形狀記憶合金

壓力警示——超彈性變色晶體

壓力警示——超彈性變色晶體
鄭琳潔

一種有機分子晶體,在剪力作用下,晶體產生變型並伴隨顏色紅移。移除壓力來源後,晶體彈回原來的形狀,顏色也恢復成綠色。

圖片來源:Nature Communications

試想若能看到房子的鋼筋和支架哪裡承受額外的壓力,對於建築及航太產業將是一大助力。因此,如何看見應力[1]一直是科學家感興趣的議題。然而,現階段的力致變色(mechanochromism)材料多半受限於只能使用一次,也就是材料變色後無法立即回復,必須更換或重新活化,降低了實用性。

形狀記憶合金(Shape Memory Alloy,SMA)(一)

形狀記憶合金(Shape Memory AlloySMA)(一)
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

一、形狀記憶合金特點
形狀記憶材料是指具有一定初始形狀的材料,經形變並固定成另一種形狀後,利用加熱、照光、通電等物理刺激或化學刺激的處理,又可恢復成初始形狀的材料,包括合金、複合材料及有機高分子材料等。1932年,瑞典人奧蘭德(A. Ölander)在金鎘合金中首次觀察到記憶效應,即合金的形狀被改變之後,一旦加熱到一定的溫度時,它又可以變回到原來的形狀,人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金(shape memory alloySMA)。記憶合金的開發時間不長,但由於其在各領域的特效應用,正廣為世人所矚目,被譽為神奇的功能材料

形狀記憶合金( Shape Memory Alloy,SMA)(二)

形狀記憶合金( Shape Memory AlloySMA)(二)
臺北市立第一女子高級中學化學科何鎮揚老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

三、形狀記憶合金材料
至今為止,已發現有十幾種記憶合金體系,可以分為:Ti-Ni-系、銅系、鐵系合金三大類,包括Au-CdAg-CdCu-ZnCu-Zn-A1Cu-Zn-SnCu-Zn-SiCu-SnCu-Zn-GaIn-TiAu-Cu-ZnNi-A1Fe-PtTi-NiTi-Ni-PdTi-NbU-NbFe-Mn-Si等,它們有兩個共同特點:
1.
彎曲量大,塑性高;
2.
在記憶溫度以上恢復以前形狀。