什麼是形狀記憶合金

　　有一種記憶方法是形狀記憶法，你在運用過這種方法嗎?那你有知道嗎?下面和小編一起來了解吧，希望對你有幫助!

　　形狀記憶合金的定義

　　形狀記憶合金Shape Memory Alloys,，簡稱SMA，是一種在加熱升溫後能完全消除其在較低的溫度下發生的變形，恢復其變形前原始形狀的合金材料，即擁有“記憶"效應的合金。在航空航天領域內的應用有很多成功的範例。人造衛星上龐大的天線可以用記憶合金製作。發射人造衛星之前，將拋物面天線摺疊起來裝進衛星體內，火箭升空把人造衛星送到預定軌道後，只需加溫，摺疊的衛星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復拋物面形狀。

　　形狀記憶合金簡介

　　形狀記憶合金shape memory alloy在臨床醫療領域內有著廣泛的應用，例如人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類腔內支架、栓塞器、心臟修補器、血栓過濾器、介入導絲和手術縫合線等等，記憶合金在現代醫療中正扮演著不可替代的角色。記憶合金同我們的日常生活也同樣休慼相關。

　　形狀記憶合金具有形狀記憶效應shape memory effect ，以記憶合金製成的彈簧為例，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，調節或關閉供水管道，避免燙傷。也可以製作成消防報警裝置及電器裝置的保險裝置。當發生火災時,記憶合金製成的彈簧發生形變，啟動消防報警裝置，達到報警的目的。還可以把用記憶合金製成的彈簧放在暖氣的閥門內，用以保持暖房的溫度，當溫度過低或過高時，自動開啟或關閉暖氣的閥門。形狀記憶合金的形狀記憶效應還廣泛應用於各類溫度感測器觸發器中。

　　形狀記憶合金另一種重要性質是偽彈性pseudoelasticity，又稱超彈性，superelasticity ，表現為在外力作用下，形狀記憶合金具有比一般金屬大的多的變形恢復能力，即載入過程中產生的大應變會隨著解除安裝而恢復[2-3] 。這一效能在醫學和建築減震以及日常生活方面得到了普遍應用。例如前面提到的人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器等[4] 。用形狀記憶合金製造的眼鏡架，可以承受比普通材料大得多的變形而不發生破壞並不是應用形狀記憶效應，發生變形後再加熱而恢復

　　形狀記憶合金應用

　　形狀記憶合金由於具有許多優異的效能，因而廣泛應用於航空航天、機械電子、生物醫療、橋樑建築、汽車工業及日常生活等多個領域。

　　航空航天工業

　　形狀記憶合金已應用到航空和太空裝置。如用在軍用飛機的液壓系統中的低溫配合連線件，歐洲和美國正在研製用於直升飛機的智慧水平旋翼中的形狀記憶合金材料。由於直升飛機高震動和高噪聲使用受到限制，其噪聲和震動的來源主要是葉片渦流乾擾，以及葉片型線的微小偏差。這就需要一種平衡葉片螺距的裝置，使各葉片能精確地在同一平面旋轉。目前已開發出一種葉片的軌跡控制器，它是用一個小的雙管形狀記憶合金驅動器控制葉片邊緣軌跡上的小翼片的位置，使其震動降到最低。

　　還可用於製造探索宇宙奧祕的月球天線，人們利用形狀記憶合金在高溫環境下製做好天線，再在低溫下把它壓縮成一個小鐵球，使它的體積縮小到原來的千分之一，這樣很容易運上月球，太陽的強烈的輻射使它恢復原來的形狀，按照需求向地球發回寶貴的宇宙資訊。

　　另外，在衛星中使用一種可開啟容器的形狀記憶釋放裝置，該容器用於保護靈敏的鍺探測器免受裝配和發射期間的汙染。

　　機械電子產品

　　1970 年美國用形狀記憶合金製作 F-14 戰鬥上的低溫配合聯結器，隨後有數以百萬以上的連件的應用[5]。形狀記憶合金作為低溫配合連線在飛機的液壓系統中及體積較小的石油、石化、電工業產品中應用。另一種連線件的形狀是焊接的網狀金屬絲，用於製造導體的金屬絲編織層的安全接頭。這種接件已經用於密封裝置、電氣連線裝置、電子工程機械裝置，並能在-65~300℃可靠地工作。已開發出的密封系統裝置可在嚴酷的環境中用作電氣件連線[6]。

　　將形狀記憶合金製作成一個可開啟和關閉快門的彈簧，用於保護霧燈免於飛行碎片的擊壞。用於製造精密儀器或精密車床，一旦由於震動、碰撞等原因變形，只需加熱即可排除故障。在機械製造過程中，各種衝壓和機械操作常需將零件從一臺機器轉移到另一臺機器上，現在利用形狀記憶合金開發了一種取代手動或液壓夾具，這種裝置叫驅動汽缸，它具有效率高靈活，裝夾力大等特點。

　　生物醫療

　　用於醫學領域的 TiNi 形狀記憶合金，除了利用其形狀記憶效應或超彈性外，還應滿足化學和生物學等方面的要求，即良好的生物相容性。TiNi 可與生物體形成穩定的鈍化膜。在醫學上 TiNi 合金主要應用有：

　　a牙齒矯形絲 用超彈性 TiNi 合金絲和不鏽鋼絲做的牙齒矯正絲，其中用超彈性 TiNi 合金絲是最適宜的。通常牙齒矯形用不鏽鋼絲 CoCr 合金絲，但這些材料有彈性模量高，彈性應變小的缺點。為了給出適宜的矯正力，在矯正前就要加工成弓形，而且結紮固定要求熟練。如果用 TiNi 合金作牙齒矯形絲，即使應變高達10%也不會產生塑性變形，而且應力誘發馬氏體相變stress-induced martensite使彈性模量呈現非線型特性，即應變增大時矯正力波動很少。這種材料不僅操作簡單，療效好，也可減輕患者不適感。

　　b 脊柱側彎矯形 各種脊柱側彎症先天性、習慣性、神經性、佝僂病性、特發性等疾病，不僅身心受到嚴重損傷，而且內臟也受到壓迫，所以有必要進行外科手術矯形。目前這種手術採用不鏽鋼制哈倫敦棒矯形，在手術中安放矯形棒時，要求固定後脊柱受到的矯正力保持在30~40kg以下，一但受力過大，矯形棒就會破壞，結果不僅是脊柱，而且連神經也有受損傷的危險。同時存在矯形棒安放後矯正力會隨時間變化，大約矯正力降到初始時的30%時，就需要再進行手術調整矯正力，這樣給患者在精神和肉體上都造成極大痛苦。採用形狀記憶合金製作的哈倫頓棒，只需要進行一次安放矯形棒固定。如果矯形棒的矯正力有變化，以通過體外加熱形狀記憶合金，把溫度升高到比體溫約高5℃，就能恢復足夠的矯正力。

　　另外，外科中用 TiNi 形狀記憶合金製做各種骨聯結器、血管夾、凝血濾器以及血管擴張元件等。同時還廣泛應用於口腔科、骨科、心血管科、胸外科、肝膽科、泌尿科、婦科等，隨著形狀記憶的發展，醫學應用將會更加廣泛。

　　建築結構

　　利用形狀記憶合金的偽彈性效能和動阻尼特性，形狀記憶合金被用於被動控制結構受地震影響，起到抗震的作用。應運於結構振動的主動阻尼控制等。

　　日常生活

　　a 防燙傷閥 在家庭生活中，已開發的形狀記憶閥可用來防止洗滌槽中、浴盆和浴室的熱水意外燙傷;這些閥門也可用於旅館和其他適宜的地方。如果水龍頭流出的水溫達到可能燙傷人的溫度大約 48℃時，形狀記憶合金驅動閥門關閉，直到水溫降到安全溫度，閥門才重新開啟。

　　b 眼鏡框架 在眼鏡框架的鼻樑和耳部裝配 TiNi 合金可使人感到舒適並抗磨損，由於 TiNi 合金所具有的柔韌性已使它們廣泛用於改變眼鏡時尚界。用超彈性 TiNi 合金絲做眼鏡框架，即使鏡片熱膨脹，該形狀記憶合金絲也能靠超彈性的恆定力夾牢鏡片。這些超彈性合金製造的眼鏡框架的變形能力很大，而普通的眼鏡框則不能做到。

　　c 行動電話天線和火災檢查閥門 使用超彈性TiNi金屬絲做蜂窩狀電話天線是形狀記憶合金的另一個應用。過去使用不鏽鋼天線，由於彎曲常常出現損壞問題。使用TiNi形狀記憶合金絲行動電話天線，具有高抗破壞性受到人們普遍歡迎。因此常用來製作蜂窩狀電話天線和火災檢查閥門。火災中，當局部地方升溫時閥門會自動關閉，防止了危險氣體進入。這種特殊結構設計的優點是，它具有檢查閥門的操作，然後又能復位到安全狀態;這種火災檢查閥門在半導體制造業中得到使用，在半導體制造的擴散過程中使用了有毒的氣體;這種火災檢查閥也可在化學和石油工廠應用。