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突破性記憶合金：重復(fù)彎曲1000萬次仍可恢復(fù)
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時(shí)間:2015-06-09 11:37 來源:新浪科技 科學(xué)家研發(fā)了一種重復(fù)彎曲1000萬次后，仍能恢復(fù)到原有形狀的新合金。新合金由鎳、鈦和銅組成，它打破了之前記憶合金的重復(fù)轉(zhuǎn)換記錄。它的柔韌性非常好，有許多潛在用途，比如人工心臟瓣膜、飛機(jī)部件或新一代固態(tài)冰箱。關(guān)于新合金的研究已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。 雖然在新合金出現(xiàn)之前，記憶合金已經(jīng)用于外科手術(shù)等領(lǐng)域。比如血管支架植入人體前會被壓扁，植入人體后將其恢復(fù)到設(shè)計(jì)形狀以支撐血管。但是，這些記憶合金從來沒有完全達(dá)到預(yù)期效果，它們并沒有成為“高周疲勞”應(yīng)用。 新合金的主要研究人員，美國馬里蘭大學(xué)教授Manfred Wuttig告訴BBC：“類似微創(chuàng)手術(shù)使用的形狀記憶合金，一般記憶合金可以一次或者多次恢復(fù)，但恢復(fù)次數(shù)很有限。這次發(fā)現(xiàn)的新材料極不尋常，可以稱作一次飛躍�！� Wuttig教授與德國基爾(Kiel)大學(xué)的同事共同研發(fā)出了新合金。晶體結(jié)構(gòu)是新合金獲得杰出特性的關(guān)鍵，新合金中鎳、鈦和銅原子的排列方式使它們可以在兩種不同排列結(jié)構(gòu)間不斷轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換被稱為“相變”，是合金恢復(fù)彎曲前形狀的原因�！跋嘧儭奔瓤梢栽跍囟茸兓瘯r(shí)發(fā)生，也可以在拉力釋放時(shí)發(fā)生。 科學(xué)家在論文特別指出：鈦和銅形成的Ti2Cu簡化了轉(zhuǎn)換過程。Wuttig教授說：“這種特殊沉淀物完全兼容兩種不同晶體結(jié)構(gòu)，所以它在一定程度上保證了合金可以從晶體結(jié)構(gòu)A完全轉(zhuǎn)換到B，再轉(zhuǎn)換回A�！� 團(tuán)隊(duì)制造的小塊合金面積只有1平方厘米，不到1毫米厚。分別在熱力條件和壓力條件下完成了1000萬次的周期測試。壓力測試并不困難，只需購買或建造小型應(yīng)力-應(yīng)變的機(jī)器就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測試。熱力測試則困難很多，科學(xué)家使用了一個(gè)專門的爐膛設(shè)備來快速完成樣品的1000萬次加熱和冷卻。每種測試都會花費(fèi)很多時(shí)間。 科學(xué)家使用強(qiáng)大的顯微鏡和x射線檢查合金晶體結(jié)構(gòu)的變化。Wuttig教授解釋道：“我們在同步加速器中做實(shí)驗(yàn)，x射線會告訴我們具體的晶體結(jié)構(gòu)�！� 明尼蘇達(dá)大學(xué)的理查德·詹姆斯教授在撰寫的評論文章中，用“突破性”來形容1000萬次反復(fù)轉(zhuǎn)換的成就。詹姆斯教授參與了之前一種記憶合金的研發(fā)，這種記憶合金只可以反復(fù)轉(zhuǎn)換大約16000次。 研究也得到了牛津大學(xué)材料專家約翰·胡貝爾教授的贊揚(yáng)：“這是一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)。一般的形狀記憶合金在反復(fù)轉(zhuǎn)換很少次后就會出現(xiàn)相當(dāng)明顯的性能衰減。一千萬次是循環(huán)材料的下限要求，新合金真正達(dá)到了高周疲勞，在相當(dāng)多的領(lǐng)域都有潛在應(yīng)用價(jià)值�！焙悹柦淌谡J(rèn)為新合金可用于飛機(jī)的襟翼或者“控制面”，也可用于太空飛船太陽能電池板的展開以及人工心臟瓣膜。 Wuttig教授和他的同事則對制冷特別感興趣。Wuttig教授解釋道：“冰箱的壓縮機(jī)通過“相變”來壓縮和膨脹液體，而合金破紀(jì)錄的“耐力”使它有可能替代液體。” 原文鏈接：http://tech.sina.com.cn/d/i/2015 ... l?qq-pf-to=pcqq.c2c 小塊合金經(jīng)歷了1000萬次的反復(fù)恢復(fù)。 8798.png 小塊新合金面積為1平方厘米，很薄。小塊新合金面積為1平方厘米，很薄 材料被切成薄的狗骨頭形狀，以進(jìn)行壓力測試。材料被切成薄的狗骨頭形狀，以進(jìn)行壓力測試。 |
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