藏文科普|制造变形金刚,第一步缺不了它

有没有什么材料能同时满足“坚硬”“轻盈”“形状能够改变”这三点要求呢?还真有,就是大名鼎鼎的形状记忆合金。

1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆现象”。这种合金有一个初始形态,它的形状可以被任意改变——弯曲、折叠、盘绕,但一旦加热到一定温度,不管这个时候它处于什么形态,它都可以魔术般地变回到初始形状。这种形状记忆的特殊本领得到了科学家的青睐,纷纷投入形状记忆合金的研究中。迄今为止,已经发现了50多种形状记忆合金,广泛应用于航空航天、生物医疗、机械电子、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。

航空航天领域经常用到形状记忆合金。宇宙飞船用于通讯的天线通常很大,有的直径超过数米。这样的庞然大物当然不可能直接发送到太空。因此,科学家用一种形状记忆合金材料,先在其转变温度以上,做成天线的样子,然后降低温度,将它压缩成一团,体积小到可以轻松塞进宇宙飞船。等到了轨道上,将“天线团”置于阳光照射下,达到该合金的还原温度时它就会“记”起自己的本来面貌,慢慢舒展开来,变成一根巨大的天线。这整个过程有点儿像晾干的木耳在水里浸泡后的样子。

生物医疗是另一个广泛运用形状记忆合金的领域。有些小朋友牙齿不整齐,需要进行矫治。以前都是用不锈钢丝或钛合金丝把牙齿捆起来,非常麻烦,不仅时间漫长而且也很痛苦。现在很多医院开始使用弓形记忆合金丝来矫正牙齿。这种合金丝在低温时非常软,医生轻轻松松就可以把它捆到孩子的牙齿上。孩子离开医院后,合金丝的温度随着体温升高,到了还原温度,它就努力恢复原状,同时使牙齿的位置发生变化。弓形记忆合金丝的变化过程就是牙齿矫正过程,虽然缓慢,但无太大的痛苦。此外,血栓过滤器、避孕器、脊柱矫形棒、心脏修补元件、髓内针、脑动脉瘤夹、人工关节、接骨板、人造肾脏用微型泵等都用到了形状记忆合金。

用弓形记忆合金丝来矫正牙齿

对于形状记忆合金的研究和运用还在深入进行,比如以前的形状记忆合金只有一个还原温度,现在科学家已经发现了有两个甚至三个还原温度的形状记忆合金。相信随着科学技术的发展,对形状记忆合金的研究,肯定会更上一层楼。

除了形状记忆合金外,要制造变形金刚,液态金属、工程塑料、特种陶瓷、新型玻璃、可编程超材料等应该都能够派上大用场。

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