神奇的记忆合金-大自然的恩赐，航天、电器、医疗应用持续突破

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，它又可以魔术般地变回到原来的形状，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。

记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。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，从而使汽车永保美丽的“容颜”。

由于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1个闸门，而在干燥器的外侧还装有1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，2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。

形状记忆合金

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2个直径不同的链轮，链轮上配有1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1000转／分，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。(www.xing528.com)

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。

此外，形状记忆合金还在许多方面施展着它的出色本领。有一种用记忆合金制成的温室自动开闭臂，能在阳光照耀的白天打开通气窗，而在晚间室温下降时将其自动关闭，完全不用人去照管。

记忆合金

除了记忆合金具有形状记忆功能外，近年来人们还发现一些高分子聚合物（如塑料）也具有形状记忆功能。日本一家公司已研制成一种苯乙烯和丁二烯聚合物的形状记忆塑料。当将这种塑料加热至60℃时，丁二烯开始部分软化，而苯乙烯仍保持坚硬状态，以此来保持形状记忆性能。随后，一些形状记忆塑料产品便相继投向市场。例如，1985年开发出的一种形状记忆塑料隆胸乳罩，是用柔软的记忆塑料丝制作的，它能在人的体温作用下恢复突起的外形。日本的一些汽车公司，准备用形状记忆塑料制成汽车的保险杠和易碰撞部位。一旦汽车被撞瘪，只要用理发用的吹风机一吹，这些部件很快就会恢复原状，真像变戏法一样。

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，或者你出外旅游，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。不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作。如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加加温就可恢复原状，既省钱又省力，实在方便。