新型智能材料

1、高分子形狀記憶合金的發(fā)展及趨勢摘要：本論文主要討論形狀記憶合金相關內容扼要地敘述了形狀記憶合金的發(fā)現(xiàn)以及發(fā)展歷史和分類介紹了形狀記憶合金在工程中應用的現(xiàn)狀以及發(fā)展前景。關鍵詞：形狀記憶合金、形狀記憶合金效應、應用一、引言形狀記憶合金(ShapeMemyAlloySMA)是指具有一定初始形狀的合金在低溫下經塑性形變并固定成另一種形狀后通過加熱到某一臨界溫度以上又可恢復成初始形狀的一類合金。形狀記憶合金具有的能夠記住其原始形狀的功能稱為形狀

2、記憶效應(ShapeMemyEffectSME)。研究表明很多合金材料都具有SME但只有在形狀變化過程中產生較大回復應變和較大形狀回復力的才具有利用價值。到目前為止應用得最多的是Ni2Ti合金和銅基合金(CuZnAl和CuAlNi)。形狀記憶合金作為一種特殊的新型功能材料是集感知與驅動于一體的智能材料因其功能獨特可以制作小巧玲瓏、高度自動化、性能可靠的元器件而備受矚目并獲得了廣泛應用。二、形狀記憶合金的發(fā)展史1932年瑞典人奧蘭德在金鎘

3、合金中首次觀察到“記憶“效應，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又可以魔術般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。1938年。當時美國的在CuZn合金小發(fā)現(xiàn)了馬氏體的熱彈件轉變。隨后，前蘇聯(lián)對這種行為進行了研究。1951年美國的Chang相Read在Au475Cd(％SMA的形狀記憶效應源于熱彈性馬氏體相變，這種馬氏體一旦形成，就會隨著溫度下降而繼續(xù)生長，如果溫度上升它又會減少，以完全相反

4、的過程消失。兩項自由能之差作為相變驅動力。兩項自由能相等的溫度T0稱為平衡溫度。只有當溫度低于平衡溫度T0時才會產生馬氏體相變，反之，只有當溫度高于平衡溫度T0時才會發(fā)生逆相變。在SMA中，馬氏體相變不僅由溫度引起，也可以由應力引起，這種由應力引起的馬氏體相變叫做應力誘發(fā)馬氏體相變，且相變溫度同應力呈線性關系。至今為止發(fā)現(xiàn)的記憶合金體系AuCd、AgCd、CuZn、CuZnAl、CuZnSn、CuZnSi、CuSn、CuZnGa、InT

5、i、AuCuZn、FePt、TiNi、TiNiPd、TiNb、UNb和FeMnSi等。形狀記憶合金的歷史只有70多年，開發(fā)迄今不過20余年，但由于其在各領域的特效應用，正廣為世人所矚目，被譽為“神奇的功能材料“，其實用價值相當廣泛，其應用范圍涉及機械、電子、化工、宇航、能源和醫(yī)療等許多領域。二、形狀記憶效應的應用迄今為止形狀記憶合金在空間技術、醫(yī)療器械、機械器具、電子設備、能源開發(fā)、汽車工業(yè)及日常生活各方面都得到了廣泛的應用總的來說按使

6、用特性的不同可歸納為下面幾類:(1)自由回復。SMA在馬氏體相時產生塑性形變溫度升高自由回復到記憶的形狀。自由回復的典型例子是人造衛(wèi)星的天線和血栓過濾器。美國航空航天局(NASA)將Ti2Ni合金板或棒卷成竹筍狀或旋渦狀發(fā)條收縮后安裝在衛(wèi)星內。發(fā)射衛(wèi)星并進入軌道后利用加熱器或太陽能加熱天線使之向宇宙空間撐開。血栓過濾器把Ni2Ti合金記憶成網狀低溫下拉直通過導管插入靜脈腔經體溫加熱后形狀變?yōu)榫W狀可以阻止凝血塊流動。有人設想利用形狀記憶合