记忆金属是什么,为什么丢进热水里能立即复原?把一根曲别针扭曲变形后扔进热水里,他竟然瞬间被打回原形。把一根弹簧使劲拉直后,用喷火枪加热金属丝立马缩回原来的螺旋状态。看到这些现象不禁发出疑问,难道说金属也拥有记忆力吗?
其实刚刚看到的并不是普通的曲别针和弹簧,而是由液态合金制作而成的记忆金属,也叫形态记忆合金。年,美国海军军械研究所的工作人员比勒意外发现,高温烧制后的镍钛合金丝,在低温环境中可以任意拉伸,但是一旦对他再次加热,金属丝就会瞬间变回原来的形态。
这种现象被称为形状记忆效应,一经发现便激起了镍钛合金的研究热潮。那么究其根本,记忆金属为什么会有这个“特异功能”呢?这与它的晶体结构会随温度变化有关,镍钛合金在40度以上和40度以下的晶体结构是不同的,高温环境中的晶体结构具有较高的对称性,而温度低于40度时,单一取向的高温下会转变为具有不同取向的马氏体变体。在拉伸变形的过程中,马氏体变体逐渐统一为单一取向。此时如果突然将温度升高到40摄氏度以上,马氏体就会发生逆转变,变回之前单一取向的高温相。
如此一来,我们便可以看到镍钛合金,恢复记忆的神奇过程。基于这一特性,人类也开始了各种奇思妙想,其中一项引擎设计非常有趣,它有两个不同大小的轮子和一圈镍钛合金丝组成,将下方的小轮子进入75度的热水中,然后用手轻轻转动一下上方的轮子。
这时整个引擎设备便转动起来了。设计者巧妙地利用了室温25度,与水温75度的差别,使镍钛合金丝不断的收缩和膨胀,从而为引擎源源不断的提供动力。目前,关于记忆合金引擎的多项设计已经获得了专利,但是出于材料价格,商品制造以及设备可行性的问题,此类引擎始终没有超出原型阶段。
而在现实生活中,镍钛合金的另一项重要性质,“超弹性”的应用则更为广泛,即在外力作用下,记忆型钛合金比一般金属的变形恢复能力更强。医学领域中的人造骨骼,伤骨固定加压器,牙科矫正器等,建筑领域中的抗震结构,以及生活中可以见到的形态记忆合金眼镜框架,都利用了这一性能,他们可以承受比普通材料大得多的变形而不发生破坏。
因此,我们不妨大胆的设想一下,未来的某天人类会不会驾驶着引擎和外壳都是由基金属制造而成的汽车呢。