形狀記憶材料應(yīng)用

形狀記憶材料應(yīng)用演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)優(yōu)選形狀記憶材料應(yīng)用目前二頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)形狀記憶合金由于具有許多優(yōu)異的性能，因而廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械電子、生物醫(yī)療、橋梁建筑、汽車工業(yè)及日常生活等多個(gè)領(lǐng)域。

(1)工程應(yīng)用

形狀記憶合金在工程上的應(yīng)用很多，最早的應(yīng)用就是作各種結(jié)構(gòu)件，如緊固件、連接件、密封墊等。另外，也可以用于一些控制元件，如一些與溫度有關(guān)的傳感及自動(dòng)控制。形狀記憶合金一面世，就為航空工業(yè)立了一功。如美國(guó)F-14戰(zhàn)斗機(jī)平均每架要用800個(gè)形狀記憶合金接頭。自1970年以來(lái)美國(guó)海軍飛機(jī)使用了幾十萬(wàn)個(gè)這樣的管接頭，沒(méi)出現(xiàn)過(guò)一次失敗的記錄。用形狀記憶合金做管接頭的辦法：先在轉(zhuǎn)變溫度以上，把鎳鈦合金管接頭按密封要求尺寸進(jìn)行加工，使它的內(nèi)徑比所要連接管子的外徑小4%；然后在液氮低溫下將管接頭直徑擴(kuò)大，使它的內(nèi)徑比所要連接管子的外徑稍大點(diǎn)（大4%），并把兩根要連接的管子從目前三頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)兩端對(duì)準(zhǔn)插入接頭；最后，當(dāng)管子處于工作狀態(tài)，溫度回升到轉(zhuǎn)變溫度以上，鎳鈦合金發(fā)揮形狀記憶效應(yīng)，管接頭自動(dòng)收縮，管徑變細(xì)，回復(fù)第一次加工的尺寸，它就把兩根管子緊緊地連在一起。還可用于制造探索宇宙奧秘的月球天線，人們利用形狀記憶合金在高溫環(huán)境下制做好天線，再在低溫下把它壓縮成一個(gè)小鐵球，使它的體積縮小到原來(lái)的千分之一，這樣很容易運(yùn)上月球，太陽(yáng)的強(qiáng)烈的輻射使它恢復(fù)原來(lái)的形狀，按照需求向地球發(fā)回寶貴的宇宙信息。另外，在衛(wèi)星中使用一種可打開(kāi)容器的形狀記憶釋放裝置，該容器用于保護(hù)靈敏的鍺探測(cè)器免受裝配和發(fā)射期間的污染。目前四頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)目前五頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)用形狀記憶合金作緊固件、連接件的優(yōu)點(diǎn)是：①夾緊力大，接觸密封可靠，避免了由于焊接而產(chǎn)生的冶金缺陷；②適于不易焊接的接頭，如嚴(yán)禁明火的管道連接、焊接工藝難以進(jìn)行的海底輸油管道修補(bǔ)等。③金屬與塑料等不同材料可以通過(guò)這種連接件連成一體；④安裝時(shí)不需要熟練的技術(shù)。把形狀記憶合金制成的彈簧與普通彈簧安裝，可以制成自控元件，在高溫（Af以上溫度）和低溫時(shí)，形狀記憶合金彈簧由于發(fā)生相變，母相與馬氏體強(qiáng)度不同，使元件向左，右不同方向運(yùn)動(dòng)。這種構(gòu)件可以作為暖氣閥門(mén)，溫室門(mén)窗自動(dòng)開(kāi)啟的控制，描筆式記錄器的驅(qū)動(dòng)，溫度的檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)。形狀記憶合金對(duì)溫度比雙金屬片敏感得多，可代替雙金屬片用于控制和報(bào)警裝置中。目前六頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)

1970年美國(guó)用形狀記憶合金制作F-14戰(zhàn)斗上的低溫配合連接器，隨后有數(shù)以百萬(wàn)以上的連件的應(yīng)用。形狀記憶合金作為低溫配合連接在飛機(jī)的液壓系統(tǒng)中及體積較小的石油、石化、電工業(yè)產(chǎn)品中應(yīng)用。另一種連接件的形狀是焊接的網(wǎng)狀金屬絲，用于制造導(dǎo)體的金屬絲編織層的安全接頭。這種接件已經(jīng)用于密封裝置、電氣連接裝置、電子工程機(jī)械裝置，并能在-65~300℃可靠地工作。已開(kāi)出的密封系統(tǒng)裝置可在嚴(yán)酷的環(huán)境中用作電氣件連接。將形狀記憶合金制作成一個(gè)可打開(kāi)和關(guān)閉快門(mén)的彈簧，用于保護(hù)霧燈免于飛行碎片的擊壞。用于制造精密儀器或精密車床，一旦由于震動(dòng)、碰撞等原因變形，只需加熱即可排除故障。在機(jī)械制造過(guò)程中，各種沖壓和機(jī)械操作常需將零件從一臺(tái)機(jī)器轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)機(jī)器上，現(xiàn)在利用形狀記憶合金開(kāi)發(fā)了一種取代手動(dòng)或液壓夾具，這種裝置叫驅(qū)動(dòng)汽缸，它具有效率高靈活，裝夾力大等特點(diǎn)。

1973年，美國(guó)試制成第一臺(tái)Ti-Ni熱機(jī)，利用形狀記憶合金在高溫，低溫時(shí)發(fā)生相變，產(chǎn)生形狀的改變，并伴隨極大的應(yīng)力實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與熱能之間的相互轉(zhuǎn)換。盡管這種熱機(jī)只產(chǎn)生了0.5w的功率（1983年功率已達(dá)20w），但發(fā)展前景十分誘人，可以利用這種裝置實(shí)現(xiàn)利用海水溫差發(fā)電的夢(mèng)想。目前七頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)(2)醫(yī)學(xué)應(yīng)用

利用Ti-Ni合金與生物體良好的相容性，可制造醫(yī)學(xué)上的凝血過(guò)濾器、脊椎矯正棒、骨折固定板等。

（a）牙齒矯形絲用超彈性TiNi合金絲和不銹鋼絲做的牙齒矯正絲，其中用超彈性TiNi合金絲是最適宜的。通常牙齒矯形用不銹鋼絲CoCr合金絲，但這些材料有彈性模量高，彈性應(yīng)變小的缺點(diǎn)。為了給出適宜的矯正力，在矯正前就要加工成弓形，而且結(jié)扎固定要求熟練。如果用TiNi合金作牙齒矯形絲，即使應(yīng)變高達(dá)10%也不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，而且應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變(stress-inducedmartensite)使彈性模量呈現(xiàn)非線型特性，即應(yīng)變?cè)龃髸r(shí)矯正力波動(dòng)很少。這種材料不僅操作簡(jiǎn)單，療效好，也可減輕患者不適感。。

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(b)脊柱側(cè)彎矯形

各種脊柱側(cè)彎癥(先天性、習(xí)慣性、神經(jīng)性、佝僂病性、特發(fā)性等)疾病，不僅身心受到嚴(yán)重?fù)p傷，而且內(nèi)臟也受到壓迫，所以有必要進(jìn)行外科手術(shù)矯形。目前這種手術(shù)采用不銹鋼制哈倫敦棒矯形，在手術(shù)中安放矯形棒時(shí)，要求固定后脊柱受到的矯正力保持在30~40kg以下，一但受力過(guò)大，矯形棒就會(huì)破壞，結(jié)果不僅是脊柱，而且連神經(jīng)也有受損傷的危險(xiǎn)。同時(shí)存在矯形棒安放后矯正力會(huì)隨時(shí)間變化，大約矯正力降到初始時(shí)的30%時(shí)，就需要再進(jìn)行手術(shù)調(diào)整矯正力，這樣給患者在精神和肉體上都造成極大痛苦。采用形狀記憶合金制作的哈倫頓棒，只需要進(jìn)行一次安放矯形棒固定。如果矯形棒的矯正力有變化，以通過(guò)體外加熱形狀記憶合金，把溫度升高到比體溫約高5℃，就能恢復(fù)足夠的矯正力。目前九頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)

形狀記憶合金材料還能代替石膏夾板（如下左圖所示）在內(nèi)科方面，可將細(xì)的Ti-Ni絲插入血管，由于體溫使其恢復(fù)到母相的網(wǎng)狀，阻止95%的凝血塊不流向心臟。用形狀記憶合金制成的肌纖維與彈性體薄膜心室相配合，可以模仿心室收縮運(yùn)動(dòng)，制造人工心臟。給患者帶來(lái)了福音。隨著形狀記憶的發(fā)展，醫(yī)學(xué)應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。目前十頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)(3)日常生活應(yīng)用

(a)防燙傷閥在家庭生活中，已開(kāi)發(fā)的形狀記憶閥可用來(lái)防止洗滌槽中、浴盆和浴室的熱水意外燙傷；這些閥門(mén)也可用于旅館和其他適宜的地方。如果水龍頭流出的水溫達(dá)到可能燙傷人的溫度(大約48℃)時(shí)，形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉，直到水溫降到安全溫度，閥門(mén)才重新打開(kāi)。

(b)眼鏡框架

在眼鏡框架的鼻梁和耳部裝配TiNi合金可使人感到舒適并抗磨損，由于TiNi合金所具有的柔韌性已使它們廣泛用于改變眼鏡時(shí)尚界。用超彈性TiNi合金絲做眼鏡框架，即使鏡片熱膨脹，該形狀記憶合金絲也能靠超彈性的恒定力夾牢鏡片。這些超彈性合金制造的眼鏡框架的變形能力很大，而普通的眼鏡框則不能做到。

(c)移動(dòng)電話天線和火災(zāi)檢查閥門(mén)

使用超彈性TiNi金屬絲做蜂窩狀電話天線是形狀記憶合金的另一個(gè)應(yīng)用。過(guò)去使用不銹鋼天線，由于彎曲常常出現(xiàn)損壞問(wèn)題。使用TiNi形狀記憶合金絲移動(dòng)電話天線，具有高抗破壞性受到人們普遍歡迎。因此常用來(lái)制作蜂窩狀電話天線和火災(zāi)檢查閥門(mén)?；馂?zāi)中，當(dāng)局部地方升溫時(shí)閥門(mén)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，防止了危險(xiǎn)氣體進(jìn)入。這種特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，它具有檢查閥門(mén)的操作，然后又能復(fù)位到安全狀態(tài)；這種火災(zāi)檢查閥門(mén)在半導(dǎo)體制造業(yè)中得到使用，在半導(dǎo)體制造的擴(kuò)散過(guò)程中使用了有毒的氣體；這種火災(zāi)檢查閥也可在化學(xué)和石油工廠應(yīng)用。

目前十一頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)目前十二頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)

近年來(lái)，日本研制出一種形狀記憶塑料——苯乙烯和丁二烯聚合物。當(dāng)加熱至60℃時(shí)，丁二烯部分開(kāi)始軟化，而苯乙烯仍保持堅(jiān)硬，以此來(lái)保持形狀記憶功能?，F(xiàn)狀記憶塑料制成的連接器加熱變軟，連接兩段管子，冷卻后變硬恢復(fù)原有直徑，這種連接器可產(chǎn)生很高的結(jié)合度，可以在家庭內(nèi)使用。日本幾家汽車甚至設(shè)想把形狀記憶塑料制成汽車的保險(xiǎn)杠和易撞傷部位，一旦汽車撞癟，只要稍加熱（如用電吹風(fēng)），就會(huì)恢復(fù)原形?？傊酆衔镄螤钣洃洸牧暇哂袕V闊的應(yīng)用前景。目前十三頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)

形狀記憶材料是一種集感知和驅(qū)動(dòng)雙重功能為一體的新型材料。你還能想到能用形狀記憶材料來(lái)做什么有益于人們的生產(chǎn)和生活嗎？想一想！？目前十四頁(yè)\總數(shù)十五頁(yè)\編于五點(diǎn)

試想一下，酷暑難當(dāng)，揮汗如雨之際，如果你的襯衣居然善解人意地自動(dòng)把袖子卷起來(lái)讓你涼快一下，是不是一件很酷的事？意大利一家公司新近就用形狀記憶合金纖維造出了一件這樣的襯衫。據(jù)報(bào)道，這種襯衣使用鎳鈦記憶合金纖維和尼龍混織而成，比例為五根尼龍絲配一根鎳鈦合金絲。在周圍溫度升高時(shí)，這