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20世紀是機電學的時代。傳感—集成電路—驅動是最典型的機械電子控制系統(tǒng)，但復雜而龐大。形狀記憶材料兼有傳感和驅動的雙重功能，可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的微型化和智能化，如全息機器人、毫米級超微型機械手等。21世紀將成為材料電子學的時代。形狀記憶合金的機器人的動作除溫度外不受任何環(huán)境條件的影響，可望在反應堆、加速器、太空實驗室等高技術領域大顯身手。
記憶合金談到合金，當然要講最有趣的合金--記憶合金。金屬具有記憶，是一個偶然的發(fā)現(xiàn)：60年代初，美國海軍的一個研究小組從倉庫領來一些鎳鈦合金絲做實驗，他們發(fā)現(xiàn)這些合金絲彎彎曲曲，使用起來很不方便，于是就把這些合金絲一根根拉直。在試驗過程中，奇怪的現(xiàn)象發(fā)生了，他們發(fā)現(xiàn)，當溫度升到一定的數(shù)值時，這些已經(jīng)拉直的鎳鈦合金絲突然又恢復到原來的彎曲狀態(tài)，他們是善于觀察的有心人，又反復做了多次試驗，結果證實了這些細絲確實具有"記憶"。
美國海軍研究所的這一發(fā)現(xiàn)，引起了科學界的極大興趣，大量科學家對此進行了深入的研究。發(fā)現(xiàn)銅鋅合金、銅鋁鎳合金、銅鉬鎳合金、銅金鋅合金等也都具有這種奇特的本領。人們可以在一定的范圍內，根據(jù)需要改變這些合金的形狀，到了某一特定的溫度，它們就自動恢復到自己原來的形狀，而且這“改變--恢復”可以多次重復進行，不管怎么改變，它們總是能記憶自己當時的形狀，到了這一溫度，就絲毫不差地原形再現(xiàn)。人們把這種現(xiàn)象叫作形狀記憶效應，把具有這種形狀記憶效應的金屬叫作形狀記憶合金，簡稱記憶合金。
為什么這些合金能具有這種形狀記憶效應？它們是怎樣記住自己的原形？用一般金屬鍵理論、自由電子理論是難以解釋合金的這種記憶效應的。記憶合金在一定的溫度條件下能回復到原形，為核外電子的運動--隨溫度變化的運動，提供了絕佳的例證。正是由于合金的形成是在高溫條件下液態(tài)金屬的互熔，由于液態(tài)金屬的結構元排異，導致了這種元素的結構元與另一種金屬的結構元相互均布，凝固后，其微觀結構是不同種類的結構元成比例的有序排列，電磁力是構成合金物體的主要內聚力。
電磁力是由價和電子的運轉所形成，而電子的運轉速率隨溫度條件而變化的，所以，物體內的電磁力（大小、方向、作用點）也是隨溫度條件而變化。由此導致了金屬物體的內力隨溫度條件而變化，只是這些變化在小溫差范圍內不明顯，只有在較大溫度變化（幾百攝氏度）時才有表現(xiàn)。一般金屬在受力后，能產(chǎn)生塑性變形，如一根鐵絲被折彎了，在折彎部位，電磁力受到外力的干擾，導致產(chǎn)生電磁力的價和電子的運轉平面作出微量調整，一次塑性變形就完成了。
記憶合金由于是不同種類的結構元相互摻和均布，盡管結構元的個子、電磁力的大小不同，但各自都加快了自身的價和運轉，在一定的溫度條件下相鄰相安。在受到外力后，電磁力受到外力的干擾，價和電子的運轉平面作出微量角度調整，物體產(chǎn)生塑性變形，在此塑性變形中，部分調整后的價和電子的運轉是不舒展的。當溫度條件變化時價和電子的速率隨之變化，當溫度回復到相安舒展的（轉變溫度）條件時，不舒展的價和電子的運轉立即回復到當時的速率，電磁力隨之發(fā)生變化，使相鄰結構元的價和運轉也都作出相應的調整，全部回復到原來的舒展狀態(tài)，于是整個物體也都回復到了原來的狀態(tài)。這就是記憶合金的記憶過程。
其實，金屬的記憶早就被發(fā)現(xiàn)：把一根直鐵絲彎成直角（90°），一松開，它就要回復一點，形成大于90°的角度。把一根彎鐵絲調直，必須把它折到超過180°后再松開，這樣它就能正好回復到直線狀態(tài)，這就是中國成語中所講的矯枉過正。還有記憶力更好的合金就是彈簧，（這里所說的是鋼制彈簧，鋼是鐵碳合金）彈簧牢牢地記住了自己的形狀，外力一撤除，馬上回復到自己的原來的樣子，只是彈簧的記憶溫度很寬，不像記憶合金這樣有一個特定的轉變溫度，從而有了一些特別的功用。
利用記憶合金在特定溫度下的形變功能，可以制作多種溫控器件，可以制作溫控電路、溫控閥門，溫控的管道連接。人們已經(jīng)利用記憶合金制作了自動的消防龍頭--失火溫度升高，記憶合金變形，使閥門開啟，噴水救火。制作了機械零件的連接、管道的連接，飛機的空中加油的接口處就是利用了記憶合金--兩機油管套結后，利用電加熱改變溫度，接口處記憶合金變形，使接口緊密滴水（油）不漏。制作了宇宙空間站的面積幾百平米的自展天線--先在地面上制成大面積的拋物線形或平面天線，折疊成一團，用飛船帶到太空，溫度轉變，自展成原來的大面積和形狀。
記憶合金目前已發(fā)展到幾十種，在航空、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領域有著用途，而且發(fā)展趨勢十分可觀，它將大展宏圖、造福于人類。形狀記憶合金的研究、發(fā)現(xiàn)至今為止已有十幾種記憶合金體系。包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。