇怪的现象发生了，他们发现，当温度升到一定的数值时，这些已经拉直的镍钛合金丝突然又恢复到原来的弯曲状态，他们是善于观察的有心人，又反复做了多次试验，结果证实了这些细丝确实具?&记忆&。
美国海军研究所的这一发现，引起了科学界的极大兴趣，大量科学家对此进行了深入的研究。发现、铜铝镍合金、铜钼镍合金、铜金锌合金等也都具有这种奇特的本领。人们可以在一定的范围内，根据需要改变这些合金的形状，到了某一特定的温度，它们就自动恢复到自己原来的形状，而且这“改变--恢复”可以多次重复进行，不管怎么改变，它们总是能记忆自己当时的形状，到了这一温度，就丝毫不差地原形再现。人们把这种现象叫作形状记忆效应，把具有这种形状记忆效应的金属叫作形状记忆合金，简称记忆合金。
为什么这些合金能具有这种形状记忆效应？它们是怎样记住自己的原形？用一般理论、自由电子理论是难以解释合金的这种记忆效应的。记忆合金在一定的温度条件下能回复到原形，为核外电子的运动--随温度变化的运动，提供了绝佳的例证。
正是由于合金的形成是在高温条件下液态金属的互熔，由于的结构元排异，导致了这种元素的结构元与另一种金属的结构元相互均布，凝固后，其微观结构是不同种类的结构元成比例的有序排列，电磁力是构成合金物体的主要内聚力。
电磁力是由价和电子的运转所形成，而电子的运转速率随温度条件而变化的，所以，物体内的电磁力（大小、方向、作用点）也是随温度条件而变化。由此导致了金属物体的内力随温度条件而变化，只是这些变化在小温差范围内不明显，只有在较大温度变化（几百摄氏度）时才有表现。
一般金属在受力后，能产生塑性变形，如一根被折弯了，在折弯部位，电磁力受到外力的干扰，导致产生电磁力的价和电子的运转平面作出微量调整，一次塑性变形就完成了。
记忆合金由于是不同种类的结构元相互掺和均布，尽管结构元的个子、电磁力的大小不同，但各自都加快了自身的价和运转，在一定的温度条件下相邻相安。在受到外力后，受到外力的干扰，价和电子的运转平面作出微量角度调整，物体产生塑性变形，在此塑性变形中，部分调整后的价和电子的运转是不舒展的。当温度条件变化时价和电子的速率随之变化，当温度回复到相安舒展的（转变温度）条件时，不舒展的价和电子的运转立即回复到当时的速率，电磁力随之发生变化，使相邻结构元的价和运转也都作出相应的调整，全部回复到原来的舒展状态，于是整个物体也都回复到了原来的状态。这就是记忆合金的记忆过程。
其实，金属的记忆早就被发现：把一根直铁丝弯成直角（90° ），一松开，它就要回复一点，形成大于90° 的角度。把一根弯铁丝调直，必须把它折到超过180°后再松开，这样它就能正好回复到直线状态，这就是中国成语中所讲的矫枉过正。还有记忆力更好的合金就是弹簧，（这里所说的是钢制弹簧，钢是铁碳合金）弹簧牢牢地记住了自己的形状，外力一撤除，马上回复到自己的原来的样子，只是弹簧的记忆温度很宽，不像记忆合金这样有一个特定的转变温度，从而有了一些特别的功用。
利用记忆合金在特定温度下的形变功能，可以制作多种温控器件，可以制作温控电路、温控阀门，温控的管道连接。人们已经利用记忆合金制作了自动的消防龙头--失火温度升高，记忆合金变形，使阀门开启，喷水救火。制作了机械零件的连接、管道的连接，飞机的空中加油的接口处就是利用了记忆合金--两机油管套结后，利用电加热改变温度，接口处记忆合金变形，使接口紧密滴水（油）不漏。制作了宇宙空间站的面积几百平米的自展天线--先在地面上制成大面积的抛物线形或平面天线，折叠成一团，用飞船带到太空，温度转变，自展成原来的大面积和形状。
记忆合金目前已发展到几十种，在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着用途，而且发展趋势十分可观，它将大展宏图、造福于人类。
形状记忆合金的研究、发现至今为止已有十几种记忆合金体系。包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等
记忆金属记忆合金产品
1、钛镍形状记忆合金下尿路扩展支架
2、记忆合金食道支架
3、记忆合金作为防伪材料的应用
4、医用高强度记忆合金矫形棒
5、一种记忆合金薄壁管内支架
6、网格状记忆合金超弹性文胸托杯
7、记忆合金食道支架
8、记忆合金人体椎体
9、记忆合金防伪标志
10、单侧骨皮质记忆合金钉
11、一种记忆合金易拆卸环抱式加压接骨器
12、记忆合金无声脉动电机
13、记忆合金脊柱棒
14、形状记忆合金温控器
15、灭火器用记忆合金弹簧收缩式感温驱动装置
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形状记忆合金原理
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