近日，英國奎奈蒂克防務(wù)公司在范堡羅航展上公布了一種鈦合金網(wǎng)線材料，也叫做“形狀記憶合金(SMA)”。該公司稱，這種材料也被稱為彈力材料，是由英國一位資深航空工程師研制的，將該材料添加在碳纖維中可以加固聚合物，使飛行器機(jī)翼和機(jī)頭硬度提至3倍。
該材料的最初設(shè)計(jì)是用于飛行器，可以緩解飛行器空中飛行時(shí)面臨鳥類和閃電的損傷。該材料除了用于航空領(lǐng)域之外，還可用于汽車部件，可潛在地削弱汽車碰撞之后的維修成本，使其車身能夠反彈恢復(fù)至原始形狀。
奎奈蒂克防務(wù)公司工程研究和咨詢部主管安德魯-福爾曼(Andrew Foreman)說：“由于該材料能夠吸收碰撞力，它將潛在應(yīng)用于運(yùn)輸交通工具和一級(jí)方程式賽車。”這種彈力材料通過吸收碰撞作用力，將該碰撞作用力擴(kuò)散至較大的物體表面區(qū)域，之后該表面將逐漸恢復(fù)原始外形。奎奈蒂克防務(wù)公司表示，該材料甚至可用于避免跑道上輪胎爆炸和殘骸濺射。
據(jù)悉，通過使用結(jié)合記憶合金金屬桿和可彎曲的混凝土復(fù)合材料，西雅圖近日與里諾交接的一個(gè)新建的高速路斜坡出口將成為世界上第一個(gè)在遇到強(qiáng)震搖擺后，仍能恢復(fù)到原始結(jié)構(gòu)形狀的橋梁。這個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2017年春季完成。
高速路出口匝道的兩個(gè)超級(jí)抗震彈性橋墩是由內(nèi)華達(dá)大學(xué)設(shè)計(jì)的，橋墩中使用的記憶合金棒材鋼筋和可彎曲的混凝土復(fù)合材料，將會(huì)保證其在遇到大地震的時(shí)候，不會(huì)被完全摧毀，而會(huì)在震動(dòng)后保持主體結(jié)構(gòu)，為后續(xù)救援提供便利。
“我們已經(jīng)完成了新材料的測(cè)試，記憶合金棒材鋼筋和可彎曲的混凝土復(fù)合材料建造的橋梁結(jié)構(gòu)，在我們的大型震動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)研究中，承受住了實(shí)驗(yàn)震級(jí)。更令人高興的是，這項(xiàng)新技術(shù)可以第一次實(shí)際應(yīng)用到一個(gè)具有高交通負(fù)荷的地震活動(dòng)區(qū)域。”內(nèi)華達(dá)大學(xué)，土木工程教授Saiid說道 ，“使用這些材料大大減少了損壞，并可以使橋梁主體結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震后恢復(fù)原狀。”
在地震實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，使用記憶合金鎳/鈦棒和可彎曲的混凝土復(fù)合材料建造的橋梁柱在強(qiáng)度達(dá)到7.5級(jí)的地震后恢復(fù)到其原始形狀。開創(chuàng)這項(xiàng)技術(shù)的Saiidi教授，為了找到原先標(biāo)準(zhǔn)鋼筋和混凝土材料的替代品，在實(shí)驗(yàn)室建造并試驗(yàn)摧毀了好幾個(gè)大型的重達(dá)200噸的橋梁，最后終于成功設(shè)計(jì)并找到了這2種更安全，更有彈性的材料。交通設(shè)施是保證國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，鋼筋混凝土橋梁作為交通設(shè)施的重要組成部分，起到至關(guān)重要的作用。
那么形狀記憶合金是什么呢？
形狀記憶合金（Shape Memory Alloys, SMA），是一種在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發(fā)生的變形，恢復(fù)其變形前原始形狀的合金材料。最早關(guān)于形狀記憶效應(yīng)的報(bào)道是由Chang及Read等人在1952年做出的。他們觀察到Au-Cd合金中相變的可逆性。后來在Cu-Zn合金中也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象，但當(dāng)時(shí)并未引起人們的廣泛注意。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的Ti-Ni合金中觀察到具有宏觀形狀變化的記憶效應(yīng)，才引起了科學(xué)界與工業(yè)界的重視。除了用于建筑領(lǐng)域，這種新型功能材料目前已廣泛用于電子儀器、汽車工業(yè)、醫(yī)療器械、空間技術(shù)和能源開發(fā)等領(lǐng)域。
醫(yī)療方面：
Ni-Ti合金是醫(yī)用生物材料的佼佼者，在臨床醫(yī)學(xué)和醫(yī)療器械等方面廣泛應(yīng)用。如介入療法，將各類人體腔內(nèi)支架、經(jīng)過預(yù)壓縮變形后,能夠經(jīng)過很小的腔隙安放到人體血管、消化道、呼吸道、以及尿道等各種狹窄部位，支架擴(kuò)展后，在人體腔內(nèi)支撐起狹小的腔道。具有療效可靠、使用方便、可大大縮短治療時(shí)間和減少費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的骨傷手術(shù)器械包括接骨鋼板、螺釘、鋼絲等，手術(shù)時(shí)，醫(yī)生要進(jìn)行鉆孔、楔入、捆扎等復(fù)雜操作，對(duì)患者的機(jī)體不可避免的造成人為損傷。用形狀記憶合金骨科器械手術(shù)時(shí)，醫(yī)生先用低溫(0~5攝氏度)消毒鹽水冷卻記憶合金器械，然后根據(jù)需要改變其抱合部位的形狀，安裝于患者骨傷部位。待患者體溫將其加熱到設(shè)定的溫度時(shí)，器械的變形部分便恢復(fù)到原來設(shè)計(jì)的形狀，從而將傷骨緊緊抱合，起到固定與支撐的作用。使用該合金手術(shù)，不僅具有手術(shù)操作簡便、縮短時(shí)間和愈合周期、生物相容性優(yōu)良、降低人為性損傷等優(yōu)點(diǎn)，而且其強(qiáng)度是不銹鋼的4倍，不會(huì)發(fā)生彎曲與斷裂。血栓濾器也是一種記憶合金新產(chǎn)品。被拉直的濾器植入靜脈后，會(huì)逐漸恢復(fù)成網(wǎng)狀，從而阻止95%的凝血塊流向心臟和肺部。