形狀記憶合金的應(yīng)用

   1963 年，美國海軍武器實(shí)驗(yàn)室的Buehler 等開發(fā)出具有應(yīng)用價(jià)值的Ni-Ti 形狀記憶合金，開啟了形狀記憶合金的實(shí)用階段。進(jìn)入21 世紀(jì)后，隨著智能材料、智能機(jī)構(gòu)研究的興起，將形狀記憶合金的應(yīng)用推向了更廣泛的領(lǐng)域：

1、交通運(yùn)輸

   在現(xiàn)代交通運(yùn)輸中，出于對安全、舒適和性能的需求，傳感器和驅(qū)動器的應(yīng)用越來越多。

形狀記憶合金制成的器件相比傳統(tǒng)的機(jī)電控制器件具有更簡便、重量和價(jià)格更低的優(yōu)點(diǎn)，如汽車中的加油口蓋，采用熱彈性的形狀記憶合金絲進(jìn)行驅(qū)動相比電機(jī)驅(qū)動，更快捷、無噪音、質(zhì)量更小、安裝所需的空間更小。還可利用形狀記憶合金的超彈性可吸收大量能量以及高應(yīng)變恢復(fù)的特性，用于門、保險(xiǎn)杠和機(jī)翼等抗沖擊和碰撞結(jié)構(gòu)器件，如用形狀記憶合金制作的飛機(jī)翼鰭，可降低飛機(jī)在氣流中所受的振動。

2、機(jī)械制造

   現(xiàn)代工業(yè)研究發(fā)展適于微型區(qū)域的驅(qū)動元件日漸重要，對體積小、重量輕、高功率密度電機(jī)的需求與日俱增。人們研制了利用功能材料構(gòu)成的各類新型電機(jī)，如形狀記憶合金電機(jī)、壓電效應(yīng)電機(jī)、電致伸縮電機(jī)和磁致伸縮電機(jī)等。

    其中壓電、電致伸縮和磁致伸縮電機(jī)反應(yīng)速度較快，但輸出位移小，使用受到了一些限制。比較而言，形狀記憶合金電機(jī)輸出時，在相變驅(qū)動力作用下，相變產(chǎn)生的體積變化導(dǎo)致的位移大，同時有較高的功率/質(zhì)量比，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3、土木建筑

   目前，在建筑物的抗震減震設(shè)計(jì)中，常把對地震作用的“硬抗”變?yōu)椤笆鑼?dǎo)”來隔離和消耗地震能量，使得建筑物上部結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震動中只發(fā)生剛體搖晃而基本不發(fā)生變形，從而保證建筑物自身的安全。

   將形狀記憶合金置于土木建筑結(jié)構(gòu)中，不僅能在結(jié)構(gòu)受到外界振動影響而出現(xiàn)變形、裂紋、損傷時，較大部分的能量都可被形狀記憶合金吸收并耗散掉，而且還可以利用形狀記憶合金的功能特性，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的自我診斷，增加了結(jié)構(gòu)的安全可靠性。在工程實(shí)踐中，最常見的是將形狀記憶合金安置于結(jié)構(gòu)層間、底部或建筑物四角等受地震力作用較大的部位，實(shí)現(xiàn)對地震能量的吸收和消耗。

4、生物醫(yī)療等其他應(yīng)用

   形狀記憶合金在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛，例如外科醫(yī)生對病人手術(shù)前要探測人體內(nèi)的情況，如內(nèi)窺鏡檢查。使用形狀記憶合金電機(jī)制作的微型內(nèi)窺鏡可以很方便地進(jìn)入體內(nèi)進(jìn)行診斷，甚至可以對體內(nèi)的病變進(jìn)行微創(chuàng)外科手術(shù)，病人痛苦小。目前，在生物醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用主要是Ni-Ti 形狀記憶合金。