什么是形状记忆材料？分类有哪些？应用领域介绍

1.形状记忆材料

形状记忆材料是一种刺激响应性的，集感知和驱动于一体的特殊功能材料。它能够在某种外界条件的刺激(光、热、湿度、磁场等)下“记忆”临时形状并可恢复至其初始形状。形状记忆材料一般包含硬段和软段两个部分，它们在形状记忆效应中分别扮演着重要的角色。硬段作为固定相，它的作用在于“记忆”材料初始形状，以及防止聚合物链段在形变过程中发生不可逆的滑移，软段作为回复相(又称可逆相)，其作用在于固定临时形状和在特定条件下驱动材料回复至初始形状，可以看作是以某一特定温度为开关的相。

2.形状记忆材料分类

形状记忆合金可以分为三种：

(1)全程记忆效应：加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。

(2)单程记忆效应：形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

(3)双程记忆效应：某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。

3.形状记忆材料的应用

形状记忆材料广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。

(1)生物医疗

用于医学领域的 TiNi 形状记忆合金，除了利用其形状记忆效应或超弹性外，还应满足化学和生物学等方面的要求，即良好的生物相容性。TiNi 可与生物体形成稳定的钝化膜。

(2)机械电子产品

形状记忆合金作为低温配合连接在飞机的液压系统中及体积较小的石油、石化、电工业产品中应用。另一种连接件的形状是焊接的网状金属丝，用于制造导体的金属丝编织层的安全接头。这种接件已经用于密封装置、电气连接装置、电子工程机械装置，并能在-65~300℃可靠地工作。已开发出的密封系统装置可在严酷的环境中用作电气件连接。

(3)航空航天工业

形状记忆合金已应用到航空和太空装置。如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件，欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。由于直升飞机高震动和高噪声使用受到限制，其噪声和震动的来源主要是叶片涡流干扰，以及叶片型线的微小偏差。这就需要一种平衡叶片螺距的装置，使各叶片能精确地在同一平面旋转。已开发出一种叶片的轨迹控制器，它是用一个小的双管形状记忆合金驱动器控制叶片边缘轨迹上的小翼片的位置，使其震动降到最低。

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