形状记忆材料-形状记忆效应

浅谈形状记忆合金材料引言：时代的发展与材料的发展是相辅相成的。

随着科学技术的进步,材料研究变得尤为重要。

现如今材料的研究越来越专业化，并且逐渐倾向于功能化、多样性。

例如形状记忆材料就是一种典型的新型功能材料。

形状记忆材料是指具有形状记忆效应的金属、陶瓷和高分子等材料,在高温下材料形成一种形状,在冷却到低温时会塑性变形成为另外一种形状,如果对材料进行加热,通过马氏体的逆相变,又可以恢复到高温时的形状,这就是形状记忆效应。

一、形状记忆合金及形状记忆效应形状记忆材料是集感知和驱动于一体的特殊功能材料,其中形状记忆合金是形状记忆材料中较为重要的材料之一。

形状记忆合金(Shape Memory Alloy简称SMA)是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。

1、形状记忆合金分类到目前为止，被开发出来的形状记忆合金主要是Ti-Ni基、Cu基与Fe基三种。

在这三大类中，根据不同的要求和工作环境，分别在基体中加入和调整一些合金元素的量，使得每一个大类中都有一系列合金被开发出来，应用在各行各业，以满足各种不同的特殊需求。

（a）Ti-Ni形状记忆合金开发的最早，形状记忆效应最稳定，相对比较成熟，已在航天工业、汽车工业、电子工业、医学及人类生活领域获得应用。

但由于其原材料Ni 、Ti价格昂贵，且加工成本高等因素，其应用受到限制。

（b）Cu基形状记忆合金因价格便宜、原材料来源广泛、易于加工和制造等原因而得到迅速发展。

铜基形状记忆合金是这三类合金中种类最多的一类，但有实际应用价值的目前只有Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni两种。

（c）Fe基形状记忆合金发展较晚，成本较Ti-Ni系和铜系合金低得多，易于加工，在应用方面具有明显的竞争优势，被认为是一种具有广泛应用前景的功能材料，受到广泛的关注。

2、呈现形状记忆效应的合金的必备条件（a）马氏体相变只限于驱动力极小的热弹性型，即马氏体与母相之间的界面的移动是完全可逆的（b）合金中的异类原子在母相与马氏体中必须为有序结构（c）马氏体相变在晶体学上是完全可逆的3、状记忆效应的分类（a）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。

形状记忆材料形状记忆材料（Shape Memory Materials，SMMs）是一类具有形状记忆效应的智能材料，其在外界作用下可以实现形状的可逆变化。

形状记忆材料广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车、电子、纺织等领域，具有巨大的应用前景。

形状记忆材料的工作原理是基于其特殊的微观结构和相变特性。

在低温状态下，形状记忆材料处于一种固定的形状，一旦受到外界温度、应力或磁场等作用，就会发生相变，从而恢复到其原始形状。

这种形状记忆效应使得形状记忆材料具有自修复、自组装、自适应等智能特性。

形状记忆材料的应用领域非常广泛。

在医疗器械领域，形状记忆材料可以用于制作支架、缝合线、植入物等，具有良好的生物相容性和可调节的形状，可以更好地适应人体器官的形状和运动。

在航空航天领域，形状记忆材料可以用于制作飞机零部件、卫星结构等，具有轻质、高强度、耐高温等优点，可以大大减轻航空器的重量，提高飞行性能。

在汽车领域，形状记忆材料可以用于制作车身零部件、发动机零部件等，具有抗冲击、耐磨损、自修复等特性，可以提高汽车的安全性和可靠性。

在电子和纺织领域，形状记忆材料可以用于制作智能传感器、智能纺织品等，具有快速响应、多功能性、耐用性等特点，可以实现智能化、可穿戴化。

形状记忆材料的研究和应用仍面临一些挑战。

首先，形状记忆材料的制备工艺和性能优化仍需进一步提升，以满足不同领域的需求。

其次，形状记忆材料的成本较高，需要降低生产成本，提高市场竞争力。

最后，形状记忆材料的环境适应性和可持续性也需要加强，以减少对环境的影响。

总的来说，形状记忆材料作为一种新型智能材料，具有巨大的应用潜力和发展前景。

随着科技的不断进步和创新，形状记忆材料必将在各个领域发挥重要作用，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。

记忆合金特点
记忆合金特点
记忆合金是一种具有形状记忆效应和超弹性的材料。

它的特点包括以下几个方面：
一、形状记忆效应
形状记忆效应是指材料在经历过程变形后，可以恢复到原来的形态。

这种效应可以用于制造各种自动控制系统和机械装置，如自动开关、自动调节阀门等。

二、超弹性
超弹性是指材料在受到外力作用后能够产生大量变形，但当外力消失时，材料能够迅速恢复到原来的状态。

这种特性使得记忆合金在医学领域有着广泛的应用，如支架、牙套等。

三、高耐腐蚀性
记忆合金具有高耐腐蚀性，因此可以在恶劣环境中使用。

它们可以抵
抗氧化、酸碱等化学物质的侵蚀，在海水或其他盐溶液中也不易生锈。

四、低温稳定性
记忆合金具有低温稳定性，可以在极低温度下使用。

这使得它们成为
航空航天领域中的重要材料，如用于制造卫星、火箭等。

五、易加工性
记忆合金易于加工，可以通过压力、热处理等方式进行形状调整。

这
种特性使得它们在制造各种复杂形状的零件时具有优势。

六、高强度
记忆合金具有高强度，可以承受较大的载荷。

这种特性使得它们在制
造高强度零件时具有优势。

七、可重复使用
记忆合金可以多次使用，不会因为变形而失去作用。

这使得它们成为
一种环保材料。

总结：
记忆合金具有形状记忆效应、超弹性、高耐腐蚀性、低温稳定性、易加工性、高强度和可重复使用等特点。

这些特点使得它们在医学、航空航天等领域得到广泛应用，并且将来还有更多的应用前景。

形状记忆材料摘要：材料是现代社会发展的三大支柱产业之一，本文介绍了形状记忆材料的概念，发展历史，记忆效应产生的原理和分类应用。

形状记忆材料主要分为三种：形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物。

由于形状记忆效应的独特记忆效应的性质，广泛的应用于工业领域和医学领域。

关键词：形状记忆材料、记忆效应、形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物一．引言材料、信息、能源被称为现代社会发展的三大支柱产业，材料对当代社会的进步和发展起着十分重要的作用。

科技的不断进步对材料各个方面的性能的要求越来越高，智能化的材料已经成为一种趋势，而形状记忆材料的更是引起了国内外的研究热潮。

自上个世纪以来，形状记忆材料独特的性能引起了人们的极大的兴趣。

由于形状记忆材料具有形状记忆效应、高温复形变、良好的抗震性和适应性等优异性能，有着传统驱动器不可比拟的性能优点，形状记忆合金由于具有许多优异的性能，而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。

二．形状记忆材料的概念形状记忆材料[1]（shape memory materials ，简称SMM）是指具有一定初始形状的材料经过形变并固定成另一种形状后，通过热、光、电等物理或化学刺激处理又恢复成初始形状的材料。

三．形状记忆材料的发展史1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到了“记忆”效应，即合金形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般的回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。

1938，当时的美国在Cu-Zn合金里发现了马氏体的热弹件转变，随后前诉苏联对这种行为进行了研究。

1951年美国的里德等人在金镉合金中也发现了形状记忆效应，然而在当时，这些现象的发现只被看作是个别材料的特殊现象而未能引起人们的足够兴趣和重视。

直到1962年，美国海军机械研究所的一个研究小组从仓库领来一些镍钛合金丝做实验。

在实验的过程中，他们发现，当温度升到一定数值时，这些已经拉直的镍钛合金丝突然又恢复到原来的弯曲状态，他们反复做了多次实验，结果证明了这些细丝确实具有“记忆”。

形状记忆合金的形状记忆效应嘿，朋友们！今天咱来聊聊一个特别神奇的东西——形状记忆合金！这玩意儿可有意思啦！你想想啊，一般的材料变形了就是变形了，很难再恢复原来的样子。

但形状记忆合金就不一样啦，它就像有魔法一样，能记住自己原来的形状呢！这就好比一个人走丢了，但是心里一直记着回家的路，最后总能找回去。

比如说，你把一块形状记忆合金做成一个特定的形状，然后给它来个大变身，把它弄成别的样子。

但是呢，只要给它一些特定的条件，比如加热一下，哇塞，它就会像突然觉醒一样，“嗖”地变回原来的形状！这多神奇呀！这不就像是一个武林高手，隐藏了自己的真实功夫，到关键时刻才显露出来嘛。

而且哦，这形状记忆合金的用途可广啦！在医学领域，它可以被做成各种医疗器械，帮助医生更好地治疗病人呢。

就好像是医生的秘密武器，关键时刻能发挥大作用。

在航空航天领域，它也能大显身手，让那些高科技的设备运行得更加可靠。

你再想想，要是咱们生活中的东西都能用形状记忆合金来做，那该多有趣呀！比如你的眼镜腿不小心被压弯了，不用着急，放太阳下面晒晒，它自己就变直啦！或者你的雨伞被风吹变形了，没关系，回家用热水泡一泡，嘿，又跟新的一样啦！还有啊，它的这种记忆效应真的是太奇妙了。

就好像是它的身体里有一个小开关，一旦触发了那个开关，它就会按照设定好的程序行动起来。

这难道不是很让人惊叹吗？咱平时常见的材料哪有这本事呀！形状记忆合金可真是材料界的明星呢！它的存在让我们看到了科技的魅力和无限可能。

所以说呀，形状记忆合金这玩意儿可真是个宝贝！它的形状记忆效应就像是一个隐藏的宝藏，等待着我们去挖掘和利用。

我相信，随着科技的不断进步，它会在更多的领域发挥出更大的作用，给我们的生活带来更多的惊喜和便利。

难道你不想看看它还能创造出哪些神奇的事情吗？。

形状记忆材料的生物医学应用形状记忆材料是一种具有形状记忆效应的材料，能够在一定的条件下从临时形状回复到原始形状。

这种材料的生物医学应用已经得到了广泛的关注和研究。

下面将对形状记忆材料的生物医学应用进行详细介绍。

一、形状记忆材料的特性形状记忆材料具有以下特性：1．形状记忆效应：在一定的温度和湿度条件下，形状记忆材料能够从临时形状回复到原始形状。

这种形状记忆效应可以用于制造智能材料和智能结构。

2．良好的生物相容性：形状记忆材料具有良好的生物相容性，可用于生物体内植入材料和生物医学工程中。

3．耐磨性和耐腐蚀性：形状记忆材料具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，可用于制造医疗器械和生物传感器等。

二、形状记忆材料的生物医学应用1．医用缝合线：形状记忆材料可以制成医用缝合线。

在手术过程中，医生可以将形状记忆线临时变形，然后植入人体内。

当线接触到人体温度时，形状记忆效应会使得线恢复到原始形状，从而完成缝合。

这种缝合线具有愈合效果好、伤口愈合快等优点。

2．血管支架：形状记忆材料可以制成血管支架，用于治疗血管狭窄或阻塞的疾病。

在低温下，医生可以将临时变形的血管支架植入人体内。

当支架接触到人体温度时，形状记忆效应会使得支架恢复到原始形状，从而撑开血管，恢复血流。

这种血管支架具有创伤小、并发症少等优点。

3．牙齿矫正器：形状记忆材料可以制成牙齿矫正器，用于矫正牙齿排列不齐或咬合不良等问题。

在口腔医生的指导下，患者可以将临时变形的牙齿矫正器佩戴在牙齿上。

当矫正器接触到口腔温度时，形状记忆效应会使得矫正器恢复到原始形状，从而对牙齿进行矫正。

这种牙齿矫正器具有使用方便、舒适度高、效果显著等优点。

4．组织工程支架：形状记忆材料可以制成组织工程支架，用于修复或再生损伤的人体组织。

在低温下，医生可以将临时变形的组织工程支架植入人体内。

当支架接触到人体温度时，形状记忆效应会使得支架恢复到原始形状，从而为组织生长提供合适的微环境。

这种组织工程支架具有生物相容性好、能够促进组织生长等优点。

形状记忆材料原理和制备方法总结
形状记忆材料是一种可以根据外界刺激改变形状，并恢复原状的特殊材料。

其原理基于相变效应和形状记忆效应，通过合理的制备方法可以获得不同形状记忆材料。

原理
形状记忆材料的原理主要有以下几个方面：
1. 形状记忆效应：形状记忆材料可以在经历形状改变后恢复原来的形状。

这是由于材料中存在特殊的相变结构，通过应力诱导相变或温度诱导相变来实现形状的改变和恢复。

2. 相变效应：形状记忆材料的相变效应是材料的理想弹性成分与相互作用的结果。

在相变的过程中，晶格结构发生改变，使材料产生形状记忆效应。

3. 容积相变效应：形状记忆材料中的相变不仅限于表面形状的改变，还可以引起材料的容积变化。

这是由于相变过程中，晶格结构的变化导致材料的体积发生变化。

制备方法
形状记忆材料的制备方法主要有以下几种：
1. 合金法：通过合金化改进晶格结构，使材料具有形状记忆性能。

常用的合金有铜铝合金、镍钛合金等。

2. 多层薄膜法：利用不同材料的热膨胀系数不同，通过堆叠多层薄膜形成形状记忆材料。

如利用金属和陶瓷薄膜的结合。

3. 共沉淀法：通过共沉淀制备形状记忆材料。

将合适的元素混合溶液共沉淀形成材料的晶体结构。

4. 拉伸法：通过拉伸形状记忆材料，引起材料的相变，使其固化在新的形状上。

总之，形状记忆材料的原理基于相变效应和形状记忆效应，制备方法包括合金法、多层薄膜法、共沉淀法和拉伸法等。

这些方法可以根据具体需求选择并进行相应制备。

形状记忆材料形状记忆效应的机理主要涉及材料的晶体结构和相变过程。

在形状记忆合金中，晶体结构发生相变时会产生马氏体相和奥氏体相两种不同的晶体结构。

马氏体相具有较小的晶体形状，而奥氏体相具有较大的晶体形状。

当形状记忆合金在高温相状态下被加工成一定形状后，经过冷却形成低温相状态时，马氏体相会发生形变，而奥氏体相保持不变。

当形状记忆合金被加热到高温相状态时，马氏体相会发生逆相变，恢复到原来的形状，而奥氏体相则不发生相变。

这种相变过程是可逆的，因此形状记忆效应可以反复发生。

改写：形状记忆效应的机理主要与材料的晶体结构和相变过程有关。

形状记忆合金中，晶体结构发生相变时会产生马氏体相和奥氏体相两种不同的晶体结构。

马氏体相的晶体形状较小，而奥氏体相的晶体形状较大。

当形状记忆合金在高温相状态下被加工成一定形状后，冷却成低温相状态时，马氏体相会发生形变，而奥氏体相保持不变。

当形状记忆合金被加热到高温相状态时，马氏体相会发生逆相变，恢复到原来的形状，而奥氏体相则不发生相变。

这种相变过程是可逆的，因此形状记忆效应可以反复发生。

第二节形状记忆材料的应用形状记忆材料的应用范围十分广泛，已经应用于多个领域，如航空航天、机器人、医疗器械等。

以下是形状记忆材料在不同领域的应用情况：1.航空航天形状记忆合金被广泛应用于航空航天领域，如机翼、发动机、襟翼等。

形状记忆合金的形状记忆效应可以使机翼、襟翼等部件在不同的飞行状态下自动调整形状，提高了飞行性能和安全性。

2.机器人形状记忆材料可以用于机器人的运动控制和形状变化。

例如，可以将形状记忆合金制成机器人的关节，使机器人可以自动调整姿态和形状以适应不同的工作环境和任务。

3.医疗器械形状记忆合金可以用于医疗器械，如支架、导丝、植入物等。

形状记忆合金的形状记忆效应可以使医疗器械在体内自动调整形状，提高了手术成功率和患者的治疗效果。

改写：形状记忆材料的应用范围广泛，已经应用于多个领域，如航空航天、机器人、医疗器械等。

光致形状记忆材料1. 引言光致形状记忆材料（Photoinduced Shape Memory Materials，PSMM）是一类具有形状记忆效应的材料，其形状可以通过光照进行可逆调控。

相比传统的热致形状记忆材料，PSMM具有响应速度快、操作方便等优势，因此在智能材料领域具有广泛的应用前景。

本文将从材料的基本原理、制备方法、应用领域等方面对光致形状记忆材料进行详细介绍。

2. 基本原理光致形状记忆材料基于光敏材料和形状记忆材料的结合，通过光照引发材料的相变，从而实现形状记忆效应。

光照可以改变材料内部的结构和性质，进而导致材料形状的变化。

光致形状记忆材料通常由光敏分子和形状记忆聚合物组成。

光敏分子可以吸收特定波长的光，并产生光化学反应，从而改变材料的结构和性质。

形状记忆聚合物具有形状记忆效应，即在经历外力作用后，可以恢复到其原始形状。

基本原理可以简单描述为以下几个步骤：•光照：通过照射特定波长的光，激活光敏分子。

•光化学反应：光敏分子发生光化学反应，导致材料内部结构的改变。

•形状变化：材料的形状随着内部结构的改变而发生变化。

•形状记忆效应：当外力作用消失时，材料可以恢复到其原始形状。

3. 制备方法光致形状记忆材料的制备方法多种多样，常见的制备方法包括：3.1 光敏聚合物交联光致形状记忆材料可以通过光敏聚合物的交联反应制备而成。

首先，选择合适的光敏单体和交联剂，将其混合并加热至适当温度，使其发生光敏聚合反应。

光敏聚合物的交联结构赋予了材料形状记忆效应。

3.2 光致变色材料改性光致形状记忆材料还可以通过对光致变色材料的改性来实现。

光致变色材料是一类可以在光照下改变颜色的材料。

通过在光致变色材料中引入形状记忆聚合物，可以实现光致形状记忆效应。

3.3 其他制备方法除了上述两种方法，还可以利用纳米技术、溶液法、共聚合等方法制备光致形状记忆材料。

这些方法各有优劣，可以根据具体需求选择合适的制备方法。

4. 应用领域光致形状记忆材料具有广泛的应用领域，以下列举几个典型的应用领域：4.1 智能材料光致形状记忆材料可以应用于智能材料领域，例如智能玩具、智能家居等。