记忆材料研究进展 论文

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形状记忆材料的新进展(1)

形状记忆材料的新进展(1)
异,∆(µ0M s ⋅ H ) ,这个能量差异对孪晶界施加一压力,
因而易磁化方向与外磁场方向相同的孪晶单变体将
长大,磁场诱发孪晶界移动的结果产生一个大的应
变,这效应完全发生在铁磁形状记忆合金的马氏体
态。
基 于 Ni-Mn-Ga 合 金 磁 致 应 变 的 机 理 , O'Handely[45]提出了定量解析模型,根据所涉及的不 同能量分成四项,即 Zeeman 能,磁各向异性能,内 部弹性能和外加应力能。对由一个可动孪晶界分开的
图 1 室温下单晶 Co-31.5%(原子分数)Ni 合金呈 现 4.2%的磁诱发应变[27]
Fig 1 4.2% magnetic field induced strain in a Co-31.5% (原子分数)single crystal at room temperature
7
5.2 Co-Ni 合金磁控形状记忆效应的机理探讨[25,26]
驱动,母相中产生易磁轴方向向外磁场倾转的趋势,
这种倾转趋势产生了一对力矩,由该力矩在晶体的密
排面{111}上形成剪切应力τ,它对密排面{111}上的全
位错 a < 112 > 和不全位错 a < 112 > 均产生作用。由于
2
6
[110]方向和[001]方向之间的夹角 45°,是受到剪切
力最大的方向,也是容易发生滑移的方向。单晶表面
( )1 2
C e2 eff
为内部储存弹性能,其中,Ceff
表示存在可动
孪晶界马氏体的模量, e 为与孪晶迁动过程相关的应 变;στ ⋅ ετ 为与外加应力相关的能量,其中 στ 表示外加 应力, ετ 表示磁场诱发应变。
6 马氏体态磁控形状记忆合金-单晶

形态记忆合金材料论文

形态记忆合金材料论文

题目:关于形态记忆合金的研究进展摘要:形态记忆合金是新兴的材料,本文主要讨论形状记忆合金相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的发现以及发展历史和分类, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。

记忆合金作为一种使用价值比较广泛额材料,我们有理由相信形状记忆合金的发展前途是相当广泛的,也必将造福于人类。

此外,通过这些介绍使人们能够真正的理解和认识这种新的材料——形态记忆合金。

关键字::形状记忆合金、探索、各领域应用、形状记忆合金效应正文:一,形态记忆合金简介。

形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,SMA) 是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。

形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应(Shape Memory Effect ,SME) 。

研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。

到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。

形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛关注。

二、形态记忆合金分类及原理形态记忆合金种类繁多,在现在情况来看,记忆合金主要分为以下几种:(1)单程记忆效应:形状记忆合金在较低的温度下变形,加热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

(2)双程记忆效应:某些合金加热时恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应。

(3)全程记忆效应:加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状,称为全程记忆效应。

至今为止发现的记忆合金体系Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。

记忆合金材料的研究与发展

记忆合金材料的研究与发展

记忆合金材料的研究与发展记忆合金材料(Shape Memory Alloy,简称SMA)是一种具有形状记忆性能的特殊材料,其可以在受力后产生可逆的形状变化,并在消除受力后恢复原状。

这种独特的记忆性能使得记忆合金材料在多个领域中得以广泛应用,例如航空航天、汽车、医疗器械等等。

在记忆合金材料的研究与发展中,人们不断探索其性能和应用的潜力。

记忆合金材料最早是在20世纪50年代由美国海军研究实验室(Naval Ordnance Laboratory)的J. Perkins教授和其团队发现的。

最早的记忆合金材料是铜铝合金,但在后来的研究中,发现了其他种类的合金材料,如镍钛合金(Ni-Ti合金)和铜锌铝合金(Cu-Zn-Al合金)等。

记忆合金材料的研究主要包括两个方面,即合金的成分与制备工艺以及形状记忆性能的研究。

合金的成分与制备工艺直接决定了合金的性能和应用范围。

不同的合金成分可以使记忆合金材料具有不同的形状记忆性能和机械性能。

制备工艺的改进可以提高合金的制备效率和质量,同时控制合金的微观结构和相变温度。

形状记忆性能的研究则涉及合金的相变机制、相变温度和应力响应等方面。

记忆合金材料的形状记忆性能主要是由于合金的相变特性所致。

在记忆合金材料中,其晶体结构可存在两种形态,即高温相和低温相。

高温相具有高弹性模量和低回弹性,而低温相则具有低弹性模量和高回弹性。

通过一定的热处理和变形,可以在记忆合金材料中形成高温相或低温相,从而使材料产生形状记忆效应。

当材料受到外界力的作用时,会发生相变并产生形状变化,一旦取消外界力,材料会自动恢复到原始形状。

这种形状记忆性能使得记忆合金材料在很多领域中具有广泛的应用前景。

记忆合金材料的研究与应用面临着一些挑战。

首先,记忆合金材料的相变温度和应力响应还需要更好地控制。

不同的应用领域对合金的性能要求不同,需要根据具体应用进行合金的设计和优化。

其次,记忆合金材料的制备工艺还需要进一步改进和优化,以提高合金的制备效率和质量。

记忆合金材料的研究与发展

记忆合金材料的研究与发展

记忆合金材料的研究与发展记忆合金材料(Shape Memory Alloy,SMA)是一种具有形状记忆性和超弹性的材料,它具有广泛的应用前景,可以用于医疗、航空、汽车、建造等诸多领域。

SMA的形状记忆性是指该材料可以在受到外力变形后自动恢复到原来形态,而超弹性是指SMA可以在受到外力时发生超弹性变形,这些独特的特性使得SMA备受瞩目。

SMA的研究起源于20世纪早期,当时,D. Goldstein和A. L. Greer等人随机发现了这种神奇的记忆合金材料。

之后,SMA一直得到全球科学家们的研究和应用。

在过去二十多年的发展过程中,SMA材料已经被广泛运用于航空、汽车、建造、医疗领域等,其中最重要的是航空领域。

SMA材料在航空领域中的作用是可以辅助机翼、空气扰流板等附加部件的自适应变形,以增加机翼的升力和空气动力性能,达到节能效果。

此外,也可以用SMA材料制成机身内部附加支撑系统,保证机身的安全性。

近年来,随着SMA材料的不断改进和应用范围的不断扩大,SMA已经被应用于飞机引擎领域,为飞机制造业带来了巨大的发展机遇。

在汽车制造领域,SMA材料的应用也已经起步。

其主要应用是利用SMA的超弹性和形状记忆性能为汽车制造节能和安全的新材料。

目前,美国通用电气公司已经利用SMA材料研制出一种称之为“Smart Metal”的新型材料,这种材料可以自动调节发动机控制系统,增加汽车的燃油效率和降低排放量。

在建造领域,SMA材料也已经被应用,并取得了一定的成果。

一些大型建筑物,如体育场馆、展览馆、博物馆等都有突出的结构形态和设计需求,SMA材料的结构可实现形状记忆,可用于地震防护、气候适应以及大跨度建筑物中的柱子、梁、拱。

医疗领域是SMA材料的另一大应用领域。

如果将SMA材料放入人体内,当材料受到体温、pH或磁场等外界刺激时,材料即可发生相应的变化,可用于制造支撑、夹持、植入等医用器械方面。

目前,SMA材料的研究和发展已经取得了重大的进展,但是,SMA材料的研究难度大,应用领域复杂,商业化应用仍处于发展初级阶段。

记忆合金的原理及应用小论文

记忆合金的原理及应用小论文

记忆合金的原理及应用小论文1. 引言记忆合金是一种具有形状记忆效应和超弹性特性的材料,可以在外界刺激下实现自我形变和恢复原状,因此被广泛应用于各个领域。

本文将介绍记忆合金的原理和各种应用。

2. 记忆合金的原理记忆合金的原理基于固体相变和晶格结构的变化。

当记忆合金处于高温相(奥氏体相)时,晶格结构规则,材料呈现典型的金属弹性行为。

当降低温度至亚相变温度时,记忆合金会发生固相相变,晶格结构由规则的高温相转变为不规则的低温相(马氏体相)。

在这个过程中,记忆合金会发生形状记忆效应,即变形储存,在外界刺激下能够快速地恢复到其原始形状。

3. 记忆合金的组成和制备方法记忆合金主要由镍、钛、铜、铝等金属元素组成。

这些金属元素在合金中具有不同的比例和含量,可以调节合金的性能和特性。

记忆合金的制备方法主要有冶金法、物理镀膜法和化学还原法。

通过不同的制备方法可以得到具有不同组织结构和性能的记忆合金材料。

4. 记忆合金的应用领域4.1 医疗领域记忆合金在医疗领域有广泛的应用,例如制造血管支架、牙线、矫形器和植入器件。

血管支架使用记忆合金的特性可以在介入治疗中帮助恢复和维护血管的通畅。

牙线和矫形器使用记忆合金的形状记忆效应可以调整和修复牙齿的位置。

植入器件则利用记忆合金的生物相容性和形状记忆效应,在植入后能够适应人体变化并起到治疗作用。

4.2 汽车工业记忆合金在汽车工业中的应用主要体现在发动机、座椅和遥控器等方面。

发动机使用记忆合金可以提高汽车的运行效率和降低燃油消耗,同时还可以减少发动机噪音和震动。

座椅和遥控器使用记忆合金的超弹性特性,可以提供更舒适的座椅和操作手感。

4.3 建筑工程记忆合金在建筑工程领域的应用主要体现在地震防护和结构控制方面。

通过使用记忆合金材料制造阻尼器,可以有效地减小结构的震动,提高建筑的抗震性能。

此外,记忆合金还可以用于结构控制系统,通过控制记忆合金的应变,可以改变结构的刚度和稳定性,使其适应不同的工况。

新型记忆材料的研究和应用

新型记忆材料的研究和应用

新型记忆材料的研究和应用随着科技的不断发展,新型记忆材料的研究和应用正在成为热门话题。

这些材料可以存储和处理更多的信息,从而让我们的生活变得更加便利。

本文将介绍新型记忆材料的定义及其种类,重点讨论其研究和应用方面。

一、新型记忆材料的定义新型记忆材料是一类能够存储和读取信息的材料,可以用于制造电子设备或其他高科技产品。

传统的记忆材料,如磁性介质、半导体等,存储和读取信息的方式受到一定限制。

而新型记忆材料拥有更高的存储密度和更快的存储和读取速度,成为了未来科技发展的重要方向。

二、新型记忆材料的种类大致可以分为以下几类:1、相变存储器(Phase-Change Memory,PCM)相变存储器是最常见的新型记忆材料。

它利用物质在温度变化下的物理性质发生相变,将信息存储在材料的结构状态中。

PCMs 拥有先进的性能,存储速度和密度可以媲美固态硬盘(SSD),从而使其成为一种可以实现多种终端设备的理想存储选择。

2、磁阻随机存取存储器(Magnetoresistance Random Access Memory,MRAM)MRAM是一种将电子存储在电磁场中的存储器。

它具有高速、非易失性、耐高温和抗辐射等特点,因此尤其适合用于航空航天等应用领域。

3、锂离子电池(Lithium-ion Batteries,LIBs)锂离子电池是目前最常见的电池类型。

它由锂离子中心和电解质组成,并可以使用高比能量储存电能。

市场上的各种电子设备都在不断优化其电池组成,而锂离子电池是其中一种重要选择。

三、新型记忆材料的研究1、多场耦合现象多场耦合现象是新型记忆材料的研究重点之一。

它是材料中不同场之间的相互作用和影响,该现象对存储和读取信息起到关键作用。

2、微纳加工技术微纳加工技术是目前新型记忆材料的研究重点之一。

它是通过微观加工技术去提高新型记忆材料的性能和稳定性。

例如,利用纳米线技术可以制造更优秀的存储微芯片。

三、新型记忆材料的应用1、计算机存储新型记忆材料对计算机存储产生了重要影响,如相变存储器可将存储密度提高至每平米超过512GB,并且读写速率也比传统存储介质提高10倍甚至更多。

形状记忆高分子材料的研究进展

形状记忆高分子材料的研究进展

圆 圜 圜
图 1 聚合物形状记忆效应示意图
( 即聚合物可 以“ 记住” 两个临时形状 “ 4 ] 。 中科院四川有机化学有 限公司 的丁小斌 、 彭宇行 等制备 了P MMA— P E G 2 0 0 0 的半互 穿网络 聚合物 , 实现了一个聚合物具有两个形状恢复温度[ 1 0 】 。 X i e 利用一个 较宽 的相转变 , 成功地使全氟磺酸离聚物( P F S A) 实现 了三态 、 四态 形状记忆效应[ 】 , 突破了人们对形状记忆聚合物一个转变过程对 应 个 临时形状 的认知 。 总之 , 通过化学合成的途径 , 人们可 以从分子层 面设 计新 型聚 合物 , 但是需要较深厚的高分子相关专业 的背景知识与很强的实验 技能。


[ 2 ] R a t n a 。 D . a n d J . K a r g e r —K o c s i s 。 J o u r n a l o f M a t e r i a l s S c i e n c e , 2 0 0 8 .
4 3 ( 1 ) : D . 2 5 4 -2 6 9 .
[ 3 ] X i e … T P o l y m e r , 2 0 1 1 . 5 2 ( 2 2 ) : p . 4 9 8 5 —5 0 0 0 . [ 4 ] L e n d l e i n . A. a n d S . K e I c h 。 An g e wa n d t e C h em i e —I n t e r n a t i o n a l
P . 1 1 0 0 -1 1 0 4 .
形状记忆效应最初是在金— 镉合金中发现的。 在1 9 6 2 年, 又发现 Ni — T 冶 金具有形状记忆效 应 , 其在航天 、 航空方面 的巨大潜在 应 用, 迅速 引起广泛 关注。 形状记忆合金虽然尺寸小、 强度高 , 但制造 费用高 、 可回复 形变小 、 有毒性 。 而形状记忆聚合物 因加工简单 、 成 本低 、 质量 轻 、 形变量大等优势 , 得到迅速 发展[ 1 】 。 在1 9 8 4 年, 法国的C D F C h e m i e 公司研发 出了第一种形状 记忆 聚合物—— 聚降冰片烯【 2 】 。 不久 , 日 本三菱 重工开发 出了易于调节 软、 硬段结构的形状记 } 乙 聚氨酯材料实现了形状记忆聚合物的商业 化 应用 [ 3 l 。 形状记忆高分子的机理 可用 图1 表示 : 可认 为该 材料 由两相或 者两个组分 组成 。 其一为固定相 , 其一为可转变相 。 当聚合物受外界 环境刺激( 女 Ⅱ , 加热) 时, 可转变相变软 , 聚合物变形后 , 处于能稳定存 在 的临时形状 ; 当聚合物再 次受外界刺激后 , 根据熵增原理 , 高分子 链 自发蜷缩 , 从而驱动聚合物 回复初始形状 。 初始形状 由物理交联点或化学交联点决定。 根据可转变相的不 同, 可将材料分为两大类 : 一类是利用玻璃化转变实现形状记忆 , 另 类是 利用结 晶相实现形状记 I  ̄ O , 2 A ] 。 基于这个机理 , 可利用化学 方法合成利用玻璃 化转变I s , 日 或 晶体熔融转变( 如利用P E G 等 7 q 的 形状记忆高分子材料 。 通常利 用一个转变过程( 如玻璃化转变或熔融转变 ) , 可以实现 个临时形状的回复 。 但如果把具有不同转变温度的组分( 女 口 低熔点 的组分和高玻璃化转变温度 的组分、 两个不同玻璃化转变温度的组 分 等) 通过 共聚形成 共聚物网络, 则可 以实现三态形状记忆聚合物

学习记忆的研究进展

学习记忆的研究进展

学习记忆的研究进展1 学习记忆的神经生理学机制1.1 学习记忆的脑功能定位海马主要参与信息的获得,在巩固新的情节记忆将其转化为长时记忆过程中显得尤其重要,但不是记忆长时间储存的场所。

间脑包括丘脑、乳头体等,从颞中叶发出的纤维与下丘脑和丘脑联系密切,并参与了短时陈述性记忆。

杏仁体是一个与简单的经典条件反射有关的脑结构,它可以影响长时陈述性记忆的储存。

前额皮质与颞叶和间脑相联系,参与情节记忆的编码和再现。

1.2 学习记忆的神经机制1973 年Bliss 和Lomo 在研究中发现,海马CA3 区椎体细胞schaffer 侧支经过一定强度的高频刺激后,再用单个刺激测试,可发现突触后神经元的兴奋性突触后电位(EPSP)明显增强,表现为潜伏期缩短、振幅增大、斜率增加,这种突触传递的增强现象即为长时程突触增强(LTP)。

LTP 一直被认为是学习与记忆的神经基础之一,是突触可塑性的功能指标之一,是研究学习与记忆的理想模式[1]。

2 学习记忆的分子生物学机制在对学习记忆的研究中发现,一些生物大分子(如RNA、蛋白质等)和部分神经递质与学习记忆有着密切关系,这说明信息的储存过程在分子水平上产生了变化。

学习记忆的分子生物学调控机制大致可分为增强学习记忆的正调控机制和抑制学习记忆形成的负调控机制两大类。

2.1 N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)受体与学习记忆NMDA 受体是一种电压和受体双重门控、对钙离子有较强通透性的阳离子通道,其激活后引发的钙离子内流是产生长时程增强(LTP)的关键[1]。

它是由NR1、NR2A 和NR2B 3 种亚基组成[2]。

研究发现,随着NMDA 受体亚基NR2B 的表达增加,海马CA1 区的LTP 也会随之增强,从而增强空间记忆与恐惧记忆[2]。

神经元驱动蛋白(KIF)17 与NR2B 的主动运输有着密切的关系,KIF17 蛋白表达增加,将会引起突触中NR2B 高水平表达,产生更大的NMDA 受体流,促进环-磷酸腺甘反应原件结合蛋白(CREB)活化,产生更强、更稳定的LTP,从而增强学习与记忆功能[3]。

记忆材料研究进展论文

记忆材料研究进展论文
为了满足实际应用的需求,研究 者成功开发出了记忆材料的集成 与兼容技术,使得记忆材料能够 更好地与其他器件集成,提高了 整体的可靠性和性能。
研究不足与展望
材料性能仍需进一步 提高
尽管已经取得了显著的进展,但记忆 材料的性能仍需进一步提高,以满足 未来更高的应用需求。
跨学科合作与交流亟 待加强
记忆材料研究涉及到多个学科领域, 如材料科学、物理学、电子学等,加 强跨学科的合作与交流有助于推动该 领域的发展。
记忆材料的组成与结构
组成
记忆材料的组成通常包括主成分和增强成分。主成分是构成 记忆材料主体的元素或化合物,而增强成分则是用来增强主 成分的记忆效应的元素或化合物。
结构
记忆材料的结构通常包括微观结构和宏观结构。微观结构是 指记忆材料在原子或分子层面的排列和构造,而宏观结构则 是指记忆材料在宏观层面的排列和构造。
记忆材料研究进展论文
xx年xx月xx日
目 录
• 引言 • 记忆材料基础理论 • 记忆材料研究现状及发展趋势 • 新型记忆材料及其应用 • 记忆材料的制备与优化 • 记忆材料在交叉学科中的应用及前景 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
背景
记忆材料在信息存储、航空航天、生物医学等领域具有广泛 的应用前景,对其研究具有重要的理论和应用价值。
记忆材料在生物医学领域的应用及前景
总结词
记忆材料在生物医学领域具有巨大的应用 潜力,包括药物递送、组织工程和生物成 像等方面。
详细描述
记忆材料可以作为药物递送的载体,通过 控制药物释放的时间和剂量,实现更加精 确和有效的药物治疗。此外,记忆材料还 可以用于组织工程,例如作为生物相容性 材料用于人造器官的制造。最后,记忆材 料还可以作为生物成像的介质,例如在超 声成像和光学成像中用作对比剂。

形状记忆材料论文

形状记忆材料论文

形状记忆材料论文最近几年,怎样有效的提升土木工程构造的安全性、持久性是现在人们普遍关注的问题之一。

通过各国学者的不断努力和研究,针对该情况也提出了相关的解决措施,来进一步的加强结构中的安全性和稳固性。

其中,因为智能材料所融合而成的智能材料结构系统在土木工程的使用过程中,不但具有强大的吸引力,还具有鲜明的革命性。

现在,土木工程范围中使用最为普遍的就是只能材料有形状记忆合金、压电材料、光栅光纤和磁流变体等。

在丰富多样的智能材料中,形状记忆合金,简称SMA,该材料对形状具有一定的记忆性,该材料自身具有感知性、判断性和自我适应性等特征。

SMA 因为其恢复变形大、因为受限回复时可能产生大量的驱动力、电阻对应比较敏感、高阻尼性能、抗疲劳性能好,而且还可以完成多样化的变形模式,容易和混凝土、钢等材料融合起来,并且受到了人们的广泛关注,国内外很多学者对SMA在土木工程中的使用进行了相关的理论探索和实验研究。

1SMA的主要价值1.1形状记忆效用(SMA)。

相撞记忆效用主要表现在一些具有热弹性或是引发马氏体相变的材料存在于马氏体状态中,并且通过一定程度的变形,经过加热并超越了马氏体相,等到温度消失之后,材料的形状可以恢复到之前的模样和体积。

因为材料记忆效用各不相同,主要划分为单程、双程和全方位SMA,单程SMA是指材料只能进行一次动作,也就是加热之后保持高温时的状态,并且一直维持;双程SMA主要是指材料反复加热和遇冷之后,能够反复在高、低温之间进行变化;全方位SMA主要是指材料在保持双程记忆的时候,如果冷却到特别低的温度,就会呈现出和高温完全不一样的形状。

1.2超弹性(PE)。

超弹性就是指当SMA温度超越奥式体变相完成温度Af之后,加载应力达到了弹性极限,也就出现了非弹性应变,持续加载将会出现马氏体相变,但是马氏体也会因为应力的丧失而消失,虽然不加热也会出现马氏体逆相变,并且恢复到原来的材料状体,也就是奥式体相,应力效用中的整体变形也会因为逆相变的出现而完全消失。

形状记忆高分子的材料的研究进展

形状记忆高分子的材料的研究进展

形状记忆高分子材料的研究进展摘要:本篇文章首先简述了形状记忆高分子材料的记忆机理,然后综述了形状记忆高分子材料的分类、制造原料、应用现状及展望应用前景。

关键词:形状记忆高分子;高分子材料;分类;应用;发展趋势1.概述形状记忆高分子(Shape Memory Polymer,简写为SMP)在特定条件下具有特定的形状,随外部条件的变化,其形状相应地改变并固定。

当外部环境再一次规律性地变化时,SMP便恢复到初始态。

至此,SMP循环完成记忆初始态——变形固定态——恢复初始态。

促使SMP完成上述循环的外部条件有热能、光能、电能、声能等物理因素和酸碱度、螯合反应、相变反应等化学因素[3-4]。

形状记忆高分子或形状记忆聚合物作为一种功能性高分子材料,是高分子材料研究、开发、应用的一个新分支,与其他功能材料相比,原料充足,品种多,回复温度等条件范围宽;形变量大,质轻耐用,易包装运输,应用范围广泛;易加工,易赋形,能耗低;价格便宜,仅是金属形状记忆合金的1%;耐腐蚀,电绝缘性强,保温效果好[4]。

2.SMP的记忆机理形状记忆高分子材料(SMP)的记忆机理,可以从分子结构及其相互作用的机理方面加以解释。

1989年,石田正雄认为,具有形状记忆性能的高分子可看作是两相结构,即由记忆起始形状的固定相和随温度变化能的可逆的固化和软化的可逆相组成。

可逆相为物理铰链结构,而固定相可分为物理铰链结构和化学铰链结构,以物理铰链结构为固定相的称为热塑性SMP,以化学铰链结构为固定相的称为热固性SMP[1]。

徐修成认为固定相的作用是对于成形制品原始形状的记忆与回复,而可逆相的作用则是形变的发生与固定。

固定相可为聚合物的交联结构、部分结晶结构、超高分子链的缠绕等结构。

可逆相可以是产生结晶与结晶熔融可逆变化的部分结晶相,或发生玻璃态与橡胶态可逆转变(玻璃化温度,Tg)的相构。

在高分子形状记忆材料中,由于聚合物分子链间的交联作用,这就是材料中固定相的作用束缚了大分子的运动,表现出材料形状记忆的特性。

带有记忆功能的新型材料研究

带有记忆功能的新型材料研究

带有记忆功能的新型材料研究引言随着科技的发展和人们对于材料性能的要求不断提高,带有记忆功能的新型材料也逐渐引起了人们的关注。

这种材料可以根据外部环境的变化自主改变形状,同时还可以记录其所经历的变化,具有广泛的应用前景。

一、带有记忆功能的新型材料的定义和特点带有记忆功能的新型材料是一种独特的材料,其能够根据外部环境的变化自主改变形状,并可以记录其所经历的变化,以便今后能够更好地适应环境。

这种材料主要有以下特点:1. 具有可逆形状记忆效应,即应变受到刺激后能够自行恢复原状。

2. 具有固定形状记忆效应,即能够保持一定形状,在外界刺激下才发生形变。

3. 具有巨变温度区间,即能够在较宽的温度范围内改变形状。

二、带有记忆功能的新型材料的分类带有记忆功能的新型材料可分为以下几类:1. 形状记忆合金。

这种材料的形状记忆效应来自于金属相的相变,常见的有镍钛合金和铜锌铝合金。

2. 光敏记忆材料。

这种材料可以通过光源的刺激来产生形变效应,常见的有光致变色材料和光致形变材料。

3. 热致变形材料。

这种材料的形状记忆效应是由材料结构的温度相关性引起的,常见的有聚氨酯、聚苯乙烯等。

4. 液晶材料。

这种材料可以通过外界电场、磁场或温度等刺激来产生形变效应。

三、带有记忆功能的新型材料的应用领域由于其独特的性能,带有记忆功能的新型材料具有广泛的应用领域,主要有以下几个方面:1. 机器人技术。

带有记忆功能的新型材料可以用于无人机、导航器、机器人和其他自主控制设备的制造,有望大大提高其表现和工作效率。

2. 医疗器械。

这种材料可以在医疗器械制造中得到广泛应用,如心脏支架和动脉血管支架等,同时也可用于改善人体肢体功能的材料。

3. 汽车和航空航天工业。

带有记忆功能的材料可以用于制造能够自行变形的车身和机翼部件,以适应各种飞行情况和气候变化。

4. 智能建筑材料。

这种材料可以用于制造智能玻璃、自动窗帘等智能家居产品,具有很好的应用前景。

结论带有记忆功能的新型材料是一种具有非常广泛的应用前景的材料,具有可塑性和智能性等优点,在各个领域都得到了广泛的应用和研究。

新型纳米记忆材料的研究与应用

新型纳米记忆材料的研究与应用

新型纳米记忆材料的研究与应用随着科学技术的不断发展,新型纳米记忆材料已经成为了一个热门的研究领域。

人类对于记忆材料的需求,也源源不断地推动着这项研究得以不断地深入。

究竟是什么让这种纳米记忆材料备受瞩目呢?本文将从研究现状、材料特点、应用前景等方面来探讨这个问题。

一、研究现状纳米记忆材料是指一种具有非易失性存储特性的材料。

简单来说,就是可以“记住”一旦储存的信息,并且这些信息可以在电力断电的情况下被保存。

与其他记忆材料相比较,纳米记忆材料的特点主要有以下几点:1. 更高的稳定性当电流通过纳米记忆材料时,其分子会重组,从而改变了材料的电阻率。

而这种变化会一直保存到下次电流通过之前,因此纳米记忆材料的存储是非常稳定的。

2. 更长的寿命纳米记忆材料不仅可以保存储存的信息,还能在这些信息的基础上进行改变。

这一点使它成为了一种非常有前途的存储媒介。

3. 更快的响应速度与普通的存储芯片相比,纳米记忆材料的响应速度更快。

这是由于纳米级别的结构带来的相应优势所致。

由于这些优点,在过去几年里,已经有许多科学家专门致力于纳米记忆材料的研究。

目前,这项技术已经逐渐地成熟,可以应用在许多领域。

二、材料特点由于纳米记忆材料的微观结构比较复杂,因此这些材料的制备难度比较大。

目前,需要利用先进的制备技术,例如化学气相沉积、磁控溅射等手段,来生产这些材料。

在材料的组成方面,目前最有前途的材料有锆酸盐、铁电体、相变材料等。

这些材料都具有较强的记忆能力,可以在大范围的温度下进行重构,并且对于温度变化有很好的适应性。

三、应用前景在当前的业界中,纳米记忆材料具有广泛的应用前景。

最主要的应用领域分为以下几类:1. 信息存储领域纳米记忆材料可以作为一种储存媒介,用来保存计算机或移动设备中的信息。

这种材料具有高速、高稳定性、非易失性等特点,可以将信息长期保存,不必担心因为电力问题导致信息的丢失。

2. 人工智能由于纳米记忆材料的变化会一直保存在其中,因此它可以被用来模仿人类的记忆。

具有记忆功能材料的研发与应用

具有记忆功能材料的研发与应用

具有记忆功能材料的研发与应用随着科技的发展,具有记忆功能的材料逐渐成为科研领域的热点之一。

这类材料可以根据外界的刺激改变其形态和性能,并且可以恢复原状。

具有记忆功能材料不仅可以在制造业中起到重要作用,还可以应用于医学和环境领域。

一、研发方面为了能够更好地开发和应用具有记忆功能的材料,科研人员投入了大量的精力。

他们通过不断改进合成方法,寻找合适的成分以及结构设计,使具有记忆功能的材料性能得到了极大地提升。

例如,形状记忆合金是最重要的记忆功能材料之一。

它能够根据温度的变化从一个形状转变为另一个形状,并且能够恢复到原始形状。

这种材料已经广泛应用于医疗器械、机械和电子设备等领域,为人们的生活带来了很大的便利。

二、医学应用在医学领域,具有记忆功能的材料发挥着重要的作用。

例如,可降解的记忆材料可以用于修复骨折。

当这种材料被植入人体后,它可以逐渐降解,并通过形态改变使骨折部位得到支撑和修复,最终恢复原状。

此外,记忆材料也可以应用于药物控释领域。

科研人员可以利用这种材料的形态变化特性,设计出可控释的药物载体。

这种药物载体可以根据患者的需要,在给药前后改变形态,并逐渐释放药物,提高药物的疗效。

三、环境应用具有记忆功能的材料在环境保护领域也具备广阔的应用前景。

例如,自清洁材料是一种能够自动除尘和自洁的材料,可以用于建筑材料、汽车涂层等方面。

这些材料利用记忆效应,根据温度和湿度的变化自动清洁表面污染物,减少人工清洗的需求,降低了对环境的污染。

此外,具有记忆功能的材料还可以应用于降低噪音和减轻震动。

比如,建筑物表面的记忆材料可以根据声波的频率改变其形态,从而实现减噪效果;汽车悬挂系统中的记忆材料可以吸收和缓解震动,提高乘坐舒适度。

总之,具有记忆功能的材料在各个领域的研发和应用都显示出巨大的潜力。

科研人员在研发过程中不断进行探索和创新,为我们的生活带来了更多的便利和可能性。

相信随着科技的不断进步,记忆功能材料将会在更广泛的领域得到应用,并为人类创造更好的未来。

新型记忆体材料的制备及性能研究

新型记忆体材料的制备及性能研究

新型记忆体材料的制备及性能研究引言记忆体材料是一种具有形状记忆能力的材料,可以在受到外界刺激后自动恢复其原来的形状。

近年来,新型记忆体材料因其优异的性质和广泛的应用前景引起了广泛关注。

本文将介绍新型记忆体材料的制备方法以及其性能研究进展。

第一部分制备方法1.电化学制备法电化学制备法是一种常见的记忆体材料制备方法。

该方法利用电极在电场下形成的外层膜,通过反应、析出、聚集和转化等过程形成记忆体材料。

具体过程如下:(1)对电极进行表面处理,使其具有较高的活性。

(2)在电解质中加入可溶性的金属盐、催化剂等。

(3)将电极浸入电解质中进行电化学反应。

(4)等电极反应达到一定的时间,将电极取出并清洗。

(5)经过干燥、热处理等过程得到记忆体材料。

2.化学合成法化学合成法是另一种常见的记忆体材料制备方法。

该方法利用化学反应过程,在溶液中形成记忆体材料。

具体过程如下:(1)选取一些具有较高活性的原料,如金属、氧化物、碳酸盐等。

(2)将原料加入一定量的溶液中,溶解或反应。

(3)通过加热、过滤、沉淀、干燥等过程得到记忆体材料。

第二部分性能研究1.形状记忆能力形状记忆能力是记忆体材料的核心性能之一。

这种能力能够使材料在受到外界刺激后恢复其原来的形状。

目前,人们已经发现了很多具有高形状记忆性能的记忆体材料,如NiTi,CuZnAl等。

2.机械性能机械性能是记忆体材料的另一个重要指标。

这种材料通常应用在一些机械、结构或自动化设备中,这就要求它具有较高的强度、塑性和韧性,以保证它在任何条件下都可以正常工作。

3.热稳定性记忆体材料具有热稳定性,可以在高温环境下保持其形状记忆性能。

这是因为材料中的晶体结构在高温下也不会发生变化。

目前,一些新型的记忆体材料已经在高温和高压环境中得到了广泛应用。

结论新型记忆体材料具有很高的应用前景,这种材料可以应用于机器人技术、织物技术、医疗设备等领域。

随着科技的不断发展,新型记忆体材料的制备方法和性能还将不断得到改进和提高,这将为我们创造更多的可能性。

长期记忆形成机制的研究进展-论文

长期记忆形成机制的研究进展-论文

目录摘要 (I)Abstract (II)1引言 (1)1.1背景 (1)1.2概念 (1)1.2.1神经生物学定义 (1)1.2.2心理学定义 (2)2研究历史 (2)2.1发端 (2)2.2发展 (2)2.2.1十七世纪的研究进展 (2)2.2.2十八世纪的研究进展 (3)2.2.3十九世纪的研究进展 (3)2.2.4二十世纪的研究进展 (5)3研究现状 (7)3.1模式生物 (7)3.1.1秀丽隐杆线虫(C. elegants) (8)3.1.2枪乌贼(L.japonica) (8)3.1.3海兔(Aplysia) (9)3.1.4果蝇(Drosophila) (9)3.2现代研究方法与技术 (9)3.2.1单细胞记录 (10)3.2.2脑电图 (10)3.2.3正电子发射层析摄影术 (10)3.2.4磁共振成像 (11)3.2.5脑磁图 (11)3.3最新研究进展 (11)3.3.1 NMDA受体与学习记忆 (12)3.3.2细胞因子与学习记忆 (13)3.3.3酶与学习记忆 (13)3.3.4基因转录调控相关因子与学习记忆 (14)3.3.5钙离子稳态与学习记忆 (14)3.3.6原癌基因与学习记忆 (14)4研究展望 (15)4.1研究方向 (15)4.2研究方法 (15)5结语 (16)参考文献 (17)致谢.................................... 错误!未定义书签。

摘要几千年来,人们从未停下对记忆之谜的探索脚步。

近400年,研究者们充分运用心理学和生物学的理论与方法对长期记忆(Long-term memory,LTM)的形成机制进行了接力探索。

随着遗传学和分子生物学技术的迅速发展,使人们在分子和基因水平对记忆机制有了更深入的认识。

然而,至今人们对长期记忆的储存位置、存储方式和读取过程知之甚少,没有形成系统的理论体系。

文章综述了长期记忆的分子生物学机制的研究历史和近些年最新的研究进展,并提出未来研究的方向和方法。

具有形状记忆功能高分子材料的研究进展

具有形状记忆功能高分子材料的研究进展

具有形状记忆功能高分子材料的研究进展摘要:本世纪以来,随着高分子合成以及改性技术与高分子学理论的迅猛发展,形状记忆高分子材料正快速地渗透到我们的日常生活中,成为了一种不可或缺的材料。

本文通过查阅相关的文献,对该材料的研究发展过程、应用现状进行综述。

形状记忆高分子材料种类丰富,本文将着重阐述热致型形以及光致型形状记忆高分子材料,最后并进行展望。

关键词:形状记忆,记忆效应,热致型,光致型Abstract:Since the beginning of this century, with the rapid development of polymer synthesis and modification technology and polymer theory, shape memory polymer materials are rapidly infiltrating into our daily life and become an indispensable material.Key words:s hape memory,memory effect,thermal induced polymer,photo induce polymer1 概述1.1 形状记忆高分子材料的概念判断一类高分子材料是否为形状记忆高分子材料,即在于看这类材料是否能产生记忆效应,这是形状记忆高分子材料最核心的本质。

一高分子聚合物在起初被赋予一定的形状后,固定其形状得到它的“初始态”。

随后对其施加一定的外力,让它产生变形,偏离其“初始态”时所固定的形状,而后进行加热、光照、电磁等外界刺激后,此时该高分子聚合物便可回复至“初始态”时的形状,此即为形状记忆高分子材料。

根据外界刺激条件的差异,形状记忆高分子材料可分为热致型、光致型、电感应型、化学感应型等类型,种类和应用技术手段都比较丰富。

[1]形状记忆高分子材料目前在医疗、纺织、军工领域都得到了广泛的运用,已经和我们的生活密切相关,尽管它的发展历史并不是很久远,并且目前在应用过程中也发现了存在着不少问题,但从目前的研究现状来看,该种材料拥有非常大的应用前景,很值得我们继续探索,发挥它最大的潜能。

光催化记忆材料在环境领域的研究进展

光催化记忆材料在环境领域的研究进展

光催化记忆材料在环境领域的研究进展1研究背景随着社会的不断进步和工业的快速发展,水环境污染问题日益凸显,给人类健康及社会生活造成直接或间接的潜在威胁。

传统的水污染治理方法如物理沉降法、化学吹脱法及生物处理法等,存在着处理成本高、易造成二次污染、处理周期较长且对水环境条件较为敏感等弊端。

光催化技术是近几十年来发展起来的一种能耗低、操作简便、无二次污染的新兴技术,以半导体材料为催化材料,可有效地利用太阳能资源催化去除水中各类污染物。

值得注意的是,多数光催化材料需要持续性的光照环境,其长时间使用须在太阳光之外配置辅助光源,造成了能耗与成本增加的难题。

因此,在没有光照的情况下催化材料仍保持一定的催化活性成为光催化技术是否能够广泛应用的关键问题。

研究证实,部分光催化材料具有独特的催化记忆效应,即可在黑暗条件下仍可持续表现出一定的催化性能。

此类材料被称为光催化记忆材料,其主要工作机制可概述为2方面:1)光照射情况下材料在催化反应过程中形成了中间化合物以储存电子;2)在无光照情况下中间化合物释放电子。

详细地说,在光照射条件下,电子从价带(VB)被激发到导带(CB),并参与光催化反应,而多余的电子则存储在光催化记忆材料中,在黑暗条件下释放出来以继续进行催化反应。

直至2001年,第一个光催化记忆体系被成功构建,即TiO2-WO3体系。

其中,TiO2光催化材料在紫外光照射下产生电子,部分电子储存于WO3中以供在后续黑暗环境中使用。

目前光催化材料在环境领域中的综述主要围绕着如常见光催化材料如TiO2、ZnO、g-C3N4等,但针对光催化记忆材料,其在环境领域的研究进展尚未系统综述。

本文首先概述了光催化记忆材料的基本工作原理,然后归类了现有的光催化记忆材料,最后总结了光催化记忆材料在环境领域的应用方向,如新能源的生产、难降解有机污染物的氧化去除、重金属污染物的还原去除及病原微生物的灭活等。

本综述对光催化记忆材料在环境领域的深入研究及今后的环境应用起到推动作用,同时对可持续绿色技术的发展起到促进作用。

小学生科技创新论文:金属记忆

小学生科技创新论文:金属记忆

金属记忆
研究的问题:金属像人类的大脑一样,也拥有记忆功能。

这是真的吗?
研究的基本设想:使用观察法进行实验研究。

实验的器具与材料:一杯冷水、一杯热水、两根金属丝。

研究的过程记录:
1.在两个杯子中,一杯倒入冷水,一个倒入热水;
2.将金属丝放入冷水中拉伸;
3.将拉伸过的金属丝放入热水中;
4.观察金属丝的变化。

通过上面的实验,我发现将拉伸后的金
属丝放入热水中,会产生收缩现象,变回拉
伸前的形状。

难道金属真的和人类一样,拥有记忆?
为了进一步证明这个观点,我重新用另外一根金属丝继续探索。

1.将新的金属丝做成螺旋状;
2.将螺旋状的金属丝放入热水中浸泡;
3.将螺旋状的金属丝从热水中取出,用很大的力气将
金属丝拉直;
4.将拉直后的金属丝放入热水中;
5.观察它的变化。

通过观察,我发现重新浸入水中的笔直的金属丝又回到了螺旋状。

两个实验结果显示:金属的确拥有记忆,无论将它扭曲成什么形状,一旦放入热水中,都可以复原。

查阅了一些资料后,我知道了:金属的弯曲量大、塑性高,它在记忆温度以上可以恢复之前的形状。

当温度达到一定数值时,材料内部的晶体结构会发生变化,从而导致了外形的变化。

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《记忆材料研究进展》班级:高分子材料与工程14(2)班学号:************:***日期:2017年10月记忆材料研究进展摘要: 本文通过综述记忆材料的效应原理、特性、种类、应用前景、等为线索介绍了近些年来记忆材料研究进展情况;其中以形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物三大类作为主要的论述对象,并对其进行了全面的概括论述。关键词: 形状记忆;材料;合金;形状记忆效应;应用引言形状记忆材料[1](shape memory materials ,简称SMM)是指具有一定初始形状的材料经过形变并固定成另一种形状后,通过热、光、电等物理或化学刺激处理又恢复成初始形状的材料。

形状记忆效应[2]可分为三种类型:(1)单程记忆效应:形状记忆材料较低的温度下变形,加热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

(2)双程记忆效应:某些材料加热时恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应。

(3)全程记忆效应:加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状,称为全程记忆效应。

1 形状记忆材料的发展史20世纪50年代,美国科学家A.charlesby 在一次实验中偶然对拉伸变形的化学交联聚乙烯加热,发现了形状记忆现象。

20世纪70年代,美国宇航局意识到这种形状记忆效应在航天航空领域的巨大应用前景。

于是重新启动了形状记忆聚合物的相关研究计划。

1962年,美国海军机械研究所的一个研究小组,发现了Ni-Ti 合金中的形状记忆效应,开创了“形状记忆”的实用阶段。

1984年法国CDFChimie公司开发出了一种新型材料聚降冰片烯,该材料的分子量很高(300万以上),是一种典型的热致型形状记忆聚合物。

2 形状记忆效应机理形状记忆效应是热弹性马氏体相变产生的低温相在加热时向高温相进行可逆转变的结果。

这种可逆转换是具有一定条件的:(1)马氏体相变是热弹性的。

(2)母体与马氏体相呈现有序点阵结构。

(3)马氏体内部是栾晶变形的。

(4)相变时在晶体学上具有完全可逆性。

3 形状记忆材料的分类及应用常见的形状记忆材料有形状记忆合金(ShapeMemory Alloys,SMAs)、形状记忆陶瓷(ShapeMemory Ceramics,SMCs)以及形状记忆聚合物(Shape Memory Polymers,SMPs)。

3.1形状记忆合金形状记忆合金( Shape M em ory Alloy, SM A) 是一种特殊的新型功能材料,它是集传感、驱动和执行机构于一体的新型功能材料, 其制件具有结构简单, 成本低廉和控制方便等独特的优点,备受人们瞩目。

形状记忆合金作为一种新型的热致变形材料,由于其变形原理独特, 故与其它材料相比不仅具有更大的热致变形量,而且可以实现感温、驱动及多维空间的热致变形等功能[1]。

因此, 形状记忆合金被认为是一种应用前景很广的、新型的热致变形材料。

3.1.1 形状记忆合金效应原理SMA产生形状记忆效应是由于合金中发生了热弹性马氏体相变和伪相变, 这是通过多晶和单晶Cu-Zn合金的实验时发现的。

相变时, 马氏体常围绕母相的一个特定位向形成 4 种变体,合称为一个“马氏体片群”。

在光学显微镜下采用偏振光观察, 每个马氏体片群具有4种不同的颜色, 这表征各个变体的位向不同。

形成这种结构的因为每片马氏体形成时,在其周围的基体中造成了一定方向的应力场, 变体沿这个方向长大很困难。

如果有另一个马氏体变体在此应力场中形成, 它将沿阻力小的取向长大,使应变能降低。

通常的形状记忆合金中, 根据马氏体与母相的晶体学关系,共有6个片群, 24种马氏体变体。

而变体的择优生长称为马氏体的再取向过程。

当加热温度在As-Af之间时,马氏体发生逆转变。

由于马氏体晶体的对称性低,因此在逆转变时马氏体中只形成几个母相的晶体位向, 有时只形成一个母相的原来位向。

当母相为长程有序时,形成单一母相原来位向的倾向更大,使马氏体完全回复了原来母相的晶体,宏观变形也就完全回复。

正是基于这种机理, SMA即会产生形状记忆效应。

3.1.2 形状记忆合金分类镍—钛系形状记忆合金镍—钛系合金是形状记忆合金材料中性能最优越而且用途最广的一种。

镍—钛系合金的延展性、形状记忆强度、应变、耐蚀性、电阻及稳定性均较好,但其成本较高。

这类合金的形状记忆行为有单向和,其呈现记忆行为的温度范围可借助合金的改良而加大或缩小。

近年来,许多国家正致力于开发一系列改良型镍—钛合金,通过添加其他元素进一步改善其性能,并降低其成本。

铜系形状记忆合金铜系形状记忆合金比镍—钛记忆合金更便宜且容易加工成型,因此颇具发展潜力。

但铜系形状记忆合金的强度不如镍—钛记忆合金,反复受热的形状记忆能力也衰减较快。

为了提高铜系记忆合金的机械性能,可添加微量的钛、锰、锆。

铜系形状记忆合金中性能最好、应用最广的是铜—锌—铝合金。

铜—锌—铝合金的导热率高且对温度变化敏感,可用于制作热敏元件。

铁系形状记忆合金铁系形状记忆合金成本低廉,原料丰富,更具有竞争力。

已经开发的铁系形状记忆合金有铁—锰合金、铁—铂合金以及不锈钢系形状记忆合金等。

通过在铁—锰合金中添加硅,可获得具有良好形状记忆效应的铁—锰—硅合金。

铁—锰—硅合金的强度高,但耐腐蚀性较差。

而在这种合金中添加铬,则可大大提高耐腐蚀性。

铁系形状记忆合金目前已在制作管接头、铆钉之类连接件以及夹具等方面获得广泛应用,不仅便于人们安装和操作,而且安全可靠,是很有发展前途的功能材料。

3.1.3 形状记忆合金的特性及应用(1)自由回复。

SMA在马氏体相对产生塑性形变,温度升高自由回复到记忆的形状。

自由回复的典型例子是人造卫星的天线和血栓过滤器。

美国航空航天局(NAAS)将Ti爪合金或棒卷成竹笋状或旋涡状发条,收缩后安装在卫星内。

发射卫星并进入轨道后,利用加热器或太阳能加热天线,使之向宇宙宿营空间撑开。

(2)强制回复。

强制回复最成功的例子是SMA泪叨管接头。

事先把内径加工比被接管外径小4%,当进行连接操作时,首先把管接头浸泡在液态空气中,在低温保温状态下扩径后,把被接管从两端插人,升高温度,内径回复到扩径前的状态,把被接管牢牢箍紧。

利用SMA月制作的脑动脉瘤夹可夹住动脉瘤根部,防止血液流入,使动脉瘤缺血坏死。

(3)动力装置。

有些应用领域,要求形状记忆元件在多次循环复运动中对外产生力的作用。

温度继电器和温度保持器、液氨泄漏探测器、煤气安全阀、通风管道紧急启动闸门、自动收进烟头的烟灰盒及人工心脏等都属于这种应用类型。

(4)精密控制。

SMA的相变发生在一定温度范围而不是某一固定温度点,利用一部分形状回复,使机械装置定位于指定的位姿。

微型机器人、机器人手抓及微型调节器、笔尖记录器及医用内窥镜都属于这一类。

形状记忆合金用作机器智能人的执行器,集传感、控制、换能、制动于一体,具有仿真性好、无振动噪声、易于结构微型集成化等优点。

(5)超弹性应用。

SMA注的伪弹性在医学上和日常生活中得到了广泛的应用,市场上的很多产品都应用了SMA的伪弹性(超弹性)性质。

主要有牙齿矫形丝、接骨用超弹性NiTi丝、玩具及塑料眼镜框等。

Ni-Ti丝用于娇形上即使应用变量高达10%也不会产生塑性变形,而且应力诱发马氏体相变的过程中,应变增大较多时矫正力却增加很少。

故能保持适宜的矫正力,既可保证疗效,也可减轻患者的不适感。

3.2 形状记忆聚合物形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer,简称SMP),又称为形状记忆高分子,是指具有初始形状的制品在一定的条件下改变其初始条件并固定后,通过外界条件(如热、电、光、化学感应等)的刺激又可恢复其初始形状的高分子材料。

SMP根据其回复原理可分为:热致型SMP、电致型SMP、光致型SMP、化学感应型SMP等。

3.2.1各种形状记忆聚合物及其性能1、热致型SMP及其性能日本的石田正雄先生最先发现, 热致型SMP形状记忆功能主要来源于材料内部存在不完全相容的两相 ,即保持成型制品形状的固定相和随温度变化会发生软化,硬化可逆变化的可逆相。

固定相的作用在于原始形状的记忆与恢复,可逆相则保证成型制品可以改变形状。

根据固定相的结构特征, SMP可分为热固性和热塑性两大类 ,除此之外还有一种所谓的“ 冷变形成型”的形状记忆聚合物材料。

2、电致型SMP及其性能电致型SMP是热致型形状记忆高分子材料与具有导电性能物质(如导电炭黑、金属粉末及导电高分子等)的复合材料。

其记忆机理与热致感应型形状记忆高分子相同,该复合材料通过电流产生的热量使体系温度升高, 致使形状回复, 所以既具有导电性能,又具有良好的形状记忆功能。

3、热固性SMP及其性能热固性SMP是将聚合物加温到熔点(tm)以上和交联剂共混,接着在模具里进行交联反应并确定一次形状,冷却结晶后即得到初始态,其化学交联结构为固定相 ,结晶相为可逆相。

当温度升高至 tm 以上时,可逆相熔融软化,在外力的作用下可做成任意的形状保持外力并冷却固定,使分子链沿外力方向取向冻结得到变形态。

当温度再升高至tm以上时,可逆相分子链在熵弹性作用下发生自然卷曲,直至达到热力学平衡状态,从而发生形状回复,记忆一次形状。

4、热塑性SMP及其性能热塑性SMP实质上是高分子链以物理交联的方式形成固定相和可逆相。

当温度升高至玻璃化转变温度 ( tg ) 以上时,可逆相分子链的微观布朗运动加剧,而固定相仍处于固化状态,此时以一定外力使SMP发生变形,并保持外力使之冷却,可逆相固化得到稳定的新形状即变形态。

当温度再升高至tg以上时,可逆相软化,固定相保持固化,可逆相分子链运动复活,在固定相的恢复应力作用下逐步达到热力学平衡状态,即宏观表现为恢复原状。

3.2.2 形状记忆聚合物应用形状记忆聚合物在铰链、天线、光学反射镜及变形结构等中有基础应用通过CHEM泡沫技术,测得了一些基础性能数据,证明形状记忆聚合物及其复合材料在太空、商业、生物医药领域有不同于其他可部署结构的有点。

具体的日常生活中的应用:基于SMPs的形状记忆纤维应用于发展热激发的“smart”织物或未来智能衣服。

NMPs材料及其在医药领域的潜在应用:NMPs作为临床器件被植入人体后,其玻璃转化温度可以控制SMPs的形状恢复/自部署。

新开发的SMP泡沫,结合冷蛰伏弹性记忆(CHEM)加工工艺进一步拓宽了其潜在生物医药应用。

SMP材料小型化和变形后,通过微导管植入体内,到达正确位置后,恢复其原始设定形状。

3.3 形状记忆陶瓷形状记忆陶瓷可以分为黏弹性形状记忆陶瓷、马氏体相变形状记忆陶瓷、铁电性形状记忆陶瓷和铁磁性形状记忆陶瓷。

主要是形状记忆效应产生的机制不同来区分。

陶瓷的形状记忆效应与合金和高分子相比有以下特点:(1)形状记忆陶瓷的形变量较小;(2)形状记忆陶瓷在每次形状记忆和恢复过程中都会产生不定程度的不可恢复形变,并且随着形状记忆和恢复循环次数的增加,累积的变形量会增加,最终导致裂纹的出现。

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