形狀記憶材料

1、第七章形狀記憶材料形狀記億材料是一種特殊功能材料，這種集感知和驅(qū)動于一體的新型材料可以成為智能材料結(jié)構(gòu)，而備受世界矚目。1951年美國Read等人在Au-Cd合金中首先發(fā)現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)(ShapeMemoryEffect,簡稱SME)。1953年在InT1合金中也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象，但當(dāng)時未能引起人們的注意！直到1964年布赫列等人發(fā)現(xiàn)Ti-Ni合金具有優(yōu)良的形狀記憶性能，并研制成功實(shí)用的形狀記憶合金Nitinol”，引起了人們的極大關(guān)注，世界各國科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員進(jìn)行了廣泛的理論研究和應(yīng)用開發(fā)。形狀記憶合金已廣泛用于人造衛(wèi)星天線、機(jī)器人和自動控制系統(tǒng)、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備和能量轉(zhuǎn)換材料。近

2、年來，又在高分子聚合物、陶瓷材料、超導(dǎo)材料中發(fā)現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)，而且在性能上各具特色，更加促進(jìn)了形狀記憶材料的發(fā)展相應(yīng)用。第一節(jié)形狀記憶效應(yīng)一、形狀記憶效應(yīng)具有一定形狀的固體材料，在某一低溫狀態(tài)下經(jīng)過塑性變形后，通過加熱到這種材料固有的某一臨界溫度以上時，材料又恢復(fù)到初始形狀的現(xiàn)象，稱為形狀記憶效應(yīng)。具有形狀記憶效應(yīng)的材料稱為形狀記憶材料。例如，在高溫時將處理成一定形狀的金屬急冷下來，在低溫相狀態(tài)下經(jīng)塑性變形成另一種形狀，然后加熱到高溫相成為穩(wěn)定狀態(tài)的溫度時通過馬氏體逆相變會恢復(fù)到低溫塑性變形前的形狀。具有這種形狀記憶效應(yīng)的金屬，通常是由2種以上的金屬元素構(gòu)成的合金，故稱為形狀記憶合金(Shap

3、eMemoryAlloys,簡稱SMA)。形狀記憶效應(yīng)可分為3種類型：單程形狀記憶效應(yīng)、雙程形狀記憶效應(yīng)和全程形狀記憶效應(yīng)。圖4l表示3種不同類型形狀記憶效應(yīng)的對照。所謂單程形狀記憶效應(yīng)就是材料在高溫下制成某種形狀，在低溫時將其任意變形，再加熱時恢復(fù)為高溫相形狀，而重新冷卻時卻不能恢復(fù)低溫相時的形狀。若加熱時恢復(fù)高溫相時的形狀，冷卻時恢復(fù)低溫相形狀，即通過溫度升降自發(fā)可逆的反復(fù)恢復(fù)高低溫相形狀的現(xiàn)象稱為雙程形狀記憶效應(yīng)。當(dāng)加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹母邷叵嘈螤畹默F(xiàn)象稱為全程形狀記憶效應(yīng)。它是一種特殊的雙程形狀記憶效應(yīng)，只能在富Ti-Ni合金中出現(xiàn)。御用方狀近溜空用加賽早

4、4Q)一。0用H柒一律狀記就扃第量W二、形狀記憶效應(yīng)機(jī)理大部分合金和陶瓷記憶材料是通過馬氏體相變而呈現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)。馬氏體相變具有可逆性，將馬氏體向高溫相（奧氏體）的轉(zhuǎn)變稱為逆轉(zhuǎn)變。形狀記憶效應(yīng)是熱彈性體馬氏體相變產(chǎn)生的低溫相在加熱時向高溫相進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)變的結(jié)果。設(shè)Ms、Mf分別表示冷卻時奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度和終了溫度，As、Af表示加熱時馬氏體向奧氏體逆轉(zhuǎn)變的開始溫度和終了溫度。具有馬氏體逆轉(zhuǎn)變，且Ms和As溫度相差（稱為轉(zhuǎn)變的熱滯后）很小的合金，將其冷卻到Ms點(diǎn)以下，馬氏體晶核隨著溫度下降而逐漸長大；溫度回升時，馬氏體相變又反過來同步的隨溫度上升而縮小，馬氏體相的數(shù)量隨溫度的變化而發(fā)

5、生變化，這種馬氏體稱為熱彈性馬氏體。在Ms以上某一溫度對合金施加外力也可以引起馬氏體的相轉(zhuǎn)變，所形成的馬氏體叫應(yīng)力誘發(fā)馬氏體。若熱彈性馬氏體相變驅(qū)動力小，在低于Ms點(diǎn)的溫度下，通過降溫進(jìn)行熱彈性馬氏體相變，從而呈現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)。這種特性與參數(shù)關(guān)系見圖4-2。因此，形狀記憶效應(yīng)是熱彈性馬氏體相變產(chǎn)生的低溫相在加熱時向高溫相進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)變的結(jié)果圖4-2形狀記憶合影的各和皚性和庖力勺工竹溫度之美系分1一應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變臨畀應(yīng)力：咽一母相低屈黑前力；4rMi冊用海泰曜力研究表明，合金呈現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)必須具備如下條件：（1）馬氏體相交是熱彈性的；（2）母相與馬氏體相呈現(xiàn)有序點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；（3）馬氏體內(nèi)部是李

6、晶變形的；（4）相變時在晶體學(xué)上具有完全可逆性。由于有序點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的母相與馬氏體相變的攣生結(jié)構(gòu)具有共格性，在母相一馬氏體一母相的轉(zhuǎn)變循環(huán)中，母相完全可以恢復(fù)原狀。這就是單程記憶效應(yīng)的原因。形狀記憶時晶體結(jié)構(gòu)變化的模型如圖4-3。形狀記憶效應(yīng)歷程可用圖44表示，圖中：1、將母相冷卻到Ms點(diǎn)以下進(jìn)行馬氏體相變，形成24種馬氏體變體，由于相鄰變體可協(xié)調(diào)地生成，微觀上相變應(yīng)變相互抵消、無宏觀變形；2、馬氏體受外力作用時（加載），受體界面移動，相互吞食，形成馬氏體單晶、出現(xiàn)宏觀變形（e）;3、由于變形前后馬氏體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，當(dāng)去除外應(yīng)力時（卸載）無形狀改變；4、當(dāng)加熱高于Af點(diǎn)的溫度時，馬氏體通過逆轉(zhuǎn)

7、變恢復(fù)到母相形狀。雙程記憶效應(yīng)和全程記憶效應(yīng)的機(jī)理比較復(fù)雜，有許多問題尚未搞清楚。高潟（d）具氏體加熱（恢復(fù)原狀）Q）尊曲馬氏體（C）變形馬氏體圖機(jī)3形狀記憶過程中晶體結(jié)構(gòu)的變化檄相單品熱電K通近逆相變嘴復(fù)屏狀馬氏體單晶冷卻24靜變體（馬氏體相變加狹傷4種變體合為一停.出現(xiàn)宏潮變形）卸載形兼志）馬氐體單晶圖aw形狀記憶機(jī)制示意圖（拉應(yīng)力狀袤第二節(jié)形狀記憶合金迄今為止，人們發(fā)現(xiàn)具有形狀記憶的合金有50多種。按照合金組成和相變特征，具有較完全形狀記憶效應(yīng)的合金可分為3大系列：鈦-饃系形狀記憶合金，銅基系形狀記憶合金和鐵系形狀記憶合金。它們的重要性能見下表表4-1部分形狀記憶合金性能比較項(xiàng)目量綱Ni

8、-TiCu-Zn-AlCu-Al-NiFe-Mn-Si熔點(diǎn)C1240-1310950-10201000-10501320密度Kg/m36400-65007800-8000710072007200電阻率106Q0.51.100.070.120.10.141.11.2熱導(dǎo)率w/(mC)10-18120(20C)75-熱膨脹系數(shù)10-6/C10（奧氏體）6.6（馬氏體）-1618（馬氏體）-1618(馬氏體)-1516.5比熱容J/(kgC)470-620390400-480540熱電勢10913-6V/C（馬氏體）5-8（奧氏體）-相變熱J/kg32007000-90007000-9000-E模數(shù)

9、GPa9870-10080-100-屈服強(qiáng)度MPa150-300150-300150-300-（馬氏體）200-800-（奧氏體）抗拉強(qiáng)度（馬氏體）MPa800-1100700-8001000-1200700延伸率（馬氏體）%應(yīng)變405010-158-1025疲勞極限MPa350270350-晶粒大小m1-1050-10025-60-轉(zhuǎn)變溫度C5010020017020017020230油后大?。ˋsAf）C3010-2020-3080-100最大單程形狀記憶版變8565最大雙程形狀記憶版變N=102611.2N=10520.80.8N=1070.50.50.5上限加熱溫度（1h）c40016

10、0-200300-阻尼比SDC-%153010-最大為彈性應(yīng)變版變101010-（單晶）最大為彈性應(yīng)變版變422-（多晶）恢復(fù)應(yīng)力MPa400200-190、TiNi系形狀記憶合金Ti-Ni合金是目前所有形狀記憶合金中研究得最全面、記憶性能最好、實(shí)用性強(qiáng)的合金材料。表4-2列出了TiNi形狀記憶合金的各種性能。衰上2Ti-陽形狀記憶合金有關(guān)性能才目單篌形狀記憶告金全程形狀記憶合金牌號MAT-10MAT-100相變特性相變溫度MJC_部”的相變溫度4C-7Q901滯后/C2。一切匏70(6)將變恢復(fù)率,必重復(fù)使用次數(shù)少8%2%(全程)多次反復(fù)使用3%形變恢復(fù)力/MF白40(1400(升溫)02A

11、L177Be1居374割銅基系合金的形狀記憶效應(yīng)明顯低于Ti-Ni合金。而且形狀記憶穩(wěn)定性差，表現(xiàn)出記憶性能衰退現(xiàn)象。這種衰退可能是由于馬氏體轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生范性協(xié)調(diào)和局部馬氏體變體產(chǎn)生“穩(wěn)定化”所致。逆相變加熱溫度越高，衰退速度越快；載荷越大，衰退也越快。為了改善銅基系合金的循環(huán)特性，提高其記億性能，可加入適量稀土和Ti、Mn、V、B等元素,以細(xì)化晶粒，提高滑移形變抗力；也可采用粉末冶金和快速凝固法等以獲得微晶銅基系形狀記憶合金。通過變性處理，可得到有利的組織結(jié)構(gòu)，提高記憶性能，避免銅系記憶合金熱彈性馬氏體的“穩(wěn)定化”。銅基系形狀記憶合金的優(yōu)點(diǎn)是原料來源充足，容易加工成形，價格較Ti-Ni合金

12、低得多，轉(zhuǎn)變溫度較寬，熱滯后小，導(dǎo)熱性好，因此有一定的發(fā)展?jié)摿?。三、鐵基系形狀記憶合金繼鈦饃和銅基合金之后，20世紀(jì)70年代以來，在許多鐵基合金中發(fā)現(xiàn)了形狀記憶效應(yīng)，這些合金的成分和性能見表44。表4T鐵基形狀記憶合金的結(jié)構(gòu)和性能成分4天體晶悻結(jié)陶相變持征形狀記憶恢復(fù)率Fe-Pt75%卬加麗住23%(at)Pt%Lt熱彈性1一Fe-Pt.7。%(atjPirc,t熱彈性W-801例）池0FcNi-CoTiFrS3NilOCo4Tib-2KMu-6SiCr一MJC1,羽20兒；C115】如砥滯后；C100-100形狀怏復(fù)率，3（最大4）事最大*7）恢復(fù)應(yīng)為19匿最大2招）（最大196）密度*弦淖

13、內(nèi)72。07200131S1附）電阻率-rm）110（0）（】（室溫）12。（變光后）口。（密形后）抗拉遇JI/MPa解7】07Q屈服1雖度/MPa324314延伸率,%端35硬度:HV）190（勇氏體）躍（奧氏體）切削性良好良好一極也可能F可能第二節(jié)形狀記憶陶瓷陶瓷材料具有許多優(yōu)良的物理性質(zhì)，尤其是功能陶瓷的大量涌現(xiàn)，在許多應(yīng)用中顯示出奇特優(yōu)異的性能。但陶瓷材料不能在室溫下進(jìn)行塑性加工，性質(zhì)硬脆，因而限制了它的許多應(yīng)用。如果陶瓷材料具有形狀記憶特性，則為陶瓷的成型加工開辟一條新的途徑。近10年來，某些陶瓷和無機(jī)化合物的位移扣馬氏體相變已得到公認(rèn)。研究表明，二氧化錯陶瓷中無論是應(yīng)力還是熱力學(xué)，

14、由于相變塑性和韌化的存在，都能激發(fā)四方晶體向單斜晶體（m）的轉(zhuǎn)變，而且是可逆的變化，也是馬氏體相變。例如，高溫狀態(tài)的ZrO2是立方結(jié)構(gòu)，中溫狀態(tài)為四方晶體，在較低溫度下則是單斜對稱結(jié)構(gòu)。當(dāng)加熱到950c及隨后冷卻就發(fā)生四方晶體向單斜晶體（m）的轉(zhuǎn)變；再加熱至1150C,就會發(fā)生逆轉(zhuǎn)變，意味著馬氏體形狀記憶效應(yīng)的出現(xiàn)。此外，在BaTiO3、KNbO3和PbTiO3等鈣鈦石類氧化物陶瓷中所共有的立方晶（c）向四方晶系的轉(zhuǎn)變均具有明顯的馬氏體梢變，表現(xiàn)出形狀記憶的特征。目前廣泛研究的形狀記憶陶瓷是以氧化物為主要成分的形狀記憶元件.引起塑性變形的溫度為0300C,負(fù)荷應(yīng)力為503000MPa,其形狀記

15、憶受陶瓷中ZrO2的含量以及Y2O3、CaO、MgO等添加劑的影響。例如，將Mg一半穩(wěn)定二氧化錯（PSZ）陶瓷試樣在負(fù)載條件下冷卻到wMs點(diǎn)，變形開始；再加熱到As點(diǎn)，形狀開始恢復(fù)，溫度達(dá)到Af點(diǎn)，變形完全恢復(fù)。表明這類陶瓷具有形狀記憶效應(yīng)。而且調(diào)整化學(xué)成分，可以控制操作溫度。這類形狀記憶陶瓷材料可能成為能量儲存執(zhí)行元件和特種功能材料。第四節(jié)形狀記憶聚合物20世紀(jì)50年代初，Charlesby和Dule發(fā)現(xiàn)聚乙烯在高能射線作用下能產(chǎn)生輻射交聯(lián)反應(yīng)。其后Charlesby進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)輻射交聯(lián)聚乙烯當(dāng)溫度超過熔點(diǎn)達(dá)到高彈性態(tài)區(qū)域時，施加外力隨意改變其外形，降溫冷卻固定形狀后，一旦再加熱升溫至熔點(diǎn)

16、以上時，它又恢復(fù)到原來的形狀，這就是形狀記憶聚合物（ShapeMemoryPolymer,簡稱SMP）。形狀記憶聚合物以其優(yōu)良的綜合性能，較低的成本，加工容易，潛在巨大的實(shí)用價值而得到迅速的發(fā)展。80年代法國煤化學(xué)公司開發(fā)出聚降冰片烯SMP。日本投入大量人力物力進(jìn)行研究，目前已擁有聚降冰片烯、反式聚異戊二烯（TPI）、苯乙烯-丁二烯共聚物以及聚氨酯（PU）等SMP工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)。我國中科院化學(xué)研究所和上海交通大學(xué)等單位開展了SMP的研究工作，并取得了可喜的進(jìn)展。一、聚合物形狀記憶機(jī)理高聚物的各種性能是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的本質(zhì)反映，而聚合物的形狀記憶功能是有其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。目前開發(fā)的形狀記憶聚

17、合物一般是有保持固定成品形狀的固定相和在某種溫度下能可逆的發(fā)生軟化一硬化的可逆相組成。固定相的作用是初始形狀的記憶和恢復(fù)，第二次變形和固定則是有可逆相來完成。固定相可以是聚合物的交聯(lián)結(jié)構(gòu)、部分結(jié)晶結(jié)構(gòu)、聚合物的玻璃態(tài)或分子鏈的纏繞等?？赡嫦鄤t為產(chǎn)生結(jié)晶與結(jié)晶熔融可逆變化的部分結(jié)晶相，或發(fā)生玻璃態(tài)與橡膠態(tài)可逆轉(zhuǎn)變（玻璃化溫度Tg）的相結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)一院外力卜受胎30。萬25萬數(shù)上萬一.形狀記憶機(jī)理分子疑相連交聯(lián)，加硫化學(xué)交聯(lián)分子錯相連交聯(lián)，商介于內(nèi)結(jié)晶部分形狀記憶溫度150-120州二次成型的形狀固定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)威璃化轉(zhuǎn)琰轉(zhuǎn)晶變態(tài)結(jié)晶變密玻強(qiáng)化轉(zhuǎn)移形狀恢復(fù)溫度U35fi?-30-60顏色白色白色白色透

18、明密度”仃蠟：0-驪96CL97硬度（.常溫）W50（都氏1）例邵氏m內(nèi)W以上）拉伸強(qiáng)度，MP4.14.328429.F，；精.3（7自卜】憚K率，%200180常溫J:5M品-9CC)100拉伸應(yīng)力址回16.667.用彎曲棋凱MPsi.-始,1三、形狀記憶聚合物材料的生產(chǎn)方法形狀記憶聚合物材料的生產(chǎn)工藝因應(yīng)用領(lǐng)域的不同而有所不同。目前應(yīng)用最多的是作為熱收縮材料。其生產(chǎn)工藝過程大致為：配料一混合造粒一成型一交聯(lián)一擴(kuò)張一冷卻定型一熱收縮材料產(chǎn)品。1 .化學(xué)配方和配料：化學(xué)配方是制造不同性能的熱收縮材料的關(guān)鍵。對于各種不同用途的產(chǎn)品，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬和設(shè)方t,可以得到相應(yīng)的配方。表4-17列舉了

19、TPI形狀記憶材料的通用配方.可見一斑。熱收縮管的基材是均聚物，隨著高技術(shù)材料發(fā)展的需要，現(xiàn)已更多地應(yīng)用聚合物合金來代替單一品種的聚合物。例如，聚乙烯單獨(dú)使用時比較僵硬，引入一些彈性體或低結(jié)晶度的樹脂共混后，可以使聚乙烯變得柔軟些。為了改善其物理性能和加工性能，需要加入各種助劑，如抗氧化劑、增塑劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、分散劑以及必要的填科。2、造粒和成型將高聚物原料與各種助劑或添加劑用混煉法或擠出進(jìn)行高溫混合，塑化和造粒，然后將粒料吹塑成膜、壓延成板、擠出成管或注塑成各種異形管和不規(guī)則部件的半成品。3.交聯(lián)交聯(lián)是生產(chǎn)形狀記憶聚合物材料的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系SMP材料的性能和應(yīng)用。主要有化學(xué)交聯(lián)和輻射交聯(lián)

20、法。化學(xué)交聯(lián)法通常采用過氧化物作為交聯(lián)反應(yīng)引發(fā)劑，有時還加入適量的強(qiáng)化交聯(lián)劑如鼠月尿酸三烯丙酯、異鼠月尿酸三烯丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯等?；瘜W(xué)交聯(lián)需要較長的時間，成型熱處理中較難控制。輻射交聯(lián)法是采用高能射線（如3一射線、丫一射線）使聚合物發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，該法制造工藝簡單，易于控制，生產(chǎn)效率高，而且產(chǎn)品無殘留的催化劑污染，產(chǎn)品質(zhì)量較好。錄4-7形狀記憶TP1的配方及形變恢復(fù)性能配方與形變帙復(fù)轉(zhuǎn)果1123155隸就弱反式14聚異戊二慌反式1力-策算戊二惴1001何103703。頓式i4聚斤虎鼎期-輕質(zhì)段設(shè)鈣3015QISO303030環(huán)境系柒作油一3G一輯化砰5555E5硬脂酸111111罐碉取

21、50.50”0-30.3拉第化二二丙米33333硫化促進(jìn)幫-3試樣吊波水溫：C709070509055試擇便演時間/min101010101104變供復(fù)串;直徑/%10。58.397.9網(wǎng)99,6100.00班3血9910C發(fā)生破枇或裂紋無無無無X無第五節(jié)形狀記憶材料的應(yīng)用形狀記憶材料作為新型功能材料在航空航天、自動控制系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)、能源等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。一、形狀記憶合金的應(yīng)用表48列舉了形狀記憶合金的一些應(yīng)用實(shí)例，下面選擇重點(diǎn)應(yīng)用加以概述。表形狀記憶合金的應(yīng)用實(shí)例工業(yè)上形世恢復(fù)的一次利用緊固件“,一管接頭宇宙飛燈器用天戰(zhàn)火火報警器印刷電版的結(jié)合集成電路的外接電踹的隹接器夾板智封環(huán)工業(yè)上形狀

22、恢復(fù)的反復(fù)利用溫函祠嬴調(diào)節(jié)室內(nèi)海度用恒溫芥輕車散業(yè)翳反國的離公遇熱能轉(zhuǎn)業(yè)裝置翱電噩電善的控制元件記錄器用筆罌動裝普機(jī)器S機(jī)器人醫(yī)療.卜形狀恢品的利相而麗曲僮過漉嬴一管璟斷兩根靦鹿手術(shù)用夾子人造心臟，人）8腎的*骨折部侑司定所板娜正才排用共柩金屬玳人冠牙根1、1、高技術(shù)中的應(yīng)用形狀記憶合金應(yīng)用最典型的例子是制造人造衛(wèi)星天線，如圖46。由Ti-Ni合金板制成的天線能卷入衛(wèi)星體內(nèi)，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，利用太陽能或其他熱源加熱就能在太空中展開。美國宇航局（NASA）曾利用Ti-Ni合金加工制成半球狀的月面天線，并加以形狀記憶熱處理，然后壓成一團(tuán)，用阿波羅運(yùn)載火箭送上月球表面，小團(tuán)天線受太陽照射加熱引起形

23、狀記憶而恢復(fù)原狀，即構(gòu)成正常運(yùn)行的半球狀天線，見圖47,可用于通訊。大量使用形狀記憶合金材料的是各種管件的接頭。美國古德伊爾公司最早發(fā)明形狀記憶合金管接頭。將Ti-Ni合金加工成內(nèi)徑稍小于欲接管外徑的套管（管接頭內(nèi)徑比待接管外徑小約4%）,使用前將此套管在低溫下加以擴(kuò)管，使其內(nèi)徑稍大于欲接管的外徑，將接頭套在欲連接的兩根管子的接頭部位，加熱后，套管接頭的內(nèi)徑即恢復(fù)到擴(kuò)管前的口徑，從而將兩根管子緊密地連接在一起。由于形狀記憶恢復(fù)力大，故連接得很牢固，可防止?jié)B漏，裝配時間短，操作方便。美國自1970年以來，己在F14噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的油壓系統(tǒng)配管上采用了這種管接頭，其數(shù)量超過10萬個，迄今末發(fā)現(xiàn)一例泄漏

24、事故。這類形狀記憶合金管接頭還可用于核潛艇的配管、海底管道，電纜系統(tǒng)的連接等。我國已研制成Ti-Ni-5Co、Ti-Ni2.5Fe形狀記憶合金管接頭。試驗(yàn)表明，它們具有雙向形狀記憶，密封性好，耐壓強(qiáng)度高，抗腐蝕，安裝方便。B-7龍狀出比合金月面大線的自錄展開示意用2.智能方面的應(yīng)用形狀記憶合金作為一種兼有感知和驅(qū)動功能為新型材料，若復(fù)合在工作機(jī)構(gòu)中并配上微處理器，便成為智能材料結(jié)構(gòu)，可廣泛用于各種自動調(diào)節(jié)和控制裝置。如農(nóng)藝溫室窗戶的自動開閉裝置，自動電子干燥箱，自動啟閉的電源開關(guān)，火災(zāi)自動報警器，消防自動噴水龍頭。尤其是形狀記憶合金薄膜可能成為未來機(jī)械手和機(jī)器人的理想材料，它們除了溫度外不受任

25、何外界環(huán)境條件的影響.可望在太空實(shí)驗(yàn)室、核反應(yīng)堆、加速器等尖端科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮重要作用。3能量轉(zhuǎn)換材抖的應(yīng)用形狀記憶臺金可作為能量轉(zhuǎn)換材料一熱發(fā)動機(jī)。它是利用狀記憶合金在高溫和低溫時發(fā)生相變，伴隨形狀的改變，產(chǎn)生極大的應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)熱能=機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。1973年，美國試驗(yàn)制成第一臺TiNi熱發(fā)動機(jī)，當(dāng)時只產(chǎn)生o.5W功率（至1983年功率已達(dá)20w）o原聯(lián)邦德國克虜伯研究院也制作了形狀記憶發(fā)動機(jī)，其中大部分元件由Ti-Ni合金管制成，熱水和冷水交替流過這些管子，管子由于收縮而把扭轉(zhuǎn)運(yùn)動傳到飛輪上，推動飛輪旋轉(zhuǎn)。日本研制的渦輪型發(fā)動機(jī)的最大輸出功率約為600w。盡管目前這些熱機(jī)的輸出功率還很小

26、，但發(fā)展前景非常誘人，它可以把低質(zhì)能源（如工廠廢氣、廢水中的熱量）轉(zhuǎn)變成機(jī)械能或電能，也可用于海水溫差發(fā)電，其意義是十分深遠(yuǎn)的。4.醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用作為醫(yī)用生物材料使用的形狀記憶合金主要是Ti-Ni合金TiNi合金強(qiáng)度高，耐腐蝕，抗疲勞，無毒副作用，生物相容性好，可以埋入人體作生物硬組織的修復(fù)材料。例如，Ti-Ni合金絲插入血管，由于體溫使其恢復(fù)到母相的網(wǎng)狀，作為消除凝固血栓用的過濾器。用Ti-Ni合金制成的肌纖維與彈性體薄膜心室相配合，可模仿心室收縮運(yùn)動、制造人工心臟。用Ti-Ni合合制成的人造腎臟微型泵、人造關(guān)節(jié)、骨骼、牙床、脊椎矯形棒、骨折固定連接用的加壓騎縫釘、顱骨修補(bǔ)蓋板、以及假肢的連接等，療效較好。二、形狀記憶聚合物的應(yīng)用SMP主要應(yīng)用在醫(yī)療、包裝材料、建筑、運(yùn)動用品、玩具及傳感元件等方面。見表4襄*93Mp的應(yīng)用領(lǐng)械應(yīng)用領(lǐng)