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美国宇航局开发形状记忆合金(SMA)轮胎

美国宇航局开发形状记忆合金(SMA)轮胎

  • 分类:行业新闻
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  • 发布时间:2020-07-28

美国宇航局开发形状记忆合金(SMA)轮胎

【概要描述】美国宇航局最近开发了一种由镍钛丝制成的链条轮胎。格伦研究中心的科学家们已经将典型的弹性充气材料转变成能够承受显著可逆应变的记忆合金

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  美国宇航局最近开发了一种由镍钛丝制成的链条轮胎。格伦研究中心的科学家们已经将典型的弹性充气材料转变成能够承受显著可逆应变的记忆合金,这使得超弹性轮胎能够比任何其他非充气轮胎承受更多的变形,同时增强控制能力,增加设计的多功能性。轮胎可广泛应用于太空飞行器或地球上的飞行器。
  美国宇航局格伦研究中心评论说:“例如,超弹性轮胎可以通过增加偏转来软化,从而减少在崎岖路面上高速行驶时传递给车辆的能量。”。起初,美国航天局的格伦研究中心和轮胎制造商固特异开发了最初版本的弹簧轮胎。它将螺旋钢丝编织成网状图案,形成一个中空的轮胎形状。然而,在火星表面测试时,轮胎出现变形。后来,美国航天局的工程师想出了用形状记忆合金镍钛来解决变形问题的想法。
  美国航天局计划在2020年发射下一颗火星探测器,该轮胎不仅将应用于火星任务,还将通过取代地球上传统的充气轮胎,带来越野领域的创新。
 

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镍钛合金驱动丝:创新材料的多元应用与卓越性能
在材料科学领域,镍钛合金驱动丝正凭借其独特性能和广泛应用,成为众多行业关注的焦点。这种智能材料以其类似人体肌肉的特性,在医疗、电子、汽车等多领域展现出巨大的应用潜力。​ 镍钛合金驱动丝,又称 “NiTi 驱动丝” 或 “肌肉钛丝”,其独特之处在于具备通电收缩的特性。当电流通过时,合金丝内部电阻产生热量,温度高于相变温度,触发收缩反应;电流停止后,合金丝冷却并恢复原始长度。这一特性源于镍钛合金在机械应力或温度变化下发生的相变,为其在各领域的应用奠定了基础。​ 从性能数据来看,镍钛合金驱动丝表现卓越。其抗拉强度高达 850MPa,屈服强度在 195 - 690MPa 之间,延伸率范围为 25 - 50%。在化学成分上,Ni 含量严格控制在 55.4% - 56.2% 之间,同时对 C、H、O、N 等杂质含量的严格限制,确保了合金丝的稳定性与可靠性。通过调整合金成分和处理工艺,NiTi 记忆合金的相变温度可在一定范围内变化,如 TiNi - 01 合金相变温度范围为 20℃ - 40℃,TiNi - 02 合金则为 45℃ - 90℃,极大地拓展了其应用场景。​ 在医疗健康领域,镍钛合金驱动丝的应用尤为突出。因其良好的生物相容性,被广泛用于制作支架、导丝等医疗器械。在智能驱动的高精度药液输送系统中,镍钛合金材料也发挥着关键作用,为患者提供更精准高效的医疗服务。在消费电子领域,镍钛合金驱动丝同样不可或缺。例如,在手机镜头的光学防抖马达中,该材料得到了英国 CML 的性能认证,有效提升了拍摄质量。​ 在汽车制造行业,镍钛合金被应用于汽车座椅和悬挂系统,显著提高了车辆的舒适性和安全性,满足了消费者对智能、舒适驾乘体验的追求。在渔具领域,镍钛合金丝用于制作鱼钩、鱼线等部件,提升了钓鱼的效率与成功率。​ 科研人员对镍钛合金驱动丝的研究也在不断深入。德国萨尔大学和德国机电一体化与自动化技术中心的研究团队利用镍 - 钛形状记忆合金中的 “弹性热效应”,开发出创新的空调技术。该技术通过超薄镍钛线材或片材的反复机械变形实现热量转移,无需使用挥发性制冷剂或燃烧化石燃料,具有更高的能效和显著的环境效益,被欧盟委员会视为传统制冷系统的领先替代方案,并被世界经济论坛评为 2024 年 “十大新兴技术” 之一。香港科技大学孙庆平教授团队则提出了一种新型的丝线缠绕弯曲驱动方式,应用于镍钛形状记忆合金丝,实现了稳定持续的低温冷区,制作的紧凑型空气制冷原型机尺寸小巧,能高效且连续地输出冷空气,空气温降高达 10.6℃,样机能效比高达 3.7,为弹卡固态制冷技术的发展开辟了新路径。​ 随着技术的不断进步和研究的持续深入,镍钛合金驱动丝有望在更多领域实现突破,为各行业的发展注入新的活力,推动科技与生活的进一步发展。
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