物理初二新材料的應用

1、記憶合金記憶合金初二八班常若婧 14010805形狀記憶合金具有形狀記憶效應（shape memory effect） ，以記憶合金制成的彈簧為例，把這種彈簧放在熱水中，彈簧的長度立即伸長，再放到冷水中，它會立即恢復原狀。利用形狀記憶合金彈簧可以控制浴室水管的水溫：在熱水溫度過高時通過記憶功能，調節(jié)或關閉供水管道，避免燙傷。也可以制作成消防報警裝置及電器設備的保安裝置。當發(fā)生火災時,記憶合金制成的彈簧發(fā)生形變，啟動消防報警裝置，達到報警的目的。還可以把用記憶合金制成的彈簧放在暖氣的閥門內，用以保持暖房的溫度，當溫度過低或過高時，自動開啟或關閉暖氣的閥門。形狀記憶合金的形狀記憶效應還廣泛應用于各

2、類溫度傳感器觸發(fā)器中。簡介簡介形狀記憶合金另一種重要性質是偽彈性，又稱超彈性， 表現(xiàn)為在外力作用下，形狀記憶合金具有比一般金屬大的多的變形恢復能力，即加載過程中產生的大應變會隨著卸載而恢復 。這一性能在醫(yī)學和建筑減震以及日常生活方面得到了普遍應用。例如前面提到的人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器等 。用形狀記憶合金制造的眼鏡架，可以承受比普通材料大得多的變形而不發(fā)生破壞（并不是應用形狀記憶效應，發(fā)生變形后再加熱而恢復）簡介簡介形狀記憶合金之所以具有變形恢復能力，是因為變形過程中材料內部發(fā)生的熱彈性馬氏體相變。形狀記憶合金中具有兩種相：高溫相奧氏體相，低溫相馬氏體相。根據(jù)不同的熱力載荷條件，形

3、狀記憶合金呈現(xiàn)出兩種性能。形狀記憶效應（shape memory effect）單程記憶效應。形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱后可恢復變形前的形狀，這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現(xiàn)象稱為單程記憶效應。雙程記憶效應。某些合金加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時又能恢復低溫相形狀，稱為雙程記憶效應。全程記憶效應。加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹牡蜏叵嘈螤?，稱為全程記憶效應。分類偽彈性（pseudoelasticity）當形狀記憶合金在高溫相奧氏體狀態(tài)下受到外力發(fā)生較大變形，去除外力后，大變形完全恢復。但是在變形過程中，應力應變曲線并不是線性的，會產生耗散能。形狀記憶合金由于具有許

4、多優(yōu)異的性能，因而廣泛應用于航空航天、機械電子、生物醫(yī)療、橋梁建筑、汽車工業(yè)及日常生活等多個領域。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，彈性應變小的缺點。為了給出適宜的矯正力，在矯正前就要加工成弓形，而且結扎固定要求熟練。如果用 TiNi 合金作牙齒矯形絲，即使應變高達10%也不會產生塑性變形，而且應力誘發(fā)馬氏體相變(stress-induced martensite)使彈性模量呈現(xiàn)非線型特性，即應變增大時矯正力波動很少。這種材料不僅操作簡單，療效好，也可減輕患

5、者不適感。生物醫(yī)療應用應用形狀記憶合金已應用到航空和太空裝置。如用在軍用飛機的液壓系統(tǒng)中的低溫配合連接件，歐洲和美國正在研制用于直升飛機的智能水平旋翼中的形狀記憶合金材料。由于直升飛機高震動和高噪聲使用受到限制，其噪聲和震動的來源主要是葉片渦流干擾，以及葉片型線的微小偏差。這就需要一種平衡葉片螺距的裝置，使各葉片能精確地在同一平面旋轉。目前已開發(fā)出一種葉片的軌跡控制器，它是用一個小的雙管形狀記憶合金驅動器控制葉片邊緣軌跡上的小翼片的位置，使其震動降到最低。航空航天工業(yè)應用應用日常生活(a) 防燙傷閥 在家庭生活中，已開發(fā)的形狀記憶閥可用來防止洗滌槽中、浴盆和浴室的熱水意外燙傷；這些閥門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到可能燙傷人的溫度(大約 48)時，形狀記憶合金驅動閥門關閉，直到水溫降到安全溫度，閥門才重新打開。(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