shape memory alloy是什麼意思，shape memory alloy的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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形狀記憶合金（Shape Memory Alloy, SMA）是一種具有獨特功能特性的智能材料，其核心在于能夠“記住”自身在高溫下的原始形狀，并在特定條件下（如加熱或卸載應力）從低溫變形狀态恢複到該原始形狀。這種特性被稱為形狀記憶效應（Shape Memory Effect, SME）。此外，部分形狀記憶合金還表現出超彈性（Superelasticity），即在室溫下承受遠超普通金屬的變形後，一旦卸載應力，能幾乎完全恢複原狀，不産生永久塑性變形。

核心特性與機制：

1. 形狀記憶效應：

   • 現象： 合金在高溫相（奧氏體相）被加工成特定形狀。冷卻後，它轉變為低溫相（馬氏體相），此時可被輕易塑性變形（如彎曲、拉伸）。當重新加熱至臨界溫度（奧氏體轉變溫度）以上時，材料會自動恢複到最初在高溫相時的形狀。
   • 原理： 基于熱彈性馬氏體相變及其逆轉變。變形發生在馬氏體相，而恢複形狀的動力來自馬氏體逆轉變為奧氏體相時晶體結構的可逆變化。這種相變是熱彈性的，意味着相界面的移動是可逆且高度協調的。

2. 超彈性：

   • 現象： 在高于奧氏體轉變溫度但低于塑性變形開始的溫度範圍内，合金在應力作用下會發生應力誘發的馬氏體相變，産生看似巨大的“塑性”變形（可達8%甚至更高）。然而，一旦應力移除，馬氏體相不穩定，會逆轉變為奧氏體相，材料瞬間恢複原狀。
   • 原理： 應力誘發的馬氏體相變及其逆轉變。加載時應力做功驅動奧氏體向馬氏體轉變，卸載時該過程逆轉，釋放的能量使形狀恢複。

主要材料體系：

• 鎳钛合金（Nitinol）： 是目前應用最廣泛、性能最穩定的形狀記憶合金，由鎳（Ni）和钛（Ti）組成。其生物相容性優異，形狀記憶效應和超彈性表現突出，轉變溫度可通過成分（Ni/Ti比例）和熱處理工藝精确調控。美國國家航空航天局（NASA）的早期研究對其發展有重要貢獻。
• 銅基合金： 如銅-鋅-鋁（Cu-Zn-Al）、銅-鋁-鎳（Cu-Al-Ni）等。成本較低，易于加工，但穩定性、疲勞壽命和耐腐蝕性通常不如鎳钛合金，限制了其在要求苛刻領域的應用。
• 鐵基合金： 如鐵-錳-矽（Fe-Mn-Si）、鐵-鎳-钴-钛（Fe-Ni-Co-Ti）等。具有較高的強度和較低的成本，潛在應用于大型工程結構（如管接頭、抗震阻尼器），但形狀記憶應變相對較小，穩定性仍需提高。

關鍵應用領域：

1. 生物醫學：

   • 骨科： 用作脊柱矯形棒、骨折固定闆、骨連接器等，利用體溫或微創加熱實現形狀恢複和固定。梅奧診所（Mayo Clinic）等機構在骨科植入物應用方面有深入研究。
   • 心血管： 自擴張支架（如用于治療血管狹窄），利用體溫觸發超彈性擴張；心髒封堵器、導絲等。
   • 牙科： 正畸弓絲（利用超彈性提供持續輕力），根管锉等。
   • 外科器械： 微創手術器械（如可變形導管頭、抓取鉗），利用形狀記憶效應實現複雜動作。

2. 航空航天：

   • 可變幾何結構件（如可變後緣翼、變形機翼），用于優化不同飛行狀态下的氣動性能。NASA 在智能結構（如可變翼、空間展開結構）的應用研究處于領先地位。
   • 衛星天線、太陽帆闆等在低溫下折疊，進入軌道後加熱展開。
   • 管路連接件（利用形狀記憶效應實現低溫裝配、高溫緊固的密封連接）。

3. 汽車工業：

   • 發動機熱管理（如溫控風扇離合器、散熱器百葉窗執行器）。
   • 自動變速箱換擋元件。
   • 小型執行器（如門鎖、座椅調節）。

4. 消費電子與機器人：

   • 微型執行器（如手機攝像頭自動對焦模組、微型閥門、開關）。
   • 機器人關節驅動器、仿生肌肉（利用電阻加熱驅動形狀變化産生動作）。

5. 工業與能源：

   • 溫控閥門、火災報警器執行器。
   • 石油管道連接器。
   • 熱能回收系統執行器。

形狀記憶合金的核心價值在于其形狀記憶效應和超彈性這兩大智能響應特性。它們作為驅動元件（執行器）時，可将熱能（溫度變化）直接轉化為機械功；作為功能結構件時，可提供卓越的抗沖擊、能量吸收和自複位能力。鎳钛合金因其優異的綜合性能成為主流，在生物醫學、航空航天等高科技領域發揮着不可替代的作用。隨着材料科學和制造工藝的進步，其應用範圍仍在不斷拓展。中國在鐵基形狀記憶合金的研發和應用方面也取得了顯著進展。

網絡擴展資料

形狀記憶合金（Shape Memory Alloy, SMA）是一種具有獨特物理特性的智能材料，能夠在外界條件（如溫度或應力）變化時恢複其原始形狀。以下是其核心概念的分項解析：

一、定義與基本特性

形狀記憶合金由兩種以上金屬元素構成，核心特性包括：

1. 形狀記憶效應（SME）：材料在低溫下發生塑性變形後，加熱至特定溫度可恢複原始形狀。
2. 超彈性：在特定溫度範圍内，即使承受大幅變形，卸載後也能完全複原。
3. 高阻尼性能：相變過程中可吸收能量，適用于減震場景。

二、科學原理

其特性源于晶體結構可逆相變：

• 奧氏體相（高溫相）：對稱性高，剛性強；
• 馬氏體相（低溫相）：對稱性低，易變形。 當溫度升高至轉變溫度時，馬氏體逆轉為奧氏體，驅動形狀恢複。

三、常見材料類型

• 鎳钛合金（NiTi）：應用最廣，生物相容性佳，用于醫療支架；
• 銅基合金（如Cu-Al-Ni、Cu-Zn-Al）：成本低，但穩定性較弱；
• 鐵基合金（如Fe-Mn-Si）：適用于大型工程結構。

四、典型應用領域

1. 機器人技術：簡化驅動結構，實現柔性控制；
2. 4D打印：通過編程溫度變化調控物體變形過程；
3. 醫療設備：如血管支架、牙齒矯正器；
4. 航空航天：用于可展開天線、自適應機翼等。

五、術語構成解析

• Shape（形狀）：指材料恢複的幾何形态；
• Memory（記憶）：描述其“記住”原始形狀的能力；
• Alloy（合金）：表明其由多種金屬元素合成。

如需進一步了解具體應用案例或材料制備工藝，可查閱-4的原始研究資料。

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