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記憶合金,金屬中的變形金剛

2012-04-29 00:44
小學(xué)科學(xué) 2012年8期
關(guān)鍵詞:半球形登月艙恢復(fù)原狀

合金是指兩種或兩種以上的金屬融合在一起形成的物質(zhì),比如鋼鐵就是由鐵與其他元素所組成的合金,是工程技術(shù)中最重要、用量最大的金屬材料。

而我們下面要介紹給大家的也是一種合金,不過,跟普通的合金比起來,這是一種會變形的合金。

記憶合金的誕生

1932年,瑞典科學(xué)家就在金鎘合金上觀察到了“記憶現(xiàn)象”,即合金的形狀被改變之后, 一旦加熱到一定的溫度時(shí), 它又可以魔術(shù)般地回到原來的形狀,具有這種功能的合金被稱之為“記憶合金”。科學(xué)家分析了這種奇特金屬之所以產(chǎn)生這種奇特效應(yīng)的原理。但該發(fā)現(xiàn)并沒有引起關(guān)注。

直到上世紀(jì)60年代,美國海軍的一個(gè)研究小組從倉庫領(lǐng)來一些鎳鈦合金絲做實(shí)驗(yàn),他們發(fā)現(xiàn)這些合金絲彎彎曲曲的,使用起來很不方便,于是就把這些合金絲一根根拉直。結(jié)果,研究人員在試驗(yàn)過程中,驚異地發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度升到一定的數(shù)值時(shí),這些已經(jīng)被拉直的鎳鈦合金絲突然又恢復(fù)到原來的彎曲狀態(tài),就好像這些細(xì)絲具有“記憶”一樣。

為了證實(shí)這種“記憶現(xiàn)象”的存在,研究人員又進(jìn)行了多次試驗(yàn)。結(jié)果表明,自然界確實(shí)存在著能恢復(fù)形狀的金屬。從此,記憶合金才宣告誕生。經(jīng)過更深入的研究,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),金鎘合金、銅鋁鎳合金、銅鋅合金等許多合金,也如同鎳鈦合金一樣擁有記憶效應(yīng)。

于是,神奇的記憶合金開始正式進(jìn)入航空、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域,造福于人類。

記憶合金的應(yīng)用

記憶合金在生活中有著很廣泛的用途。比如:人造衛(wèi)星龐大的天線就可以用記憶合金制作。1969年7月20日,“阿波羅”11號登月艙在月球著陸,實(shí)現(xiàn)了人類第一次登月旅行的夢想。宇航員登月后,在月球上放置了一個(gè)半球形的直徑數(shù)米大的天線,用以向地球發(fā)送和接受信息。數(shù)米大的天線是怎么裝在小小的登月艙里送上太空的呢?原來,天線就是用當(dāng)時(shí)剛剛發(fā)明不久的記憶合金制成的。極薄的記憶合金材料先在正常情況下按預(yù)定要求做成一個(gè)巨大的半球形,然后降低溫度把它壓成一團(tuán),裝進(jìn)登月艙帶上天去。放到月面上以后,在陽光照射下溫度升高,當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度時(shí),天線又“記”起了自己的本來面貌,變成一個(gè)巨大的半球形。

利用記憶合金彈簧還可以控制浴室水管的水溫。當(dāng)用記憶合金制成的彈簧放在熱水中時(shí),彈簧的長度立即伸長,再放到冷水中,它會立即恢復(fù)原狀。因此可在熱水溫度過高時(shí)通過記憶功能調(diào)節(jié)或關(guān)閉供水管道,避免燙傷;也可以制作消防報(bào)警裝置及電器設(shè)備的保安裝置。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),記憶合金制成的彈簧發(fā)生形變,啟動消防報(bào)警裝置,達(dá)到報(bào)警的目的。

記憶合金在醫(yī)療上的應(yīng)用也很引人注目。例如接骨用的骨板,不但能將兩段斷骨固定,而且在恢復(fù)原形狀的過程中產(chǎn)生壓縮力,迫使斷骨接合在一起。

記憶合金還真是神通廣大啊。

記憶合金的未來

在未來,針對地震所造成的破壞暴露了現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)面對強(qiáng)烈的地面移動時(shí)存在的脆弱性,記憶合金材料就可應(yīng)用于抗地震結(jié)構(gòu)材料的制作,發(fā)揮其最佳抗震特性。

而記憶合金在日常生活中的很多新用途也正在不斷開發(fā)。例如可以用它制作眼鏡架,如果不小心你的眼鏡掉在地上摔彎了,只要將其放在一杯熱水中加熱,就可以恢復(fù)原狀,變得與剛買時(shí)一模一樣,嶄新無比。

未來汽車的外殼也可以用記憶合金制作。如果不小心發(fā)生了車禍,把外殼撞癟了,只要用電吹風(fēng)加溫就可恢復(fù)原狀!絕對省錢又省力,再也不用送修理廠了。

也許在不遠(yuǎn)的將來,科學(xué)家也能制作出如同變形金剛般的隨意變形的金屬了!

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