智能材料 形状记忆材料

磁（ 电）致流变流 体和 某些功 能聚合物 。集成和 混合高等 材料是可获 得具有传 感 、控 制和 多值 响应本征 机理
的复合材料 。
Ｉ
ｌ
二 、形 状 记 忆 材 料
形状记忆材料 （ Ｓ ＭＭ）是智 能复合材 料的主要 组成部分之 一 。由于材料 内部的可逆相 变 ，Ｓ ＭＭ 具有 某些特殊 的性质 ，例 如形状记 忆效应 （Ｓ ＭＥ） 、准确性 或较大 的可恢复冲 击应变 、高阻尼 性和 自适应 性。
形状记忆 、超弹性等 ，可 用于各种智 能系统 。形状 记忆材料 中的激励 感应相变 导致了材 料的许多独 特的
性能 ，支配 着材 料性质 的显著变化 。讨论了改进 目前材料 系统和研发 新的形状 记忆材料 所面 临的 技术障
碍和挑 战。
关键词 ：形状记忆材 料 ；合金 ；陶瓷 ；聚 合物 ；激 励感应相 变 ；智 能系统 中图分类 号 ：Ｔ ３ １ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ： ０ ６ ８ ３ ２ １）９ ０ ０ — ７ Ｂ８ １ ０ — ８ Ｘ（ ０ — ０ ６ ０ ００
特性 、形状记忆特 性和其 它性质影 响很大，在２ 元 合金中 ， ２ 由立方 晶系到单斜 晶系 ［ ９］的一级相变 改变为 由立方 晶 Ｂ１
系 ［ ２ 到斜 方 晶 体 系 ［ ９ 以及 由 Ｂ１ Ｂ］ Ｂ１ ］ ９到 Ｂ１ （ ｕ取 代 Ｎｉ ９ Ｃ
纤维 丝 、颗 粒和 多孔材 料 ，可与其 他材料 一起 形成 复合材
（） ７ 、阻尼 ：Ｓ ＭＭ 的阻尼特 性来源 于其特征 微结构和 相变 ，大 部分 Ｓ ＭＭ 都具 有较高 的固有 阻尼 性 。
ｉ
０跨露 ： ０
≯
到 目前 为 止 已发 现 各 种 合 金 （ Ｓ ＭＡ） 陶 瓷 （Ｓ ） 、 ＭＣ 、 聚合物 （ 状记忆 Ｓ ） 凝胶 （Ｓ 形 ＭＰ 和 ＭＧ） 胶 呈 现 出 Ｓ 凝 ＭＥ， 其 中 有 些 材 料 已 商 品 化 ，特 别 是 某 些 Ｓ Ｍ 易于 制 成 薄 膜 、 Ｍ

形状记忆合金的应用形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）是一种具有记忆能力的特殊金属材料，具有很广泛的应用前景。

形状记忆合金在各个领域都有不同的应用，包括机械工程、医疗器械、航空航天等。

本文将介绍形状记忆合金的原理和几个主要应用领域，并对其应用前景进行展望。

我们来了解一下形状记忆合金的原理。

形状记忆合金是一种能够在外界刺激下发生可逆性形状变化的材料。

其形状记忆效应是由于合金中存在的固态相变引起的。

当形状记忆合金处于高温状态时，其具有良好的塑性，可以被加工成各种形状；而当温度降低到固定温度（也称为相变温度）以下时，形状记忆合金会发生固态相变，恢复到其记忆的形状。

这种特性使得形状记忆合金在许多应用领域有着独特的价值。

形状记忆合金在机械工程领域的应用非常广泛。

例如，在汽车制造过程中，形状记忆合金可以用于制造车身零部件、发动机阀门等。

当发生碰撞时，形状记忆合金可以通过自身的形状恢复能力，使车身零部件恢复到原始形状，从而减少碰撞对车辆的损害。

此外，形状记忆合金还可以用于制造机械臂、舵机等机械装置，通过控制温度来实现精确的运动控制。

医疗器械领域也是形状记忆合金的重要应用领域之一。

例如，在牙科医疗中，形状记忆合金可以用于制作牙套和矫正器等器械，通过控制温度来调整其形状，从而实现对牙齿的矫正。

此外，形状记忆合金还可以用于制造支架和血管材料等，通过温度变化来适应人体血管的形状，从而实现更好的医疗效果。

航空航天领域也是形状记忆合金的重要应用领域之一。

在航空航天器的制造中，形状记忆合金可以用于制造舵面、襟翼等部件，通过控制温度来实现对航空器的姿态控制。

此外，形状记忆合金还可以用于制造航天器的太阳能板，通过温度变化来调整太阳能板的展开和收起，实现对太阳能的更好利用。

除了上述几个领域，形状记忆合金还有许多其他的应用。

例如，它可以用于制造眼镜架、手表带等日常用品，通过温度变化来调整其形状，提高使用的舒适度。

形状记忆合金（shape memory alloys，SMA）是一种由两种以上金属元素构成、能够在温度和应力作用下发生相变的新型功能材料，通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有独特的形状记忆效应、相变伪弹性等特性，广泛应用于航空航天、生物医疗、机械电子、汽车工业、建筑工程等领域。

形状记忆合金按合金种类主要分为镍钛基形状记忆合金（Ni-Ti SMA）、铜基形状记忆合金（Cu SMA）、铁基形状记忆合金（Fe SMA）3类。

其中，镍钛基形状记忆合金包括Ni-Ti-Cu、Ni-Ti-Co、Ni-Ti-Fe、Ni-Ti-Nb等具有较高实用价值的记忆合金；铜基形状记忆合金主要有Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Zn-Ga、Cu-Sn等种类；铁基形状记忆合金主要有Fe-Pt、Fe-Mn-Si、Fe-Ni-Co-Ti、Fe-Mn-Al-Ni、Fe-C-Mn-Si-Cr-Ni等种类。

1/形状记忆合金的研究现状形状记忆合金因其独特的形状记忆效应一直是各主要国家的研究热点。

近年来，美国、欧洲、日本等国家和地区针对形状记忆合金制备工艺、成分配比、与先进制造技术结合的研究已取得显著的进展，尤其以4D打印技术为代表的先进制造技术使用形状记忆合金作为原材料，扩展了其在软体机器人、医疗器械、航空航天等领域的应用范围。

（一）中美欧等国开发出多种形状记忆合金制备新工艺，扩大了材料应用范围形状记忆合金/聚合物的制备方法主要有熔炼法、粉末冶金法、喷射沉积工艺、4D打印技术等，再根据应用需求配置后续的锻造、热挤压、轧制、拉拔、冷加工等成型工艺。

其中，熔炼法是传统金属冶金工艺，在真空下将金属原材料通过电子束、电弧、等离子体、高频感应等方式加热后进行熔炼，易产生杂质污染、成分不均匀、能耗高等问题，且需要经过切割加工形成合金产品。

而粉末冶金法则是利用金属或合金粉末进行热等静压和烧结，制备出最终形状的合金产品。

,
汇报人：
智能材料：具有 感知、响应和适 应环境变化的材 料
智能材料的特性： 自修复、自组装、 自适应等
智能材料的应用 领域：航空航天、 生物医学、电子 信息等
智能材料的发展 历程：从概念提 出到实际应用的 演变过程
形状记忆材料：具 有记忆形状的功能， 可以恢复原始形状
自修复材料：具有 自我修复功能，可 以自动修复受损部 位
自适应材料：能够 根据环境变化自动 调整性能
智能驱动材料：能 够通过外部刺激产 生运动或变形
感知环境变化：能够感知周围环境的变化，如温度、湿度、光照等 自适应性：能够根据环境变化自动调整自身的性能和状态 自修复性：在受到损坏时能够自我修复，保持原有的性能和功能 生物相容性：与人体组织具有良好的相容性，不会对人体产生不良影响
1940年代：智能 材料的概念首次 提出
1960年代：智能 材料开始应用于 航空航天领域
1980年代：智能 材料在医疗、建 筑等领域得到广 泛应用
21世纪初：智能 材料在环保、能 源等领域取得突 破性进展
航空航天领域：用于制造更轻、更耐用的航天器 医疗领域：用于制造更智能、更安全的医疗设备 建筑领域：用于制造更环保、更坚固的建筑材料 电子领域：用于制造更智能、更高效的电子设备 环保领域：用于制造更环保、可降解的包装材料 军事领域：用于制造更智能、更隐蔽的军事装备
1940年代：智能材料的概念首次提出 1960年代：智能材料开始应用于航空航天领域 1970年代：智能材料在医疗、建筑等领域得到广泛应用 1980年代：智能材料研究进入快速发展阶段，各种新型智能材料不断涌现
20世纪80年代：智能材料开始受到关注 20世纪90年代：智能材料研究取得重要进展 21世纪初：智能材料开始应用于实际生活中 2010年至今：智能材料技术不断创新，应用领域不断扩大