科普百篇系列（205） ‘形状记忆合金超材料’及其应用

科普探索：形状记忆合金超材料的神奇世界与广泛应用

在科技的前沿领域，有一种材料以其非凡的变形记忆能力脱颖而出，这就是形状记忆合金。华中科技大学的徐长发博士于2023年6月5日为我们揭示了这个科学奇迹。这种神奇材料在常态下保持特定形状，通过加热或冷却等手段，能展现出超乎寻常的变形与回复能力，如同拥有记忆一般，且可反复使用，种类繁多，如铜锌、金镉、镍铝和镍钛等。

形状记忆合金的三种类型与效应

形状记忆合金的特性分为单程、双程和全程三种效应。单程记忆效应如铜锌合金，只能在加热后恢复高温相的形状，而双程记忆效应如镍钛合金，能随温度变化双向变形。全程记忆效应则能产生对称于高温相的形状变化，如镍铝合金，使得材料在热冷循环中展现出独特的性能。

在生活中创造奇迹

这种超材料的应用领域广泛且创新。首先，形状记忆合金制成的弹簧在热水中伸展，冷却后自动回复原状，成为温度控制的得力助手。在家庭中，它们用于调节水管温度，避免烫伤，甚至作为消防报警装置，火灾时启动报警。在太空科技中，太阳帆的支架和卫星天线的折叠展开，都得益于形状记忆合金的温度敏感性。

在医疗领域，形状记忆合金更是大显身手。血管支架以它为骨架，能在体内根据血液温度自动展开，为血管狭窄提供支撑；牙齿矫形器和脊柱侧弯矫形器则因其可塑性和稳定性，大大改善了手术后的康复效果。

智能振动控制与机器人技术

形状记忆合金的恢复力和变形位移特性被用于主动阻尼控制结构振动，为精密仪器提供温度敏感的防震解决方案。机器人技术也受益于其动态伸缩性能，能精确控制手指动作，为智能交互提供可能。

融入日常生活

在日常生活中，形状记忆合金也悄然出现。女性胸罩的支撑架和眼镜支架，只需简单的加热处理，就能与身体曲线或镜片完美贴合，显示了材料的实用性和便利性。

总结来说，形状记忆合金的非凡性能和广泛应用，预示着它在未来智能材料领域的广阔前景。随着科技的不断进步，这种神奇材料将在更多意想不到的领域发挥作用，改变我们的生活和工作方式。

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