形态记忆合金

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  让金属按照人的意愿随心所欲地改变形状,历来是人们的梦想。古典小说《西游记》中,孙悟空那根伸缩自如,拥有无限力量的金箍棒,或许就寄托了古人对金属的某种期望。
  在科技发达的今天,这种伸缩自如的神奇金属已经不是天方夜谭!
  有一种金属就可以实现这种功能!它的奇妙之处,就在于低温环境下的扭曲变形后,一旦温度升高到一定程度,又能丝毫不差地自动恢复到原来形状,被人们叫做“形态记忆合金”。用这种合金制造的汽车,即使被撞得面目全非,只要拿到火上微微一烘。或放入热水中稍稍一浸,就可恢复得和原来一模一样,让驾车人的懊恼烟消云散。如今,各国的科研人员已经相继研制成十多种记忆合金,如镍钛记忆合金、铜铝记忆合金、铜镍铝记忆合金等等。这些奇特性格的记忆合金,在生活中有什么用处呢?
  镍钛诺合金就是一个很好的例子。在美国道格拉斯宇航用品公司里,有一台发动机正在运转。它不烧油,不烧天然气也不用电,而是单靠温水就能工作。这台发动机的动力部件,是用一组叫做“镍钛诺”的镍和钛的合金制成的环状物。这种合金,很有可能改变我们这个急于寻求新能源的世界。研制这台发动机的科学家估计,镍钛诺发电,在成本上与用石油、天然气和核燃料发电相比,具有压倒优势。
  近20年来,全世界有几十个实验室,默默地,有时甚至是秘密地,对镍钛诺的性能进行研究。大家公认它是最引人注意的一种金属材料,越来越多的科学家开始对镍钛诺深感兴趣。
  在室温下。一根镍钛诺丝像钢铁一样坚硬;折弯后。可以保持弯度。再浸入热水中时,它会突然像苏醒过来的样子,狠狠地弹回到原来的形状。简而言之,它有一种形状记忆的反应能力,是一种固态能源转换系统,只要由冷变热,每平方英寸就能产生55吨的力量。
  镍钛诺的奇特性质是美国海军军械实验室于1958年发现的。这项发现很偶然。当第一批镍钛诺锭从炉中冶炼出来时,美国冶金专家威廉·巴克勒照常拿起两根手指粗细的金属锭互相敲了敲,它们发出单调、嘶哑的声音,毫无值得惊讶的地方。但是,几分钟以后,巴克勒发现,另外两根同一批出炉的镍钛诺锭相敲时,却发出银铃般的声响。唯一的区别在于温度:第二对镍钛诺锭刚从炉中取出,温度较高。
  不久之后,在一次美国海军科学家的会议上,巴克勒展示了镍钛诺的另一种特性:无论你把它弯曲多少次。它一点也不表现出通常金属要呈现的“疲劳”现象。同其他合金一样,镍钛诺被弯曲时,弯曲地方的温度升高,恢复原状时,弯曲的地方的温度也随即降低。
  一位与会的科学家在点燃烟斗以后,用打火机把一根弯成蛇腹形的镍钛诺丝烘烤了一下,它立即弹开变直。“这就是事情的转折点。”巴克勒说。
  虽然它具有这些无敌的特性,但一直到1973年,才由加州伯克利的劳伦斯实验室的发明家里奇韦·班克斯利用它获得了一个重要但未引人注意的突破:他制造出一台镍钛诺热能发动机。
  班克斯的新发明是一个平放在中心轴上的轮盘,轮盘的每根辐条上都悬挂着一根U形的镍钛诺丝,其末端都连接着一个能沿辐条滑动的套筒。当U形丝浸入轮下水槽的热水中时,它就弹开,产生的能量推动轮子旋转。围观的科学工作者敏锐地预感到这项发明的划时代的意义。
  美国能源局和世界银行对镍钛资源在全球的分布进行了初步研究,认为这两种元素储量丰富,价格也不贵,同时分布均匀。因此有人认为,到本世纪末,将会出现一个镍钛诺工艺学和镍钛工业:也许在世界上一些地方还会有镍钛诺经济学问世。石油、煤等化学燃料时代的爆裂轰鸣声,将被数以百万计的镍钛诺热能机上的无数镍钛丝、杠杆、滑轮、弹簧、叶片、皮带轮等连续地在热水和冷水中循环的轻柔的溅水声所代替,通过这种金属晶体的晶格振动产生的某种神秘的力量,使这些金属记忆、忘却,再记忆、再忘却,再记忆……从而取得无限的安全而清洁的再生能源。
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