登陆注册
6644800000011

第11章 记忆合金

1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应,即合金的形状被改变之后,一旦加热到一定的跃变温度时,它又可以魔术般变回原来的形状,人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过30余年,但由于其在各领域的特效应用,正广为世人所瞩目,被誉为“神奇的功能材料”。

这种具有记忆本领的合金,确实身手不凡,已在工业生产、航天、电子器具、家用电器、医疗技术和能源设备等许多方面得到了广泛的应用,充分显示了它那出色的才能。

形状记忆合金在航天方面的应用已取得重大进展。荷兰科学家已采用镍钛形状记忆合金板制成了人造卫星天线。这种天线能卷放在卫星体内,当卫星进入轨道后,利用太阳能或其他热源加热,它就能在太空中自动展开。

美国国家航空和航天局采用形状记忆合金制造了月面天线。这种月面天线为半球形展开天线,体积较大。制成后,对它进行记忆热处理,以提高记忆性能。当往运载火箭或航天飞机上装载时,先压缩成便于装运的小球团,待发送到月球表面时,受太阳光照射加热而恢复所记忆的原形,展开成正常工作的半球形天线。由月面天线的成功应用,人们就想到,如果汽车的车身也采用这种形状记忆材料制造,那么即使汽车受撞变形,也能用热水或喷灯等稍稍加热来自动恢复原形,从而使汽车永葆美丽的“容颜”。

形状记忆合金具有感知温度和驱动双重本领,而所需要的热能可以直接取自工作环境,因而形状记忆合金可制成理想的温度控制装置,用来取代感温—处理—驱动的传统控温系统,使自动控温器不仅能小型化、无声化,而且可提高效率、节约能源和降低成本。例如,现在已将形状记忆合金用于灯光调节和遥控门窗开关等方面,取得了较好的效果。

形状记忆合金已在电器和电子仪器方面大显身手了。它可用于各种电磁控制装置,取代许多电动器,从而简化了结构,降低形状记忆合金了成本。例如,自动电子干燥箱采用形状记忆合金后性能大为提高。这种利用记忆合金驱动元件的自动电子干燥箱,由干燥室和内装干燥剂的干燥器组成。干燥器和干燥室之间有一个闸门,而在干燥器的外侧还装有一个排泄湿气的闸门。在电子干燥箱处于低温时,干燥剂吸收空气中的湿气;而当加热器工作使温度升高时,形状记忆合金弹簧开始动作,关闭内闸门而打开外闸门,使干燥剂中的湿气往外排出,同时切断加热器电源。当温度降到一定值时,在偏压弹簧作用下使形状记忆合金弹簧复原,同时关闭外闸门,并打开内闸门吸湿和接通加热器电源。这样,两个闸门在形状记忆合金弹簧的控制下,交替地打开、关闭,自动地完成了干燥工作。这种干燥箱的闸门开闭器,采用了镍钛形状记忆合金弹簧和偏压弹簧构成的热敏元件,代替了常用的电磁元件,使干燥箱的体积减小而重量减轻,但干燥能力却大为提高,而且无噪音,还节约了电能。

汽车发动机冷却风扇离合器也是记忆合金的主要用武之地。离合器采用记忆合金元件后,当发动机的温度高于规定时,记忆合金元件才使风扇连上传动轴,开始对发动机进行冷却降温。这样,既可缩短暖机时间,又能提高节能效率。

形状记忆合金在能源开发上也是大有作为的。早在1973年,美国就制成了镍钛诺尔热机,开辟了记忆合金在能源开发上的应用之路。此后,又相继出现了各种形式的记忆合金热机。到1982年,人们又制成了用镍钛记忆合金热机与太阳能集热器配套的新型动力装置。另外,还发明了利用废水余热和地热作热源的记忆合金热机。

近年来开发的记忆合金热机,大都是回转式的,其中以日本研制成的一种固体热机最具代表性。这种记忆合金热机有两个直径不同的链轮,链轮上配有一条环形链条。作为传动带的环形链条,用记忆合金制成。当环形链条的一侧通过热水加热时,链条便恢复原形,即由于形状记忆效应而收缩,使得链条另一侧产生拉力,从而引起链轮转动。而当收缩的链条转到另一侧时,受到冷水冷却便变软而伸长。如此反复加热和冷却,就会使记忆合金链条反复缩短和伸长,结果导致链条带动链轮旋转,即可产生机械动力。它的转速达到每分钟1000转,适合于利用温度较低的热源,如太阳能、地热、海洋能等自然热源,尤其适合于废水、废气等低级热源的利用。

形状记忆合金还具有全方位的记忆本领,即能对各个不同方向发生的变化(如温度)作出反应。利用这种性能可制成灵敏的火灾报警器。在正常室温下,警铃的开关(用形状记忆合金制成)处于开启状态,警铃不发出声响;若温度高于室温,出现火灾苗头,记忆合金开关就恢复原状,使开关闭合,于是便出现警铃大作的报警铃声。

记忆合金在医学方面的用途也很广泛

在医疗技术方面,形状记忆合金也得到广泛应用,成为医生的得力助手。用形状记忆合金可制成清除血栓块的血液滤清器。这种血液滤清器是先将记忆合金丝绕制成滤网状,并加以形状记忆效应热处理。然后,在较低温度下再将滤网伸展成直线形状,再插入患者心脏一侧的大静脉血管内。直线状的滤网在血管内的温度升高到体温时,由于记忆效应它就会恢复成滤网状,用这种滤网来清除血液中的血栓块,从而阻止95%的血栓块流向心脏和肺部。这种血液滤清器同样也可用作血液内胆固醇的清除器。

形状记忆合金不仅能用来滤清血液内的血栓块和胆固醇,而且可用它制成弹簧来打通被血栓堵塞的冠状动脉。使用时,先将记忆合金丝绕成细小的弹簧,并进行记忆效应热处理。然后在较低温度下使弹簧伸展成直线,插入内充冷水的导管里。接着,在X光的配合照射下,将装有伸成直线的弹簧的导管送入冠状动脉被堵塞的血栓中,并抽出导管。随着冠状动脉内温度的升高,记忆合金丝就会恢复成弹簧状,将血栓块撑开,从而打开了通路,使血液畅通。

人们还将记忆合金用来制成矫正治疗脊椎侧弯症的矫形背心。它是先将记忆合金棒条做成符合患者正常体形的形状,并加以记忆热处理,然后再在低温下加工成患者弯曲的脊椎形状,做成患者合体的背心。当患者穿上这种背心后,背心的温度逐渐升高到人的体温。这时,记忆合金背心就恢复到患者正常体形的形状,从而使畸形得到矫正。

形状记忆合金在治疗骨折方面也是把好手。例如,用形状记忆合金制成固定骨折用的夹板,依靠人的体温使记忆合金夹板升温,所产生的形状记忆效应,不仅能将两段断骨固定住,而且夹板在恢复原来形状的过程中产生压缩力,迫使断骨很快愈合。

人们还在设想,采用形状记忆塑料制成桶、盆、椅、桌、凳等生活用具,可以先将它们压扁堆放,省得占地方。一旦需要使用,如出外旅游,和家人一起带上这些压成扁形的塑料用具和小桌椅,只要浇些热水,它们一个个就会“立”起来成形,使用、携带非常方便。

作为一类新兴的功能材料,记忆合金的很多新用途正不断被开发,例如用记忆合金制作的眼镜架,如果不小心被碰弯曲了,只要将其放在热水中加热,就可以恢复原状,既省钱又省力,实在方便。

同类推荐
  • 让快乐与平安同行

    让快乐与平安同行

    汽车,是工业革命的先驱,新时代的宠儿。从19世纪末诞生以来,已经走过了130多年发展历程。正是有了汽车的出现,人类社会才发生了巨变,社会生产力以裂变的方式得到提高,人们的生活方式不断走向时尚。作为交通工具,它把地区与地区之间的距离极大地缩短了;作为经济杠杆,它是拉动和刺激社会经济发展的急先锋。
  • 豪赌三万英尺:空中客车挑战波音霸权

    豪赌三万英尺:空中客车挑战波音霸权

    本书详细地讲述了空中客车公司如何从一棵幼苗长成参天大树,以及从一个被美国飞机制造商嗤之以鼻的欧洲公司一步一个脚印地超过波音公司成为世界头号民用飞机制造商的艰难发展历程。在这漫长的过程中,公司既要面对美国制造商的强大压力,又要克服合作伙伴之间由于特殊的体制带来的种种矛盾和来自政治(包括政府)的种种压力,几乎是举步维艰,走一步摆三步。全书的戏剧性和故事性极强,空中客车公司每一次陷入绝境时令人叹息,每一次峰回路转又令人拍案叫绝,而折射出的经验与教训又使人回味无穷。本书可作为航空界管理与科研人员的参考读物。
  • 米格飞机的传奇:米格风云

    米格飞机的传奇:米格风云

    米格系列战斗机是苏联/俄罗斯战斗机的重要组成部分,也是世界著名的战斗机,本书主要从型号入手,讲述了米格设计局从诞生至今的基本情况。从型号的研制背景、型号的使用情况等进行介绍,在讲述型号研制生产的同时,还侧面讲述了世界政治和社会的演变,是了解米格战斗机较为理想的参考读物。本书适合军事和航空爱好者阅读,也可以作为从事飞机设计、生产和使用的专业人员的参考读物。
  • 安全责任无小事

    安全责任无小事

    从胶济铁路火车脱轨到杭州地铁一号线塌陷,从深圳舞王俱乐部的特大火灾到致74人死亡的山西矿难,残酷的现实一次又一次地向我们证明,事故的发生总是由一点一滴的不安全因素积累而成的。安全系于人人,细节确保安全。只有人人负责安全责任,做好每一个安全细节,我们的生产才能够不受威胁。
  • 传统米制品加工技术

    传统米制品加工技术

    本书共分为六章,内容涵盖我国各地具有传统特色的米粉、米糕、米粥、米饼、油炸米制品、汤圆等米制品的加工技术,重点介绍了250多种具有代表性的米制食品加工实例的原料配方、技术要点和产品特色。本书内容详实,结构清晰,通俗易懂,注重实用技术与方法,具有较好的实用性。本书适合米制品加工企业、传统食品加工作坊的生产技术人员及食品餐饮从业人员使用,也适合广大城乡家庭使用。
热门推荐
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 黄道圣徒

    黄道圣徒

    燃烧吧小宇宙!然而这不是圣斗士……却是个年轻人觉醒了第七感之后的故事。
  • 你是未完待续当局者的迷

    你是未完待续当局者的迷

    春风带来温暖,秋风带来寒意,还有一段十一月给我带来的谎言
  • 道德真经四子古道集解

    道德真经四子古道集解

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 快穿之女配逆袭指南

    快穿之女配逆袭指南

    新文《念你千千万万次》已开。甜宠1v1在剧情维护部门任务10连败的苏梨,终于有了调换岗位的机会。于是她……虐完了出轨富家公子,装逼王爷,直男癌总裁,自私太子,苏梨表示逆袭任务对她来说不过是小菜一碟~悲惨女配虐死渣男打脸白莲花然后和酷炫老公相亲相爱的故事。纯甜恋爱文。
  • 重生女学生男神放肆宠

    重生女学生男神放肆宠

    之前,做错的事,那些人说。――你,后悔吗?宁九夏:我后悔了。可我…还能回去吗?
  • 急管繁弦 人间暗换

    急管繁弦 人间暗换

    许多年后,孙传芳蛰居天津租界佛教居士林,回想起1927年春天兵败情景,最揪心的,不是自己在江西战场上接二连三的指挥失误,而是上海的商人和资本家们根本不待见他。孙部退出盘踞多年的江浙后,把全部兵力撤回长江以北,他觍着脸,单衣小帽跑到天津,与张作霖重攀交情,还是想借兵重新打回江南,那是他发迹的地方呀。此时的国民革命军,也没有足够的力量把孙部全都吃掉。孙传芳号称五省联军司令,即便在江西吃了败仗,还有五万以上可战之兵。且蒋介石因宁、汉分裂在即,出于与武汉方面抗衡的需要,也急于寻找合作伙伴,故曾密派亲信张群与孙接洽。
  • 道玄修途

    道玄修途

    新星一枚,下山寻人。修道世界千千万万,独领绝代众人嫉。万世迁回无永事,百世留情终成恨。杀手终焉灭万修,终有回头自了清……
  • 快穿之炮灰女配复仇计划

    快穿之炮灰女配复仇计划

    在一个风雨交加的夜晚,连续加班很多天的苦逼白领陆晓晓终于光荣猝死了。本以为光荣领盒饭的她在死后也没能逃脱工作的命运,成功的成为了888号快穿系统宿主,不停的穿梭于各个世界,替炮灰女配们复仇,消除她们的怨念。在努力工作实现复活愿望的大道上越走越远
  • 超生命进化

    超生命进化

    无尽星空之下,各种强大的怪物肆虐,人类科技已经黔驴技穷,无法再继续抵抗怪物。这个时候,大批人类忽然发现,被击杀的怪物体内竟然有一种很神奇的血液——精血,人类吸收这些精血之后竟然能够强化自己,促使身体发生进化,从此人类的反攻开始了!“吸收一滴普通精血,力量增加5斤!”“吸收3滴异种级精血,力量增加120斤!”“吸收2滴莽王级精血,命力增加0.16,力量增加160斤!!”