什么是形狀記憶材料？分類有哪些？應用領域介紹

1.形狀記憶材料

形狀記憶材料是一種刺激響應性的，集感知和驅動于一體的特殊功能材料。它能夠在某種外界條件的刺激(光、熱、濕度、磁場等)下“記憶”臨時形狀并可恢復至其初始形狀。形狀記憶材料一般包含硬段和軟段兩個部分，它們在形狀記憶效應中分別扮演著重要的角色。硬段作為固定相，它的作用在于“記憶”材料初始形狀，以及防止聚合物鏈段在形變過程中發生不可逆的滑移，軟段作為回復相(又稱可逆相)，其作用在于固定臨時形狀和在特定條件下驅動材料回復至初始形狀，可以看作是以某一特定溫度為開關的相。

2.形狀記憶材料分類

形狀記憶合金可以分為三種：

(1)全程記憶效應：加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時變為形狀相同而取向相反的低溫相形狀，稱為全程記憶效應。

(2)單程記憶效應：形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱后可恢復變形前的形狀，這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現象稱為單程記憶效應。

(3)雙程記憶效應：某些合金加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時又能恢復低溫相形狀，稱為雙程記憶效應。

3.形狀記憶材料的應用

形狀記憶材料廣泛應用于航空航天、機械電子、生物醫療、橋梁建筑、汽車工業及日常生活等多個領域。

(1)生物醫療

用于醫學領域的 TiNi 形狀記憶合金，除了利用其形狀記憶效應或超彈性外，還應滿足化學和生物學等方面的要求，即良好的生物相容性。TiNi 可與生物體形成穩定的鈍化膜。

(2)機械電子產品

形狀記憶合金作為低溫配合連接在飛機的液壓系統中及體積較小的石油、石化、電工業產品中應用。另一種連接件的形狀是焊接的網狀金屬絲，用于制造導體的金屬絲編織層的安全接頭。這種接件已經用于密封裝置、電氣連接裝置、電子工程機械裝置，并能在-65~300℃可靠地工作。已開發出的密封系統裝置可在嚴酷的環境中用作電氣件連接。

(3)航空航天工業

形狀記憶合金已應用到航空和太空裝置。如用在軍用飛機的液壓系統中的低溫配合連接件，歐洲和美國正在研制用于直升飛機的智能水平旋翼中的形狀記憶合金材料。由于直升飛機高震動和高噪聲使用受到限制，其噪聲和震動的來源主要是葉片渦流干擾，以及葉片型線的微小偏差。這就需要一種平衡葉片螺距的裝置，使各葉片能精確地在同一平面旋轉。已開發出一種葉片的軌跡控制器，它是用一個小的雙管形狀記憶合金驅動器控制葉片邊緣軌跡上的小翼片的位置，使其震動降到最低。

以上梳理了形狀記憶材料的定義、分類及應用，希望對你有所幫助，如果你想了解更多相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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