为什么有些金属具有“记忆”能力V4
人和动物都有一定的记忆能力,难道,没有生命的金属也有“记忆”能力吗?这得从“形状记忆”合金的发现谈起。
1961年的一个风和日丽的早晨,正从事某项研究的美国科技人员,从材料仓库中领取一圈镍钛合金丝。由镍钛组成的合金具有轻盈、牢固的优点,并且有相当好的延展性和耐腐蚀性。
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为了使用方便,科技人员把卷曲的镍钛合金丝拉直。工作时无意中把拉直的镍钛合金丝靠近了火。奇怪的是,合金丝好像有“记忆力”似的,又恢复到原来卷曲的形状。于是,科技人员对合金丝发生了兴趣。他们反复实验多次,发现这种现象是可以重复出现的。科学家们把这种现象称作形状记忆效应。后来经过不断研究,发现金镉合金、铜铝镍合金等也像镍钛合金一样,具有形状记忆的能力。
为什么这些合金能“记得”自己原来的形状呢?
经过深入研究,发现金属的“记忆”能力,跟它们的内部结构有关系。例如,将镍钛合金加工成一定的形状,并加热到150℃,然后再冷却,合金丝在外力作用下可以塑性变形。此时合金内部是一种不稳定的晶体结构。但只要对其加热到转变温度(95℃)以上,镍钛合金又转变成原来的稳定结构。于是,合金丝像有记忆能力似的,又恢复到原来的形状。
这些合金所具有的与众不同的“记忆力”,有什么用途呢?
大家都知道,人造地球卫星上的每一立方厘米的空间都是极其宝贵的,科学家在设计各种仪器、设备时,真想把它们的份量减小到很轻很轻,体积减少到很小很小。其中最令人烦恼的是体积庞大的卫星天线,希望它在发射时卷曲在卫星内,进入空间轨道后,就自然地伸展开来。如何解决这项难题,科学家就想起“形状记忆合金”了。
科学家用镍钛合金制成人造地球卫星的天线,然后把它冷却。在发射前将它卷曲成球状,只占据很小的空间。一旦发射进入空间轨道后,天线在太阳光的照射下,温度升高到95℃以上,天线很快“记忆”起自己原来的形状,便自动伸展开来。这有多妙!
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有记忆力的合金 |
形状记忆合金还有广泛用途呢!以前,飞机的液压系统常有漏油现象,使飞机操纵失灵,检查后发现是管道的接头损坏了。人们用形状记忆合金制成管道的接头,不但牢固耐用,而且不怕冲击,即使冲击变了形,只要略微加热就能恢复原状。据不完全统计,在一架现代化的喷气战斗机上,光使用这种接头就有十万多个。使用形状记忆合金做接头后,再也不发生漏油现象了。
人们还利用形状记忆合金做铆钉。先把它加工成铆钉,冷却后将铆钉头加工成与铆钉杆身一样粗细的圆棒,在低温下插入需要铆接的材料孔,然后对其略微加热,铆钉头就恢复“记忆”重新膨大,死死地咬住铆件。