形状记忆是如何工作的？

【概要描述】你是否注意到，一根细小的金属钛合金弹簧已悄无声息地改变了我们的生活，给我们的生活带来了极大的便利及舒适。

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发布时间：2020-02-12
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你是否注意到，一根细小的金属钛合金弹簧已悄无声息地改变了我们的生活，给我们的生活带来了极大的便利及舒适。

金属弹簧的发展历史悠久，最早存在于青铜时代。随着人类社会的发展，金属弹簧以其坚韧性、抗扭性、抗挠性及可长久保存等特性活跃在人们的日常生活中。到了14世纪，精确的钟表使得精密弹簧第一次成为必然。

十八世纪工业时代的到来，使得金属弹簧快速迅猛地发展。到了近代，弹簧的产量急剧上升。金属弹簧也已从最开始拥有的基础弹性功能逐渐演变并开发出具有不同特性及用途的弹簧。

金属之间的连结是金属键，一种金属可以跟另一种金属经过重组、改进，衍生出新的功能。比如镍钛合金（NITI），它具有一般弹簧所没有的功能--形状记忆功能。镍钛合金是形状记忆合金的一种，由它制成的弹簧，可通过形状记忆效应，在不同水温下，呈现不同的状态。如果把它放在热水中，弹簧的长度就会立马伸长，如果放在冷水里，就会立马恢复其本身的形状。

由于镍钛形状记忆合金本身所拥有的这些特性，现已被广泛应用于航空领域、电子领域、医疗领域、建筑领域、汽车工业及日常生活等多个领域。

航空领域：形状记忆合金钛合金弹簧应用到航空和太空装置，可以运用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件，还可用于制造探索宇宙奥秘的月球天线，人们利用形状记忆合金在高温环境下制做好天线，再在低温下把它压缩成一个小铁球，使它的体积缩小到原来的千分之一，这样很容易运上月球，太阳强烈的辐射使它恢复原来的形状，按照需求向地球发回宝贵的宇宙信息。另外，在卫星中使用一种可打开容器的形状记忆释放装置，该容器用于保护灵敏的锗探测器免受装配和发射期间的污染。

电子领域：钛合金弹簧应用在电子系列主要有记忆合金耳机支架、记忆合金耳机线，其有以下几个优点：超弹性，弹性磨量是不锈钢的弹性的8倍；感温记忆，记忆合金耳机线在温度低于5度以下时非常柔软，可以随意变形，而在温度升到人体的体温时，材料会自动恢复原始时定的形状，且具有超强的弹力；材料经过SGS标准检验，测试结果符合欧盟的RoHS指令，不含镉、汞、六价铬元素；本材料非常轻，密度仅为6.54g/立方厘米；本材料耐酸、碱，具有钛更强的耐腐蚀性，使用寿命更长。

医疗领域:NITI记忆合金钛合金弹簧用于医学领域，除了利用其形状记忆效应或超弹性外，还有良好的生物相容性。NITI可与生物体形成稳定的钝化膜。在医学上NITI 合金主要应用有：牙齿矫形丝、脊柱侧弯矫形，另外，外科中用NITI 形状记忆合金制做各种骨连接器、血管夹、凝血滤器以及血管扩张元件等。同时还广泛应用于口腔科、骨科、心血管科、胸外科、肝胆科、泌尿科、妇科等，随着形状记忆的发展，医学应用将会更加广泛。

建筑领域：在工程和建筑领域用 NITI 形状记忆合金钛合金弹簧作为隔音材料及探测地震损害控制的潜力已显示出来。已试验了桥梁和建筑物中的应用，因此作为隔音材料及探测损害控制的应用已成为一个新的应用领域。

汽车工业：利用镍钛合金温控钛合金弹簧在一定温度下形状的变化，可以有效地控制汽车水箱温度，防止其爆炸。当汽车在高速公路上长时间行驶，水箱温度过高时，安装在水箱敏感部位的温控器将自动关闭水箱阀门，启动水箱内部风扇，冷却水箱里的水，进而使汽车能够在高速公路上长时间安全行驶，对汽车发动机起到安全保护的作用。

生活领域：

利用形状记忆合金钛合金弹簧可以控制浴室水管的水温：在热水温度过高时通过"记忆"功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。

可以制作成消防报警装置及电器设备的保险装置。当发生火灾时,记忆合金制成的钛合金弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。

可以把用记忆合金制成的钛合金弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。

在眼镜框架的鼻梁和耳部装配NITI合金钛合金弹簧可使人感到舒适并抗磨损。用超弹性 NITI 合金丝做眼镜框架，即使镜片热膨胀，该形状记忆合金丝也能靠超弹性的恒定力夹牢镜片。这些超弹性合金制造的眼镜框架的变形能力很大，而普通的眼镜框则不能做到。

镍钛形状记忆合金钛合金弹簧，被誉为“一种神奇的功能材料”。未来，镍钛形状合金钛合金弹簧将被越来越多的应用到我们的日常生活中，给我们的生活带来极大的便利。

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上一个: Ti-Ni记忆合金材料的特性及应用

下一个: 什么是记忆合金？它们的功能是什么？

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形状记忆相关知识点

形状记忆材料是一种可以记忆特定形状并在外界影响下恢复原状的高科技材料，其应用广泛于智能材料领域。然而，形状记忆技术的发展并非一蹴而就。　　20世纪50年代到60年代初期，研究人员通过拉伸聚合物材料，发现其变形后能够反复恢复到其原始形状，形成了早期形状记忆材料。　　在20世纪60年代末期，德国科学家Buehler发现一种记忆合金NiTi，它可以通过外界温度影响实现形状记忆效应，这标志

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