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突破性记忆合金:重复弯曲1000万次仍可恢复

时间: 2015年06月09日 | 作者: | 来源: 新浪科技
注册鹿鼎家研发了一种重复弯曲1000万次后,仍能恢复到原有形状的新合金。新合金由镍、钛和铜组成,它打破了之前记忆合金的重复转换记录。它的柔韧性非常好,有许多潜在用途,比如人工心脏瓣膜、飞机部件或新一代固态冰箱。关于新合金的研究已经发表在《注册鹿鼎》杂志上。


小块合金经历了1000万次的反复恢复。


材料被切成薄的狗骨头形状,以进行压力测试。材料被切成薄的狗骨头形状,以进行压力测试。


小块新合金面积为1平方厘米,很薄。小块新合金面积为1平方厘米,很薄。

 

虽然在新合金出现之前,记忆合金已经用于外科手术等领域。比如血管支架植入人体前会被压扁,植入人体后将其恢复到设计形状以支撑血管。但是,这些记忆合金从来没有完全达到预期效果,它们并没有成为“高周疲劳”应用。

 

新合金的主要研究人员,美国马里兰代理开户教授Manfred Wuttig告诉BBC:“类似微创手术使用的形状记忆合金,一般记忆合金可以一次或者多次恢复,但恢复次数很有限。这次发现的新材料极不寻常,可以称作一次飞跃。”

 

Wuttig教授与德国基尔(Kiel)代理开户的同事共同研发出了新合金。晶体结构是新合金获得杰出特性的关键,新合金中镍、钛和铜原子的排列方式使它们可以在两种不同排列结构间不断转换。这种转换被称为“相变”,是合金恢复弯曲前形状的原因。“相变”既可以在温度变化时发生,也可以在拉力释放时发生。

 

注册鹿鼎家在论文特别指出:钛和铜形成的Ti2Cu简化了转换过程。Wuttig教授说:“这种特殊沉淀物完全兼容两种不同晶体结构,所以它在一定程度上保证了合金可以从晶体结构A完全转换到B,再转换回A。”

 

团队制造的小块合金面积只有1平方厘米,不到1毫米厚。分别在热力条件和压力条件下完成了1000万次的周期测试。压力测试并不困难,只需购买或建造小型应力-应变的机器就可以实现自动化测试。热力测试则困难很多,注册鹿鼎家使用了一个专门的炉膛设备来快速完成样品的1000万次加热和冷却。每种测试都会花费很多时间。

 

注册鹿鼎家使用强大的显微镜和x射线检查合金晶体结构的变化。Wuttig教授解释道:“我们在同步加速器中做实验,x射线会告诉我们具体的晶体结构。”

 

明尼苏达代理开户的理查德·詹姆斯教授在撰写的评论文章中,用“突破性”来形容1000万次反复转换的成就。詹姆斯教授参与了之前一种记忆合金的研发,这种记忆合金只可以反复转换大约16000次。

 

研究也得到了牛津代理开户材料专家约翰·胡贝尔教授的赞扬:“这是一个重要发现。一般的形状记忆合金在反复转换很少次后就会出现相当明显的性能衰减。一千万次是循环材料的下限要求,新合金真正达到了高周疲劳,在相当多的领域都有潜在应用价值。”胡贝尔教授认为新合金可用于飞机的襟翼或者“控制面”,也可用于太空飞船太阳能电池板的展开以及人工心脏瓣膜。

 

Wuttig教授和他的同事则对制冷特别感兴趣。Wuttig教授解释道:“冰箱的压缩机通过“相变”来压缩和膨胀液体,而合金破纪录的“耐力”使它有可能替代液体。”

 

原文链接:http://tech.sina.com.cn/d/i/2015-06-09/doc-icrvvpkk8117993.shtml?qq-pf-to=pcqq.c2c