形状记忆合金的应用

新材料是数字生活的“幕后英雄”
以数字化通信（Digital Communication）、数字化交换 （Digital Switching）、数字化处理（Digital Processing） 技术为主的数字化生活（Digital Life）正在向我们招手，一 步步地向我们走来——清晨，MP3音箱播放出悦耳的晨曲，催我 们按时起床；上班途中，打开随身携带的笔记本电脑，进行新 一天的工作安排；上班以后，通过互联网召开网络会议、开展 远程教学和实时办公；在下班之前，我们远程启动家里的空调 和湿度调节器，保证家中室温适宜；下班途中，打开手机，悠 然自在观看精彩的影视节目；进家门前，我们接收网上订购的 货物；回到家中，和有线电视台进行互动，观看和下载喜欢的 影视节目和歌曲，制作多媒体，也可进入社区互联网，上网浏 览新闻了解天气……这一切看上去是不是很奇妙？似乎遥不可 及。其实它正在和将要发生在我们身边，随着新一代家用电脑 和互联网的出现，如此美好数字生活将成为现实。当享受数字 生活的同时，饮水思源，请不要忘记为此作出巨大贡献的功 臣——绚丽多彩的新材料世界！
形状记忆合金在现代临床医疗领域内广泛应用
记忆合金同我们的日常生活休戚相关
形状记忆合金做管接头
1970年以来，美国海军飞机上使用了几十万个这样的管接头，没 出现过一次失效的记录。用形状记忆合金做管接头的办法是：先在 转变温度以上，把镍钛合金管接头按密封要求尺寸进行加工，使它 的内径比所要连接管子的外径小4％；然后，在液氮低温下将管接头 直径扩大，使它的内径比所要连接管子的外径稍大点（大4％），并 把两根要连接的管子从两端对准插入接头；最后，当管子处于工作 状态，温度回升到转变温度以上，镍钛合金发挥形状记忆效应，管 接头自动收缩，管径变细，恢复到第一次加工的尺寸，它就把两根 管子紧紧地连到一起 。
形状记忆合金——“永不忘本”的神奇功能材料
形状记忆效应可用图1所示的简单实验演示，原 本弯弯曲曲的形状记忆合金丝（a）经拉直后（b）， 只要放入盛有热水的烧杯中，合金丝就会迅速恢复到 和原来一摸一样的弯弯曲曲的形状（c）。
(a) 原始形状
(b) 拉 直
(c) 加热后恢复
图1 形状记忆效应简易演示实验
化学诠释美好生活 The chemistry explains fine life
专题一：新材料——美化我们的生活 专题二：化学与能源 专题三：健康和生命中的化学 专题四：化学与环境：绿色化学——让大 自然远离伤害 专题五：合成化学的魅力

专题一 新材料——美化我们的生活
The new material —— beautifies our life 能源、材料、信息是现代科技的三大支柱，而材料是发 展信息工程、新能源等高科技的重要物质基础，是当代前沿 科学技术领域之一。材料主要包括金属材料、无机非金属材 料和高分子材料在内的各种化学物质，必须具有光、电、声、 磁、热等特殊功能或复合多功能的新型材料。同时也从传统 的三维块状材料向二维的薄膜材料、一维材料和准零维的超 细颗粒材料发展。尽管材料的性能各异、形式多样，但从化 学组成看几乎无不涉及到元素周期表中的一百多种元素。决 定材料使用性能的材料的组织结构和成分、合成和加工工艺 以及性能，它们四者之间的关系如图2。
形状记忆合金享有“永不忘本”、“百折不挠”等美誉，被比 作一个人应具有的永不变节、坚贞不屈的精神和气节。
谁是名副其实的大力士 ？
说明：如图2所示，形状记忆合金（a）能撑起自重100倍 以上的重量，马达（b）的驱动力可达自重的50倍，而蚂蚁 （c）和人（d）则分别是20倍和2倍。可见，形状记忆合金 才是名副其实的大力士。
碳纳米管
就结构而言，碳纳米管可以看作是普通石墨的一个奇 异变种。碳纳米管的结构相当于把石墨的平面组织卷 成管状，于是黑色的丑小鸭马上就化做美丽的白天鹅， 石墨管摇身一变成为纳米科技的新宠。纯碳纳米管每 克售价1000元，价格为黄金的10倍。在科学家的手中， 碳纳米管就像是魔术棒，不断变换出各种新花样。
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。
数字生活中的缤纷新材料
数字生活已成为信息化时代的特征，它改变着人类生活的 方方面面，在此背后，隐藏着新材料的巨大功勋，新材料是 数字生活的“幕后英雄”。 计算机是数字生活中的重要设备，计算机的核心部件是中 央处理器（CPU）和存储器（RAM），它们是以大规模集成电 路为基础建造起来的，而这些集成电路都是由半导体材料做 成的，Si片是第一代半导体材料，集成电路中采用的Si片必 须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁 净度。
为航空航天保驾护航的超高温陶瓷材料绚丽多彩的碳材料Fra bibliotek碳纤维
富勒烯C60
C60作为新型非线性光学材料具有重要的研究价 值，有望在光计算、光记忆、光信号处理及控制 等方面有所应用。将具有特殊笼形结构及功能的 C60作为新型功能团引入高分子体系，将得到具 有优异导电、光学性质的新型功能高分子材料。
1969年7月20日，乘坐“阿波罗-11号”登月舱的美国宇航员阿姆斯特朗在月球上 踏下的第一个人类的脚印，谛听着这位勇士从月宫里传回的富于哲理的声音：“ 对 我个人来说，这只是迈出的一小步；但对全人类来说，这是跨了一大步 ”。阿姆斯
特朗当时的图像和声音就是通过形状记忆合金制成的天线从月球传输回地面的。
形状记忆合金的应用
美国就制定了雄心勃勃的“阿波罗”登月计划 科学家用当时刚刚发现不久的形状记忆合金丝制成了如图3（a）所示的 抛物线形天线。在宇宙飞船 发射之前，首先将抛物面天线折叠成一个小球， 如图 3 （ b ）所示，这样很容易就能装进宇宙飞船上的登月舱内。当登 月舱在月球上成功着陆后，只需利用太阳的辐射能对小球加温，折叠成球 形的天线因具有形状 “ 记忆 ” 功能便会自然展开，恢复到原始的抛物 面形状，如图 3 （ c ）所示 。