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(guān)內(nèi)容扼要地?cái)⑹隽诵螤钣洃浐辖鸬陌l(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(yīng)用的現(xiàn)狀以及發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：形狀記憶合金、形狀記憶合金效應(yīng)、應(yīng)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(jīng)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(fù)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(yīng)(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(chǎn)生較大回復(fù)應(yīng)變和較大形狀回復(fù)力的才具有利用價(jià)值。到目前為止應(yīng)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(qū)動(dòng)于一體的智能材料因其功能獨(dú)特可以制作小巧玲瓏、高度自動(dòng)化、性能可靠的元器件而備受矚目并獲得了廣泛應(yīng)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(yīng)，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時(shí)，它又可以魔術(shù)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(dāng)時(shí)美國的在CuZn合金小發(fā)現(xiàn)了馬氏體的熱彈件轉(zhuǎn)變。隨后，前蘇聯(lián)對這種行為進(jìn)行了研究。1951年美國的Chang相Read在Au475Cd(％SMA的形狀記憶效應(yīng)源于熱彈性馬氏體相變，這種馬氏體一旦形成，就會(huì)隨著溫度下降而繼續(xù)生長，如果溫度上升它又會(huì)減少，以完全相反

4、的過程消失。兩項(xiàng)自由能之差作為相變驅(qū)動(dòng)力。兩項(xiàng)自由能相等的溫度T0稱為平衡溫度。只有當(dāng)溫度低于平衡溫度T0時(shí)才會(huì)產(chǎn)生馬氏體相變，反之，只有當(dāng)溫度高于平衡溫度T0時(shí)才會(huì)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(yīng)力引起，這種由應(yīng)力引起的馬氏體相變叫做應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變，且相變溫度同應(yīng)力呈線性關(guān)系。至今為止發(fā)現(xiàn)的記憶合金體系A(chǔ)uCd、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(lǐng)域的特效應(yīng)用，正廣為世人所矚目，被譽(yù)為“神奇的功能材料“，其實(shí)用價(jià)值相當(dāng)廣泛，其應(yīng)用范圍涉及機(jī)械、電子、化工、宇航、能源和醫(yī)療等許多領(lǐng)域。二、形狀記憶效應(yīng)的應(yīng)用迄今為止形狀記憶合金在空間技術(shù)、醫(yī)療器械、機(jī)械器具、電子設(shè)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(yīng)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(fù)。SMA在馬氏體相時(shí)產(chǎn)生塑性形變溫度升高自由回復(fù)到記憶的形狀。自由回復(fù)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(nèi)。發(fā)射衛(wèi)星并進(jìn)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(wǎng)狀低溫下拉直通過導(dǎo)管插入靜脈腔經(jīng)體溫加熱后形狀變?yōu)榫W(wǎng)狀可以阻止凝血塊流動(dòng)。有人設(shè)想利用形狀記憶合