金屬是一類古老的材料。早在6000多年前，人類就發(fā)現(xiàn)并使用了金屬銅。到公元前五世紀(jì)，中國已經(jīng)大量煉鐵和使用鐵器。提及一般的金屬材料，如金、銀、銅、鐵、鋁……等等，大都耳熟能詳，如數(shù)家珍。但是，你聽說過有“記憶”本領(lǐng)的金屬材料——形狀記憶合金嗎？傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，只有人和某些動物才有“記憶”的能力，非生物是不可能有這種能力的。難道合金也會和人一樣具有記憶能力嗎？答案是肯定的，形狀記憶合金就是這樣一類具有神奇“記憶”本領(lǐng)的新型功能材料。

    形狀記憶合金鏡框

    一、形狀記憶合金簡介

    形狀記憶合金（shapememory alloys，SMA）顧名思義，是擁有“記憶”效應(yīng)的合金材料，能夠記憶其初始形狀，而且同時具有傳感和驅(qū)動功能，是一種智能材料。

    金屬也會“記憶”！

    形狀記憶合金的優(yōu)異性能

    相關(guān)政策解讀

    新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃指出，加強基礎(chǔ)材料研究，開發(fā)智能材料與結(jié)構(gòu)制備加工技術(shù)，發(fā)展形狀記憶合金、應(yīng)變電阻合金、磁致伸縮材料、智能高分子材料和磁流變液體材料等。

    國家“十三五”規(guī)劃綱要提出：要大力發(fā)展形狀記憶合金、自修復(fù)材料等智能材料，石墨烯、超材料等納米功能材料，磷化錮、碳化硅等下一代半導(dǎo)體材料。

    形狀記憶效應(yīng)

    形狀記憶效應(yīng)可分為三種：

    （a）單程記憶效應(yīng)；

    （b）雙程記憶效應(yīng)；

    （c）全程記憶效應(yīng)。

    目前，已成功開發(fā)的形狀記憶合金有鈦鎳基形狀記憶合金、銅基形狀記憶臺金、鐵基形狀記憶合金。

    二、形狀記憶合金原理

    合金在單項外力作用下，其中馬氏側(cè)順應(yīng)力方向發(fā)生再取向，造成馬氏體的擇優(yōu)取向。當(dāng)大部分的馬氏體都采取個~取向時，整個材料在宏觀上表現(xiàn)為形變。

    將變形馬氏體加熱到As點以上，馬氏體發(fā)生逆轉(zhuǎn)變。當(dāng)自適應(yīng)馬氏體片群中不同變體存在強的力學(xué)偶時，形成單一位向的母相傾向更大。逆轉(zhuǎn)變完成后，便完全恢復(fù)了母相的晶體，宏觀性變也完全恢復(fù)。

    三、發(fā)展歷程

    ①1932年

    瑞典化學(xué)家奧蘭德首次發(fā)現(xiàn)了在金鎬（AuCd）合金中存在金屬相變，合金的形狀被改變后加熱到高溫能恢復(fù)到初始形狀，即“記憶”效應(yīng)。

    ②1962年

    美國海軍武器實驗室成功研制出了廉價、力學(xué)性能優(yōu)異且具有優(yōu)良的形狀記憶效應(yīng)的鎳鐵（NiTi）合金。

    ③1969年

    Raychem公司研發(fā)的形狀記憶合金智能管接頭被美國Grumman航空公司廣泛應(yīng)用于F-4噴氣戰(zhàn)斗機。

    ④1971年

    1971年George B. Andrease將Ni-Ti合金用于醫(yī)療器械領(lǐng)域用作口腔正畸絲材。

    ⑤20世紀(jì)90年代

    形狀記憶合金的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，在醫(yī)療、航天、航空和汽車行業(yè)開發(fā)應(yīng)用的形狀記憶合金專利和產(chǎn)品顯著增加，形狀記憶合金相關(guān)制品的市場規(guī)模也在逐年擴(kuò)大。

    四、形狀記憶合金應(yīng)用

    五、形狀記憶合金專利概況

    利用Scopes和美國專利商標(biāo)局搜索引擎搜索形狀記憶合金及其它記憶材料獲得專利分析結(jié)果表明，到2019年形狀記憶合金及記憶材料相關(guān)領(lǐng)域US專利數(shù)將超過25000件，生物醫(yī)藥領(lǐng)域的專利占比接近60%。

    六、形狀記憶合金論文概況

    利用Scopes和美國專利商標(biāo)局搜索引擎搜索形狀記憶合金及其它記憶材料獲得的文章分析結(jié)果表明，到2019年形狀記憶合金及記憶材料相關(guān)領(lǐng)域論文數(shù)將超過30000篇。生物醫(yī)藥領(lǐng)域的專利占比在6%左右。

    七、智能材料全球市場概況

    根據(jù)BBC對全球智能材料市場的研究分刪反告表明，2010年智能材料市場規(guī)模約為19.8億美元，2011年約為22億美元，預(yù)計2016年將會達(dá)到40億美元。

    其中最大市場是驅(qū)動器和電機，2010年的銷售額為10.8億美元（占總市場份額的55%），到2016年市場份額將會達(dá)到25.4億美元（約64%的市場份額），而在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用份額將會提高到8.5%。

    八、國內(nèi)知名企業(yè)與研究機構(gòu)

    國內(nèi)知名企業(yè)

    主要研究機構(gòu)