材料牛注:人有记忆,不稀奇,但是金属竟然也有记忆,这就神奇了!形状记忆如何拥有“记忆”?请看本文
每个人理所当然的会记住各种有用的事情。长相、名字、住址,名人面孔、家庭成员生日,也许你还会说一两种外语。然而,人们惊奇的发现无生命物体也能有一种记忆性。金属汤匙中的原子几乎一直保持在同一个地方:一旦形成勺子,永远是勺子。你可以用钳子把勺子掰弯,它就变成面部全非的金属片。但是如果勺子用记忆合金做的,那勺子形状记忆不会消失。如果再次加热,它会神奇地变成原来形状!形状记忆神奇材料最广为人知的应该是“坚不可摧的”眼镜支架和胸罩内的金属架,但是其实它们有着各种各样的神奇用途,尤其在医学和航天领域。
弹性与塑性
如果知道一点材料学知识并知道当拉伸或挤压材料,材料的应力应变情况,这将对理解形状记忆概念有所帮助。
像汤匙这样的固体,除非施加应力,否则它一直保持着勺子形状。这毫不意外!因为本质上意味着“固体”。用一个足够大的力,一个物体总是会改变形状或变形;它具体变成什么样取决于材料。某些材料是脆性的,而且根本不会改变形状。如果勺子是玻璃或者木头制成的,弯曲的次数过多就会断裂成碎片。
如果它是由厚橡胶制成的,在拉伸或挤压时会有微小变形,然而当移走施加应力的瞬间,它就会恢复到原来形状。这种行为定义为弹性:物体在外力作用下发生形变,外力撤销时则恢复到原来形状,我们说它是弹性的,并且完全可逆的拉伸过程是弹性变形。我们经常谈论“弹性”,仿佛它是材料本身的属性,但实际上弹性单指那些拥有弹性的人工的、橡胶材料。甚至金属也有弹性,只要你不用力拉伸,特别是它们做成弹簧。
如果勺子是塑料的?意味着可以将至弯曲永久变形。当停止用力,勺子保持着新形状而不会回到原来的形状。这种行为定义为塑性,同时也可以解释塑料的命名。