金属也有记忆力(第一款有记忆能力的金属)
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人和动物都有一定的记忆能力。无生命的金属也有「记忆」能力吗?这要从“形状记忆”合金的发现说起。
1961年一个阳光明媚的早晨,从事某项研究的美国科技人员收到了一圈来自材料仓库的NiTi线。由镍和钛组成的合金具有重量轻、坚固、延展性好和耐腐蚀的优点。
为了使用方便,科学家和技术人员将卷曲的NiTi线拉直。工作时不小心把拉直的镍钛合金丝带到了火边。奇怪的是,合金丝似乎有了“记忆”,恢复了原来卷曲的形状。结果,科学家和技术人员对合金线产生了兴趣。经过反复实验,他们发现这种现象是可以重复的。科学家称这种现象为形状记忆效应。后来经过不断的研究,发现金镉合金、铜铝镍合金等。像镍钛合金一样,具有形状记忆能力。
为什么这些合金能“记住”自己的原始形状?
深入研究后发现,金属的“记忆”能力与其内部结构有关。例如,当NiTi合金加工成一定形状,加热到150后冷却,合金丝在外力作用下可以发生塑性变形。此时,合金是不稳定的晶体结构。然而,只要将其加热到转变温度(95)以上,NiTi合金就会转变成其原来的稳定结构。这样一来,合金丝就像有了记忆能力一样,又恢复了原来的形状。
这些合金与众不同的“记忆”有什么用?
众所周知,人造地球卫星上的每一立方厘米空间都是极其宝贵的。当科学家设计各种仪器和设备时,他们确实想把它们的重量减轻到很轻,体积缩小到很小。其中最麻烦的是笨重的卫星天线,预计在发射时会蜷缩在卫星内,进入太空轨道后会自然伸出。如何解决这个问题,科学家想到了“形状记忆合金”。
科学家用NiTi合金制造人造地球卫星的天线,然后冷却。发射前把它卷成一团,只占很小的空间。一旦发射到太空轨道,在阳光照射下,天线的温度会上升到95以上,天线会很快“记住”自己的原始形状,因此它会自动伸出。这是多么美妙啊!
记忆合金形状记忆合金用途广泛!以前飞机的液压系统经常漏油,导致飞机出现故障。经过检查,发现管道的连接处损坏了。人们用形状记忆合金制作管接头,不仅牢固耐用,而且不怕冲击。即使撞击改变了形状,只要稍微加热就能恢复原状。据不完全统计,在一架现代喷气式战斗机上,仅使用的这种接头就超过10万个。形状记忆合金做接头后,就不会漏油了。
人们也用形状记忆合金做铆钉。先加工成铆钉;冷却后,将铆钉头加工成与铆钉轴等厚的圆棒;然后在低温下插入待铆接材料的孔中,再稍微加热,使铆钉头恢复记忆,重新膨胀,牢牢咬住铆钉。
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