德科學(xué)家發(fā)明超強鎳鈦銅記憶新材料
2015年06月01日 10:2 3921次瀏覽 來源： 鈦業(yè)資訊 分類： 新材料前沿
德國基爾大學(xué)研究人員新發(fā)明了一種鎳鈦銅記憶合金，其變形次數(shù)可以達到千萬次不會斷裂，而通常合金材料變形幾千次就會斷裂。這一新材料在微電子和光學(xué)器件、傳感器、醫(yī)療器件等眾多領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。
科學(xué)家早在上世紀60年代就發(fā)明了鎳鈦記憶合金，這種合金在受熱和冷卻時會變形，并很快會恢復(fù)到最初機械加工時確定的形狀。我們熟悉的大多數(shù)合金在兩種晶格狀態(tài)下轉(zhuǎn)變幾千次，就會出現(xiàn)裂紋甚至斷裂，德國基爾大學(xué)專家匡特在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的論文中解釋說，這是因為在金屬高溫相(奧氏體)會出現(xiàn)越來越多的低溫相(馬氏體)晶體結(jié)構(gòu)，兩相之間的轉(zhuǎn)換不完全會導(dǎo)致合金斷裂。
匡特領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)明的記憶合金單元是由54個鈦原子、34個鎳原子以及12個銅原子組成，研究人員在22攝氏度至87攝氏度下，通過高倍電子顯微鏡和X光射線檢測發(fā)現(xiàn)，這種成分組成的記憶合金可以經(jīng)受千萬次的變形而不會出現(xiàn)裂紋。研究人員在顯微鏡下還能看到馬氏體完全轉(zhuǎn)化為奧氏體時，兩個鈦原子和銅原子在晶格中沉積，鈦原子和銅原子的沉積，構(gòu)成了晶體在兩個相中的基本結(jié)構(gòu)，他們稱這種現(xiàn)象為外延生長。
美國明尼蘇達大學(xué)專家詹姆斯兩年前發(fā)明的一種鋅金銅記憶合金也有類似的特性，這種合金可以經(jīng)受16000次冷熱變形不會產(chǎn)生裂紋。當年詹姆斯研究小組的這項發(fā)明被刊登在《自然》雜志上。
《科學(xué)》雜志評價認為，德國基爾大學(xué)的這項發(fā)明大大拓寬了記憶合金的應(yīng)用領(lǐng)域，電磁耦合器、溫度傳感器、微電子和光學(xué)器件、信息存儲介質(zhì)，以及醫(yī)療領(lǐng)域中的人工心臟瓣膜等都有廣泛應(yīng)用潛力。另外，還可以利用這種記憶合金將外界和環(huán)境中的熱能轉(zhuǎn)化為電能，或開發(fā)新的冷卻單元。
責任編輯：于璐
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