金屬的記憶本領與記憶合金的研制

不僅人有記憶能力，有些金屬也有記憶能力，不過它們的記憶和人的記憶截然不同。人的記憶對象是發生過的事情，金屬的記憶側重于對形狀的記憶，即在某種適宜的條件下，被改變了形狀的金屬總能像彈簧一樣恢復成原來的樣子。人們把能記憶形狀的合金叫做形狀記憶合金。

也許你會問，記憶合金在平常人的生活中能施展手腳嗎？答案是肯定的。你可能看到過有的同學在做牙齒矯正手術時，牙上裝著矯齒絲，這些矯齒絲的材料就是記憶合金。記憶合金不僅具有形狀記憶特性和超彈性，而且還具有耐腐蝕性，因此做矯齒的材料是最適合不過的了。醫生遂利用鎳鈦合金制成矯齒絲，借助人的口腔溫度，來為病人矯正畸形齒。醫生在使用口腔矯齒絲之前，先得為準備矯正的牙齒做一個石膏模型，然后按照模型，將口腔矯齒絲彎成牙齒的形狀，固定在牙齒上，每隔一段時間更換一次。每次更換的時候，由記憶合金制成的矯齒絲由于其“記憶力”，都會更加趨向于它原來的形狀，在這個逐漸趨向原形的過程中，牙齒就會慢慢得到矯正。

形狀記憶合金為什么能夠恢復原來的形狀呢？

原來，加熱時，因受外力作用而使其內部結構變為菱形晶格的形狀記憶合金就重新轉變到受力前的正方晶格的狀態，從而恢復了原來的形狀。

舉個例子來說吧，形狀記憶合金之一的鎳鈦合金在溫度40℃之上和之下的晶體結構是不同的。40℃時，鎳鈦合金會發生轉變，因此40℃是它的轉變溫度，也叫“記憶溫度”。在轉變溫度以上，其晶體結構處于穩定狀態，而在轉變溫度之下，其晶體結構失去穩定。如果人們在轉變溫度以下改變了它的形狀，那么再將其加熱到轉變溫度以上時，由于處于不穩定狀態的晶體結構會立刻恢復到穩定狀態，因此它的形狀也會相應地恢復到原態。這就是鎳鈦合金能記憶形狀的原因所在。

阿波羅登月艙的天線就使用了記憶金屬。

記憶合金不僅能恢復原態，而且能重復恢復原態多達數百萬次，而不會產生絲毫的疲勞和斷裂。鎳鈦合金的拉伸強度可達1000兆帕。也就是說，需要加1000多牛頓的力在1平方毫米那么小的斷面上，才能將鎳鈦合金拉斷。

記憶合金的奇特本領吸引了人類的注意力。從鎳鈦合金開始，人類已開發了鎳鈦合金、鐵系合金和銅系合金等多種系列的記憶合金。它們廣泛應用于工業生產、航天、電子器具、醫療等方面，幫助人們解決了許多難題。

形狀記憶合金的最初應用是在20世紀60年代初。鎳鈦形狀記憶合金首先被用于美國海軍飛機液壓系統的管道接頭上，結果獲得了很大的成功。當時，在美國海軍飛行事故中，有1/3是因為飛機液壓系統管道接頭泄漏引起的。飛機起初使用普通接頭，由于熱脹冷縮，有一些管道接頭總免不了產生了泄漏。采用記憶合金套筒接頭技術后，一架F-14戰斗機的液壓系統使用800多只記憶合金套筒接頭，竟沒有發生一起管道接頭泄漏事件，這在當時無疑是一個奇跡。此后，美國就在各種飛機的液壓系統上推廣使用記憶合金套筒接頭，至20世紀90年代初已使用100多萬件而無一事故。

日本的一些汽車公司非常有想象力，他們打算用形狀記憶塑料制成汽車的保險杠和易碰撞部位。如此一來，一旦汽車被撞癟，只要用吹風機加熱一吹，這些部件很快就會恢復原狀。