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什么是形状记忆效应

什么是形状记忆效应
什么是形状记忆效应

什么是形状记忆效应

一说到形状,我们就会想到三角型,正方形等这些形状,很少有人了解到形状记忆,也不清楚什么是形状记忆效应。下面由给你带来关于形状记忆效应的相关信息,希望对你有帮助!

形状记忆效应的定义形状记忆效应是指发生马氏体相变的合金形变后,被加热到终了温度以上,使低温的马氏体逆变为高温母相而回复到形变前固有形状,或在随后的冷却过程中通过内部弹性能的释放又返回到马氏体形状的现象。

它是指具有一定形状的固体材料,在某种条件下经过一定的塑性变形后,加热到一定温度时,材料又完全恢复到变形前原来形状的现象。即它能记忆母相的形状

对于普通金属合金而言,当材料受到低于其屈服强度应力作用时,材料只会发生弹性变形,即当外力撤掉后材料依然能够恢复到原来的形状。但是当材料受到高于屈服点的应力时,材料会发生塑性变形,即在撤掉外力的作用下,材料依然不会恢复到原来的形状而发生永久变形。而形状记忆合金产生塑性变形后, 加热到某一温度之上, 能够回复到变形前的形状,即具有形状记忆效应(SME)

形状记忆效应的特性1、非线性

形状记忆效应的非线性主要是指形状记忆合金在拉伸作用下,合金的加热与冷却曲线并不重合,从而形成迟滞。如果加热与冷却曲线

不存在重合部分,则成为主迟滞,如上图3-1-3。如果加热与冷却曲线存在部分重合,则称为次迟滞,如曲线3-2-1,3-4-1。经历多次部分热循环后, 迟滞会发生移动。

2、热力学特性

形状记忆合金在拉伸过程中表现出的应力应变曲线与普通金属合金有较大的差异,在不同温度状态下的应力应变曲线也会发生显著差异,这主要是因为在拉伸过程中晶格变换及存在的相变过程现形状记忆效应的合金应具备以下三个条件

(1)马氏体相变只限于驱动力极小的热弹性型,即马氏体与母相之间的界面的移动是完全可逆的

(2)合金中的异类原子在母相与马氏体中必须为有序结构

(3)马氏体相变在晶体学上是完全可逆的

形状记忆效应可以分为三种(1)单程记忆效应

形状记忆合金在较低的温度下变形,加热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

(2)双程记忆效应

某些合金加热时恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应。

(3)全程记忆效应

加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状,称为全程记忆效应。

SMA的形状记忆效应源于热弹性马氏体相变,这种马氏体一旦

形成,就会随着温度下降而继续生长,如果温度上升它又会减少,以完全相反的过程消失。两项自由能之差作为相变驱动力。两项自由能相等的温度T0称为平衡温度。只有当温度低于平衡温度T0时才会产生马氏体相变,反之,只有当温度高于平衡温度T0时才会发生逆相变。

在SMA中,马氏体相变不仅由温度引起,也可以由应力引起,这种由应力引起的马氏体相变叫做应力诱发马氏体相变,且相变温度同应力呈线性关系。

至今为止发现的记忆合金体系:Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si 等。

形状记忆材料

形状记忆材料 摘要:材料是现代社会发展的三大支柱产业之一,本文介绍了形状记忆材料的概念,发展历史,记忆效应产生的原理和分类应用。形状记忆材料主要分为三种:形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物。由于形状记忆效应的独特记忆效应的性质,广泛的应用于工业领域和医学领域。 关键词:形状记忆材料、记忆效应、形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物一.引言 材料、信息、能源被称为现代社会发展的三大支柱产业,材料对当代社会的进步和发展起着十分重要的作用。科技的不断进步对材料各个方面的性能的要求越来越高,智能化的材料已经成为一种趋势,而形状记忆材料的更是引起了国内外的研究热潮。 自上个世纪以来,形状记忆材料独特的性能引起了人们的极大的兴趣。由于形状记忆材料具有形状记忆效应、高温复形变、良好的抗震性和适应性等优异性能,有着传统驱动器不可比拟的性能优点,形状记忆合金由于具有许多优异的性能,而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。 二.形状记忆材料的概念 形状记忆材料[1](shape memory materials ,简称SMM)是指具有一定初始形状的材料经过形变并固定成另一种形状后,通过热、光、电等物理或化学刺激处理又恢复成初始形状的材料。 三.形状记忆材料的发展史 1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到了“记忆”效应,即合金形状被改变之后,一旦加热到一定的跃变温度时,它又可以魔术般的回到原来的形状,人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。 1938,当时的美国在Cu-Zn合金里发现了马氏体的热弹件转变,随后前诉苏联对这种行为进行了研究。 1951年美国的里德等人在金镉合金中也发现了形状记忆效应,然而在当时,

形状记忆材料-形状记忆效应

第七章形状记忆材料 形状记亿材料是一种特殊功能材料,这种集感知和驱动于一体的新型材料可以成为智能材料结构,而备受世界瞩目。1951年美国Read等人在Au—Cd合金中首先发现形状记忆效应(Shape Memory Effect,简称SME)。1953年在In—T1合金中也发现了同样的现象,但当时未能引起人们的注意!直到1964年布赫列等人发现Ti—Ni合金具有优良的形状记忆性能,并研制成功实用的形状记忆合金“Nitinol”,引起了人们的极大关注,世界各国科学工作者和工程技术人员进行了广泛的理论研究和应用开发。形状记忆合金已广泛用于人造卫星天线、机器人和自动控制系统、仪器仪表、医疗设备和能量转换材料。近年来,又在高分子聚合物、陶瓷材料、超导材料中发现形状记忆效应,而且在性能上各具特色,更加促进了形状记忆材料的发展相应用。 第一节形状记忆效应 一、形状记忆效应 具有一定形状的固体材料,在某一低温状态下经过塑性变形后,通过加热到这种材料固有的某一临界温度以上时,材料又恢复到初始形状的现象,称为形状记忆效应。具有形状记忆效应的材料称为形状记忆材料。例如,在高温时将处理成一定形状的金属急冷下来,在低温相状态下经塑性变形成另一种形状,然后加热到高温相成为稳定状态的温度时通过马氏体逆相变会恢复到低温塑性变形前的形状。具有这种形状记忆效应的金属,通常是由2种以上的金属元素构成的合金,故称为形状记忆合金(Shape Memory Alloys ,简称SMA)。 形状记忆效应可分为3种类型:单程形状记忆效应、双程形状记忆效应和全程形状记忆效应。图4—l表示3种不同类型形状记忆效应的对照。所谓单程形状记忆效应就是材料在高温下制成某种形状,在低温时将其任意变形,再加热时恢复为高温相形状,而重新冷却时却不能恢复低温相时的形状。若加热时恢复高温相时的形状,冷却时恢复低温相形状,即通过温度升降自发可逆的反复恢复高低温相形状的现象称为双程形状记忆效应。当加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的高温相形状的现象称为全程形状记忆效应。它是一种特殊的双程形状记忆效应,只能在富Ti-Ni合金中出现。 1

浅谈记忆材料

浅谈形状记忆合金 引言:时代的发展与材料的发展是相辅相成的。随着科学技术的进步,材料研究变得尤为重要。现如今材料的研究越来越专业化,并且逐渐倾向于功能化、多样性。例如形状记忆材料就是一种典型的新型功能材料。形状记忆材料是指具有形状记忆效应的金属、陶瓷和高分子等材料,在高温下材料形成一种形状,在冷却到低温时会塑性变形成为另外一种形状,如果对材料进行加热,通过马氏体的逆相变,又可以恢复到高温时的形状,这就是形状记忆效应。 一、形状记忆合金及形状记忆效应 形状记忆材料是集感知和驱动于一体的特殊功能材料,其中形状记忆合金是形状记 忆材料中较为重要的材料之一。形状记忆合金(Shape Memory Alloy简称SMA)是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界 温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。 1、形状记忆合金分类 到目前为止,被开发出来的形状记忆合金主要是Ti-Ni基、Cu基与Fe基三种。在这三大类中,根据不同的要求和工作环境,分别在基体中加入和调整一些合金元素的量,使得每一个大类中都有一系列合金被开发出来,应用在各行各业,以满足各种不同的特殊需求。 (a)Ti-Ni形状记忆合金开发的最早,形状记忆效应最稳定,相对比较成熟,已在航天工业、汽车工业、电子工业、医学及人类生活领域获得应用。但由于其原材料Ni?、Ti价格昂贵,且加工成本高等因素,其应用受到限制。 (b)Cu基形状记忆合金因价格便宜、原材料来源广泛、易于加工和制造等原因而得到迅速发展。铜基形状记忆合金是这三类合金中种类最多的一类,但有实际应用价值的目前只有Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni两种。 (c)Fe基形状记忆合金发展较晚,成本较Ti-Ni系和铜系合金低得多,易于加工,在应用方面具有明显的竞争优势,被认为是一种具有广泛应用前景的功能材料,受到广泛的关注。 2、呈现形状记忆效应的合金的必备条件 (a)马氏体相变只限于驱动力极小的热弹性型,即马氏体与母相之间的界面的移动是完全可逆的 (b)合金中的异类原子在母相与马氏体中必须为有序结构

物理记忆口诀

初中物理学习记忆口诀01 在初中物理中,有些知识,学生只知道它们的结果而不知道产生这些结果的原因,例如凸透镜的成像规律,学生对此类知识的理解和掌握,往往是靠机械记忆,还有一些规律,尽管学生可以推导出它们,但推导这些规律常常比较烦琐,容易出错,实践表明,把一些物理知识中枯燥、复杂的难点考点编成生动活泼的口诀,并在解题时灵活地运用它们,可有效地提高学生的学习效率。以下是笔者常用的几个口诀及其意义。 口诀一:筷子和树同长高;空中角度总是大。 意义:研究光在界面的折射规律时,无论是从空气中看水中的物体(筷子),还是从水中看空气中的物体(树),折射所成的虚像都在物体的上方;无论光是从空气斜射入其他介质还是光从其他介质中斜射人空气中,光在空气中的角度(无论是人射角还是折射角)都比在其他介质中的角度(无论是入射角还是折射角)大。 口诀二:平等放大都正虚,照小幻大皆倒实。 意义:平面镜成等大的正立的虚像,放大镜成放大的正立的虚像;照相机成缩小的倒立的实像,幻灯机成放大的倒立的实像。 口诀三:物近,像远大;物远,像近小。 意义:在研究凸透镜成像的规律中,当物体放在凸透镜1倍焦距以外成像时,物体距离凸透镜越近,像距离凸透镜越远,像越大;反之,物体距离凸透镜越远,像距离凸透镜越近,像越小。(注:此口诀在解答有关照相机和幻灯机的物、像调整等问题时非常有效) 口诀四:(l)P点分放大缩小,F点分虚实倒正。(2)远照相,中幻灯,焦点以内放大镜。 意义:研究凸透镜成像时,把物体在凸透镜前的位置分为三个区域:远(2倍的焦距之外即p点以外)、中间(l倍的焦距和2倍的焦距之间即p点和F点之间)和焦点以内(即F点以内)。 (l)当物体在P点以内成像都是放大的,在p点以外都是缩小的,P点是成放大像和缩小像的分界点,但在P点成像既不放大也不缩小。当物体在F点以内成像都是正立的虚像,在F点以外成像都是倒立的实像,F点是成像虚实、倒正像的分界点,但在F点不能成像。 (2)当物体到凸透镜的距离远(大于2倍的焦距即尸点以外)时,成像的规律就像照相机一样,即成缩小的、倒立的实像(像在1倍的焦距和2倍的焦距之间);当物体到凸透镜的距离处

形状记忆合金的应用现状与发展趋势

形状记忆合金的应用现状与发展趋势 摘要:综述了形状记忆合金的发展概况,简要介绍了形状记忆合金在不同领域的应用现状,分析了当前形状记忆合金研究中存在的问题,指出了今后的发展前景与研究方向。 关键词:形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用 一、引言 形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,SMA) 是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应(Shape Memory Effect ,SME) 。 形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 二、形状记忆合金的发展史与现状 在金属中发现现状记忆效应最早追溯到20世纪30年代。1938年。当时美国的 Greningerh和Mooradian在Cu-Zn合金小发现了马氏体的热弹件转变。随后,前苏联的Kurdiumov对这种行为进行了研究。1951年美国的Chang相Read 在Au47·5Cd(%原子)合金中用光学显微镜观察到马氏体界面随温度的变化发生迁动。这是最早观察到金属形状记忆效应的报道。数年后,Burkhart 在In-Ti 合金中观察到同样的现象。然而在当时,这些现象的发现只被看作是个别材料的特殊现象而未能引起人们足够的兴趣和重视。直至1963年,美国海军武器实验室的Buehler等人发现了Ni-Ti合金中的的形状记忆效应,才开创了“形状记忆”的实用阶断[1]。

初中物理知识点记忆顺口溜

初中物理知识点记忆顺口溜:光学 发光物体叫光源,描述路径有光线;直线传播有条件,同种介质需均匀; 影子小孔日月食,还有激光能准直;向右看齐听口令,三点一线能命中; 月亮本不是光源,长度单位有光年;传光最快数真空,8分能飞到月宫。光线原以直线过,遇到界面成反射;一面两角和三线,法线老是在中间; 三线本来就共面,两角又以相等见;入射角变反射角,光路可逆互相看; 反射类型有两种,成像反射靠镜面;学生坐在各角落,看字全凭漫反射; 若是个别有“反光”,那是镜面帮倒忙。 镜面反射成虚像,像物同大都一样,物远像远没影响,连线垂直镜中央. 还有凸面凹面镜,反光作用不一样;凹面镜能会聚光,来把灯碗灶台当; 观后镜使光发散,扩大视野任车转。 不管凸透凹透镜,都有一定折射性;经过光心不变向,会聚发散要分清。平行光束穿透镜,通过焦点是一定;折射光线可逆行,焦点出发必平行; 显微镜来是组合,两个镜片无分别;只是大小不一样,焦距位置要适当; 物镜实像且放大,目镜虚像再放大;望远镜来看得清,全靠两片凸透镜; 物镜实像来缩小,目镜虚像又放大。为啥感觉像变大,全靠视角来变化。画反射光路图: 作图首先画法线,反入夹角平分线,垂直法线立界面。光线方向要标全。画折射光路: 空射水玻折向法,水玻射空偏离法。海市蜃楼是折射,观察虚像位偏高。凸透镜成像: 一倍焦距不成像,内虚外实分界明;二倍焦距物像等,外小内大实像成;

物近像远像变大,物远像近像变小;实像倒立虚像正,照、投、放大对应明 眼睛和眼镜 晶薄焦长看远物,晶厚焦短看近物。晶厚近视薄远视,凹透矫近凸矫远。 近物光聚网膜前,已经成为近视眼。远物光聚网膜后,已经成为老花眼。 初中物理知识点记忆顺口溜:热学 冷热表示用温度,热胀冷缩测温度;冰点零度沸点百,常用单位摄氏度。 量程分度要看好;放对观察视线平,测体温前必须甩;细缩口和放大镜 物体状态有三类,固体液体和气体;物态变化有六种,熔凝汽液升凝华; 汽化当中有不同,既有蒸发又沸腾;蒸发快慢不相同,温度面积气流通; 液化方法有区分,压缩体积和降温;液化现象遍天地,雨雾露水和白气。 升华现象不一般,灯丝变细冻衣干;凝华现象造图画,窗花霜雪和树挂; 晶体熔化和凝固,吸放热但温不变。液体沸腾需吸热,升到沸点温不变人工降雨本领大,干冰升华又液化。吸收热量能致冷,熔化升华和汽化;

初中物理知识顺口溜

初中物理知识顺口溜 如何快速记忆初中物理知识呢?很多学生都为此感到烦恼,下面就结合初中部分知识点归纳编制成一些朗朗上口的顺口溜及口诀,来帮助同学们快速且深刻的记住一些平常常用的物理知识。 一、声学 物因振动而发声,振动停止停发声。固比液气传声快,真空不能传播声。 感知声音两途径,双耳效应方向明。规则振动叫乐音,无规振动生噪声。 分贝强弱要注意,乐音也能变噪声。防噪产生阻传声,严防噪声入耳中。 声音大小叫响度,响度大小看振幅。距离太远响度小,减少分散增大声。 声音高低叫音调,频率高低调不同。长松粗低短紧高,发声物体要分清。 同一音调乐器多,想要区分靠音色,只闻其声知其人,音色不同传信息。 超声次声听不到,回声测距定位妙。B超查病信息传,超声碎石声传能。 二、光学 发光物体叫光源,描述路径有光线;直线传播有条件,同种介质需均匀; 影子小孔日月食,还有激光能准直;向右看齐听口令,三点一线能命中; 月亮本不是光源,长度单位有光年;传光最快数真空,8分能飞到月宫。 光线原以直线过,遇到界面成反射;一面两角和三线,法线老是在中间; 三线本来就共面,两角又以相等见;入射角变反射角,光路可逆互相看; 反射类型有两种,成像反射靠镜面;学生坐在各角落,看字全凭漫反射; 若是个别有“反光”,那是镜面帮倒忙。 镜面反射成虚像,像物同大都一样,物远像远没影响,连线垂直镜中央. 还有凸面凹面镜,反光作用不一样;凹面镜能会聚光,来把灯碗灶台当; 观后镜使光发散,扩大视野任车转。 不管凸透凹透镜,都有一定折射性;经过光心不变向,会聚发散要分清。 平行光束穿透镜,通过焦点是一定;折射光线可逆行,焦点出发必平行; 显微镜来是组合,两个镜片无分别;只是大小不一样,焦距位置要适当; 物镜实像且放大,目镜虚像再放大;望远镜来看得清,全靠两片凸透镜; 物镜实像来缩小,目镜虚像又放大。为啥感觉像变大,全靠视角来变化。 画反射光路图: 作图首先画法线,反入夹角平分线,垂直法线立界面。光线方向要标全 画折射光路: 空射水玻折向法,水玻射空偏离法。海市蜃楼是折射,观察虚像位偏高。 凸透镜成像: 一倍焦距不成像,内虚外实分界明;二倍焦距物像等,外小内大实像成;物近像远像变大,物远像近像变小;实像倒立虚像正,照、投、放大对应明 眼睛和眼镜 晶薄焦长看远物,晶厚焦短看近物。晶厚近视薄远视,凹透矫近凸矫远。 近物光聚网膜前,已经成为近视眼。远物光聚网膜后,已经成为老花眼。 三、热学 冷热表示用温度,热胀冷缩测温度;冰点零度沸点百,常用单位摄氏度。 量程分度要看好;放对观察视线平,测体温前必须甩;细缩口和放大镜

形状记忆合金文献综述

形状记忆合金性能及其应用 摘要:形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应以 及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性,使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用,对其本 构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。形状记忆合金作为一种特殊的新型功能 材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 关键字:形状记忆合金形状记忆合金效应分类应用 1形状记忆合金简介 1.1 形状记忆材料是指具有形状记忆效应(shape memory effect,简称SME)的材料。形 状记忆效应是指将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后,再对材料施加适当的 外界条件,材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。通常称有SME的金属材料为形状记忆合金(shape memory alloys,简称SMA)。研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。 1.2 至今为止发现的记忆合金体系: Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。 1.3 形状记忆合金的历史只有70多年,开发迄今不过20余年,但由于其在各领域的特效应用,正广为世人所瞩目,被誉为"神奇的功能材料",其实用价值相当广泛,其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。 2形状记忆合金效应分类 2.1 单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温度下变形,加热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过

初中物理知识记忆

初中物理知识记忆“顺口溜”总结 一、声学 物因振动而发声,振动停止停发声。固比液气传声快,真空不能传播声。 感知声音两途径,双耳效应方向明。规则振动叫乐音,无规振动生噪声。 分贝强弱要注意,乐音也能变噪声。防噪产生阻传声,严防噪声入耳中。 声音大小叫响度,响度大小看振幅。距离太远响度小,减少分散增大声。 声音高低叫音调,频率高低调不同。长松粗低短紧高,发声物体要分清。 同一音调乐器多,想要区分靠音色,只闻其声知其人,音色不同传信息。 超声次声听不到,回声测距定位妙。B超查病信息传,超声碎石声传能。 二、光学 发光物体叫光源,描述路径有光线;直线传播有条件,同种介质需均匀;影子小孔日月食,还有激光能准直; 向右看齐听口令,三点一线能命中;月亮本不是光源,长度单位有光年;传光最快数真空,8分能飞到月宫。 光线原以直线过,遇到界面成反射;一面两角和三线,法线老是在中间;三线本来就共面,两角又以相等见; 入射角变反射角,光路可逆互相看;反射类型有两种,成像反射靠镜面;学生坐在各角落,看字全凭漫反射; 若是个别有“反光”,那是镜面帮倒忙。镜面反射成虚像,像物同大都一样,物远像远没影响,连线垂直镜中央. 还有凸面凹面镜,反光作用不一样;凹面镜能会聚光,来把灯碗灶台当;观后镜使光发散,扩大视野任车转。 不管凸透凹透镜,都有一定折射性;经过光心不变向,会聚发散要分清。 平行光束穿透镜,通过焦点是一定;折射光线可逆行,焦点出发必平行;显微镜来是组合,两个镜片无分别; 只是大小不一样,焦距位置要适当;物镜实像且放大,目镜虚像再放大;望远镜来看得清,全靠两片凸透镜; 物镜实像来缩小,目镜虚像又放大。为啥感觉像变大,全靠视角来变化。 画反射光路图: 作图首先画法线,反入夹角平分线,垂直法线立界面。光线方向要标全

初中物理知识凸透镜成像规律八种记忆方法

初中物理知识:凸透镜成像规律八种记忆方法 一、作图成像法 光学作图,是掌握光学内容的有效途径之一。因此,凸透镜成像规律完全可以利用三条特殊光线中的两条,而找到像点,这种方法适用于基础较好的学生,也可以作为实验后,强化知识的一种补充,也可以为那些要参加各种物理竞赛的学生,作为知识的一种拓宽。方法是过物体上的一点,画出三条特殊光线中的任意两条,然后找到光线通过凸透镜后相交的点,或者光线的反向延长线的交点,就是物体上该点的像点。再根据物体与主光轴的垂直关系,画出像也与主光轴垂直,就可以画出虚实像。还可以借此介绍虚实像。 本文列举两种利用作图法探究成像规律,作图在下: 两条光线:(1)过光心的光线方向不变;(2)平行于主光轴光线通过焦点。 这种方法适合学习能力较好的学生,初二学生接受起来可能有些困难,可以在初三第一轮复习时,帮助学生记忆,减轻复习时的学生的记忆压力。 二、光路可逆法 光路可逆性是光学的一个重要知识点,学生对这个知识也是记忆犹新。具体方法是先根

据作图法作出一种成像规律的图后,提醒学生从光路可逆性来考虑问题,把作出来的图,从反面看一下,又是什么成像规律这样所有的成像规律,就可以从光路可逆性来记住规律。下图中就是利用光路可逆性,完成两个成像规律! 这种方法理解层次较高,学生理解起来也很难,可以作为新课以后的辅助练习。 三、童话故事记忆法 一个天气晴朗、阳光明媚的冬天,唐僧师徒一行四人,为取真经,他们继续向西方徒步前行。他们来到一个山洞中休息吃饭。山洞前有一个大的冰山,冰山中间厚、边缘薄。孙悟空到外面弄了一些吃的回到山洞前,他看到冰山后面的山洞里,也有一只倒立、缩小的孙悟空,他以为是妖精,又来吃唐僧的肉了,连忙拿出金箍棒,准备降服妖精。这时,冰山后的孙悟空也拿出小金箍棒。孙悟空连忙向前冲去,准备与之决斗。这时,孙悟空发现,妖精好像怕自己似的,连忙向远处逃去,而且变得很大,但还是倒立的。孙悟空大声呼道:“妖精,哪里逃”忙连翻几个筋斗,但有冰山挡着,翻到冰山前时,山洞中的“妖精”没有了! 这时,在山洞中刚睡着的猪八戒被孙悟空的叫声惊醒了,连忙从山洞中出来叫道:“猴哥,哪里有妖精”出来一看,看到冰山外有一个身材魁梧的孙悟空,哈哈大笑到:“猴哥,你又在变戏法哄人了,让我来教训你一下!”连忙拾起钯子,向孙悟空打去,没打到孙悟空,把冰山打碎了,孙悟空又变成了原来一样大小!同学们,你们知道他们师哥俩分别看到了什么吗同学们,谁能把刚才的故事重述一遍

什么是形状记忆效应

什么是形状记忆效应 一说到形状,我们就会想到三角型,正方形等这些形状,很少有人了解到形状记忆,也不清楚什么是形状记忆效应。下面由给你带来关于形状记忆效应的相关信息,希望对你有帮助! 形状记忆效应的定义形状记忆效应是指发生马氏体相变的合金形变后,被加热到终了温度以上,使低温的马氏体逆变为高温母相而回复到形变前固有形状,或在随后的冷却过程中通过内部弹性能的释放又返回到马氏体形状的现象。 它是指具有一定形状的固体材料,在某种条件下经过一定的塑性变形后,加热到一定温度时,材料又完全恢复到变形前原来形状的现象。即它能记忆母相的形状 对于普通金属合金而言,当材料受到低于其屈服强度应力作用时,材料只会发生弹性变形,即当外力撤掉后材料依然能够恢复到原来的形状。但是当材料受到高于屈服点的应力时,材料会发生塑性变形,即在撤掉外力的作用下,材料依然不会恢复到原来的形状而发生永久变形。而形状记忆合金产生塑性变形后, 加热到某一温度之上, 能够回复到变形前的形状,即具有形状记忆效应(SME) 形状记忆效应的特性1、非线性 形状记忆效应的非线性主要是指形状记忆合金在拉伸作用下,合金的加热与冷却曲线并不重合,从而形成迟滞。如果加热与冷却曲线

不存在重合部分,则成为主迟滞,如上图3-1-3。如果加热与冷却曲线存在部分重合,则称为次迟滞,如曲线3-2-1,3-4-1。经历多次部分热循环后, 迟滞会发生移动。 2、热力学特性 形状记忆合金在拉伸过程中表现出的应力应变曲线与普通金属合金有较大的差异,在不同温度状态下的应力应变曲线也会发生显著差异,这主要是因为在拉伸过程中晶格变换及存在的相变过程现形状记忆效应的合金应具备以下三个条件 (1)马氏体相变只限于驱动力极小的热弹性型,即马氏体与母相之间的界面的移动是完全可逆的 (2)合金中的异类原子在母相与马氏体中必须为有序结构 (3)马氏体相变在晶体学上是完全可逆的 形状记忆效应可以分为三种(1)单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温度下变形,加热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。 (2)双程记忆效应 某些合金加热时恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应。 (3)全程记忆效应 加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状,称为全程记忆效应。 SMA的形状记忆效应源于热弹性马氏体相变,这种马氏体一旦

形状记忆合金综述

形状记忆合金 摘要:扼要地阐述了形状记忆合金机理、常用制备方法、介绍了形状记忆合金的发展前景。 关键词:形状记忆合金、形状记忆效应、NiTi、锻造、热挤压、轧制、拉拔、冷加工、粉末成形、包套碎片挤压成形、溅射沉积薄膜 引言:形状记忆合金是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性变形并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应。研究表明,很多合金材料都具有SME,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。到目前为止,应用最多的是Ni2Ti合金和铜基合金。 形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑,高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 1 形状记忆效应的机理 具有马氏体逆转变,且M s与A s温度相差很小的合金,将其冷却到M s点一下,马氏体晶核随着温度下降逐渐长大,温度上升的时候,马氏体相又反过来同步地随温度升高而缩小,马氏体相的数量随温度的变化而发生变化,这种马氏体称为热弹性马氏体。 在M s以上某一温度对合金施加外力也可引起马氏体转变,形成的马氏体称为应力诱发马氏体。有些应力诱发马氏体也属弹性马氏体,应力增加时候马氏体长大,反之,马氏体缩小,应力消除后马氏体消失,这种马氏体称为应力弹性马氏体。应力弹性马氏体形成时会使合金产生附加应变,当除去应力时,这种附加应力也随之消失,这种现象称为超弹性或者伪弹性。 将母相淬火得到马氏体,然后使马氏体发生塑性变形,变形后的合金受热时,马氏体发生逆转变,开始回复母相原始状态,唯独升高至A f时,马氏体消失,合金完全恢复到母相原来的形状,呈现形状记忆效应。如果对母相施加应力,诱发其马氏体形成并发生形变,随后逐渐减小应力直至除去时,马氏体最终消失,合金恢复至母相的原始形状,呈现伪弹性。 2 形状记忆合金的加工方法 加工工艺:锻造→热挤压→轧制和拉拔→冷加工→粉末成型→

形状记忆材料

形状记忆材料 一、材料简介 形状记忆材料是指具有形状记忆效应的工程材料,是一种智能型多功能材料,集敏感和驱动功能于一体,输入热量就可对外做功。在各工程技术、医学领域有着广阔的应用前景。 该材料是具有一定形状的固体在一定条件下经一定塑性变形后,当加热至一定温度时又可完全恢复至原形状的新型材料。即它能记忆母象的形状,具有SME 的合金,称为记忆合金(SMA)。 形状记忆效应是1951年美国Read等人在AUCD合金中首先发现的,1953年在 R8-合金中也发现了同样现象,但当时并没有过多的引人注目。直到1964年美国Buehler等人在Ti-Ni合金中发现形状记忆效应后,该新型材料才受到世界瞩目,科学家们才逐步开展起对它的研发和利用。20世纪60年代中期出现了Ti-Ni合金制造的人造卫星天线和能量转换热机。1970年在形状记忆合金历史上有两项重大突破:一是Ti-Ni合金管接头在F14飞机油压管路连接上大量应用,这是形状记忆合金的第一个批量产品;二是日本大阪大学清水和大塚对所发现的形状记忆合金进行综合研究后发现这些合金有共性:它们都有热弹性马氏体相变。 形状记忆合金的制造一般需要熔铸、加工、成形、形状记忆处理等几大步骤。形状记忆高分子的制法与普通高分子的制法基本相同,既可以采用浇注法直接制得制品,也可以采用双螺杆挤出机,先制得粒料然后再注射成型。对于热塑性的形状记忆高分子多采用先制成粒料再成型的方法。成型前粒料必须除去水分,否则会使物性下降,外观变差。对于热固性的形状记忆高分子则多采用浇注法、固化脱模后硫化即得具有“原始形状”的制品,再经二次成型得形状记忆高分子。 制造工艺图如下: 铸锭均匀化热锻热轧 热旋热拉最终热处理 中间退火冷拉

形状记忆合金

形状记忆合金 摘要:形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应以及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性,使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用,对其本构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 关键字:形状记忆合金制备应用研究进展 1 形状记忆合金简介 1.1 形状记忆材料 是指具有形状记忆效应(shape memory effect,简称SME)的材料。形状记忆效应是指将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后,再对材料施加适当的外界条件,材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。通常称有SME的金属材料为形状记忆合金(shape memory alloys,简称SMA)。研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。已发现的形状记忆合金种类很多,可以分为Ti-Ni系、铜系、铁系合金三大类。目前已实用化的形状记忆合金只有Ti-Ni系合金和铜系合金。 到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。 1.2 形状记忆合金效应分类 1.2.1 单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温度下变形,加热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。 1.2.2 双程记忆效应 某些合金加热时恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应。 1.2.3 全程记忆效应 加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状,称为全程记忆效应。 2 形状记忆合金的制备

形状记忆高分子材料

形状记忆高分子材料 引言 形状记忆高分子材料(SMP)作为一类智能材料,因其可以在适当的刺激条件(如温度、光、电磁或溶剂等)下,响应环境变化,而相应发生形状转变的能力,为解决科学技术难题带来了一种新的方法。1950年,第一次报道了具有形状记忆效应的交联聚乙稀聚合物,并在文中描述了具体的表征方法。这类形状记忆高分子材料与其它形状记忆材料如形状记忆合金和陶瓷相比,具有变形量大、赋形容易、响应温度易于调整,质量轻、价格低、以及易加工成型等优点。而且易于设计成具有良好的生物相容性、可生物降解性的生物材料,比如手术缝合线、支架、心脏瓣膜、组织工程、药物释放、矫形术及光学治疗等。 1.形状记忆高分子材料的分类 SMPs根据刺激响应的不同可分为热致型,电磁致型,光致型,化学型以及水致型,其中热致型是研究最广也是研究最成熟的一种高分子材料。热致型SMPs 由固定相和可逆相两部分组成,其中固定相通常是由化学交联或物理交联点构成,其可以决定初始形变;可逆相通常由结晶结构构成,可随温度变化而进行可逆的软硬化转变。 1.1 热致型SMP 热致型SMP是指材料在初始条件下开始受热,当加热温度达到相转变温度时,同时给材料施加外应力,然后再外力不变的情况下,将温度迅速下降至室温,材料会保持暂时形状,即使在撤去外应力后材料依旧可保持这种状态,直到再次在无应力条件下加热,温度再次达到相转变温度时,材料才会自发地恢复到初始形状。以聚氨酯为例其可以通过改变嵌段共聚物的成分和比例,来改变聚氨酯材料物理化学性质、生物相容性、组织相容性,以及可生物降解性质。形状记忆聚氨酯由软段和硬段组成,其中硬段主要由二异氰酸酯和扩链剂组成,因此刚度比较大,抑制了材料变形过程中大分子链的塑性滑移;软段主要由聚酯多元醇或聚醚多元醇等线性分子组成,因此能够进行较大的形变.一般情况下,在温度增加到软段的转变温度之上时形状记忆聚氨酯材料处于高弹态,而且软段微观布朗运动的加剧,致使材料容易变形,此时因为硬段还处于玻璃态,所以阻止了分子链滑移的同时产生了一个内部的回弹力;当温度从冷却的温度增加到软段的转变温度以上时,硬段储存的应力释放,进而导致了材料能够回复到初始形变。但是并非所有的聚氨酯都具有形状记忆效应,只有当软硬段分子量控制在一个的合适范围内时,聚氨酯才具备形状记忆效应.

记忆合金的原理及应用

记忆合金的原理及应用 摘要:随着科技的发展,带动了一系列新型材料的发展,记忆合金也得到快速的发展。由于其优良的特性。像:弯曲量大,塑形高,在记忆温度下恢复以前的形状,达到某一温度时内部晶体结构改变,其表现外部形状也改变。在各个方面有着广泛的用途。 关键字:记忆合金原理分类应用 上个世纪70年代,世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。记忆合金是一种颇为特别的金属条,它极易被弯曲,我们把它放进盛着热水的玻璃缸内,金属条向前冲去;将它放入冷水里,金属条则恢复了原状。在盛着凉水的玻璃缸里,拉长一个弹簧,把弹簧放入热水中时,弹簧又自动的收拢了。凉水中弹簧恢复了它的原状,而在热水中,则会收缩,弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩,收缩再拉开。这些都由一种有记忆力的智能金属做成的,它的微观结构有两种相对稳定的状态,在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状,在较低的温度下合金可以被拉伸,但若对它重新加热,它会记起它原来的形状,而变回去。这种材料就叫做记忆金属(memory metal)。它主要是镍钛合金材料。例如,一根螺旋状高温合金,经过高温退火后,它的形状处于螺旋状态。在室温下,即使用很大力气把它强行拉直,但只要把它加热到一定的“变态温度”时,这根合金仿佛记起了什么似的,立即恢复到它原来的螺旋形态。这只是利用某些合金在固态时其晶体结构随温度发生变化的规律而已。例如,镍-钛合金在40℃以上和40℃以下的晶体结构是不同的,但温度在40℃上下变化时,合金就会收缩或膨胀,使得它的形态发生变化。这里,40℃就是镍-钛记忆合金的“变态温度”。各种合金都有自己的变态温度。上述那种高温合金的变态温度很高。在高温时它被做成螺旋状而处于稳定状态。在室温下强行把它拉直时,它却处于不稳定状态,因此,只要把它加热到变态温度,它就立即恢复到原来处于稳定状态的螺旋形状了。关于记忆合金的原理现在还不十分清楚。一般认为,记忆合金由复杂的菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时,就会发生形状恢复的记忆。而当记忆合金恢复原形时伴随产生极大的力,镍钛诺合金高达 60公斤平方毫米,远比最初变形时加的力大。一般说来,可达原变形的十倍,这就意味着输出的能量比输入的能量大得多。科学家对此无法解释,物理学家罗沙尔说:“热力学定律一点没有错的地方,但这些定律就是不适合于镍钛诺……”。目前,很多学者认为,记忆合金之所以能恢复原来的形状,是由于“记忆因子”的作用。通过相变过程自由能的研究与体积关系推导“记忆因子”。 尽管,记忆合金具体原理人不明确,但其应用已相当普遍。根据记忆合金的恢复特性人们将记忆合金分为了三类。 (1)单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温度下变形,加热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。 (2)双程记忆效应 某些合金加热时恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应。 (3)全程记忆效应 加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状,称为全程记忆效应。

磁控形状记忆合金磁力性能及作动器原理

磁控形状记忆合金磁力性能及作动器原理 磁控形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy)在磁场作用下所表现出的低能量诱发相变、大恢复应变、大输出应力、高响应频率和可精确控制的特性,使之有可能成为土木工程结构振动控制理想的驱动与传感材料。针对这一问题,论文通过描述MSMA材料的变形机制,以及磁场、应变、应力之间的函数关系,分析了磁控形状记忆合金在工程结构振动控制应用中需要解决的问题,提出了磁控形状记忆合金在工程结构振动控制领域中应用前景。 标签:磁控形状记忆合金;磁力性能;振动控制;本构关系 1.MSMA变形机理 磁控形状记忆合金既有传统记忆合金特有的热弹性马氏体相变,也有铁磁相和顺磁相之间的居里转变。磁控形状记忆合金的磁致应变可以通过两种方法获得[1],一种是由磁场诱发从母相到马氏体的相变(类似于应力诱发马氏体相变),这种情况一般需要非常大的磁场,例如需要1.29T的磁场才能诱发合金的马氏体相变;另外一种是铁磁控马氏体在磁场作用下的孪晶变体再取向(类似于应力促使马氏体孪晶再取向,与传统的磁致伸缩机制无关),这种情况需要的磁场比前者小得多,而且可以得到较大的应变量,例如在300K时,诱发Ni48.8Mn29.7Ga21.5合金马氏体变体再取向得到9.5%的磁致应变,只需0.13T 的磁场。所以有关铁磁形状记忆合金的研究大多采用第二种机制,可以利用较小的磁场获得较大的应变。 在高对称性母相中,马氏体成核所产生的应变主要是通过滑移或者变形孪晶变体界面的移动来消除(可以大大降低马氏体与周围区域的应变能)。在有序合金中,与滑移变形相比,孪晶界面的移动不需破坏原子键,需要的能量较低,因此,孪晶界面的移动要比滑移更容易发生。孪晶界面移动实现的孪晶变体的择优取向将产生较大的宏观应变。 磁控形状记忆效应的必要条件是马氏体的各向异性能大于孪晶界移动所需的能量,而且易磁化方向在孪晶界两边不同,在这种情况下施加磁场将在孪晶界两边产生Zeemna能的 差异,这个能量差异对孪晶界施加压力,因 而易磁化方向与外磁场方向相同的孪晶单变体将长大,磁场诱发孪晶界移动的结果是产生一个大的应变,这效应完全发生在磁控形状记忆合金的马氏体。 磁控形状记忆合金的形状记忆效应不是通过温度的改变而是通过磁场变换达到的,也就是说,在磁场作用下发生磁诱发相变,这个动作是瞬时进行的。所以,磁控形状记忆合金不仅具有普通形状记忆合金应变、应力大的优点,而且具有反应迅速、响应频率高的优点,可以应用于各种混合系统、定位系统、减震器、

形状记忆合金

形状记忆合金性能及其应用综述 引言:形状记忆合金形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应 以及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性,使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用,对其本构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。本文综合了自1971年以来国内外众多科学家对形状记忆合金做出的各方面的研究,并做出简要评价,提出自己的看法和本课题研究内容,为对形状记忆合金的应用研究提供一定参考。 国内外研究现状: 1、SMA材料种类研究现状 自上个世纪30年代人们发现Au-Cd合金具有记忆效应以来,进过几十年的研究,发现的形状记忆合金按相变特征类,可分成如下几个系列[1]: 1、由热弹性马氏体相变呈现形状记忆效应的合金 1) TiNi系列,发生体心立方——无公度相——菱方R相——单斜BI9相变。包括TiNi、TiNiFe、TiNiCu、TiNiNb(宽滞后)、TiNiCo等。 2) β铜基合金系,包括:Cu-Al-Ni(Cu-Al-X=Ti或Mn),发生体心立方—近正交γ1’(2H)或单斜β1’(18R1), γ1’—单斜β1”(18R2),β1”--单斜α1, β1’--单斜α1相变(视应力大小而定);Cu-Zn-Al-X(Cu-Zn-Al-X,X=Mn或Ni等),发生体心立方(β2、DO3或Lα1)--单斜9R或18R相变;其它,如Cu-Zu和Cu-Zn-X (X=Si、Sn、Au等)。 3)其它有色合金系,包括:Au-Cd、Ag-Cd、In-Ti、Ti-Nb、Co-Ni、Ni-Al等。 4) Fe3Pt(γ—α’,γ—fct)和Fe-30at%Pd(γ—fct)。 5) Fe-Ni-Co-Ti系,发生时效γ一薄片状α’(bcc和bct)马氏体相变,如Fe-33Ni-l0Co-4Ti、Fe-31Ni一I0Co-3Ti及Fe-33Ni-l0Co-(3~4)Ti-Al等。 2、由非热弹性马氏体相变呈现形状记忆效应的合金 1) Fe-MIn-Si系,发生γ一六方ε相变,包括Fe-30Mn-1Si(单晶)、Fe-(28~33)Mn-(4~6)Si、Fe-Mn-Si-Ni-Cr、Fe-14Mn-6Si-5Ni-9Cr、Fe-20Mn-5Si-5Ni-8Cr、Fe-Mn-Si-9C、Fe-8Mn-6Si-6Ni-13Cr- 12Co等。 2) Fe-Ni-C系,发生γ一薄片状α’马氏体相变,如Fe-3INi-0.4C 和Fe-(26~28)Ni-12Co-4Al-0.4C。 其中Ni-Ti基合金的形状记忆效应最佳,是重要的形状记忆材料。Ni—Ti中具有多种相变:无公度相变、R相变(马氏体型)、马氏体相变、沉淀。 2形状记忆合金性能研究现状 虽然早在上个世纪30年代,人们就发现了一些合金的形状记忆效应,但是直到70年代muller等人提出SMA材料的本构关系模型以来,有关形状记忆合金的机理和本构模型的研究才取得了一定的进展[2]。SMA的模型可大致分为三类:微观热力学模型、宏观现象学模型和基于微观力学的宏观模型。 微观热力学模型有助于了解材料宏观特性的微观机理,揭示SMA的物理本质。微观热力学模型主要有从相界运动的动力学角度给出的本构模型和以能量耗散理论为依据的细观力学模型。Patoor[3]等人首先从微观角度研究了SMA的本构

形状记忆型高分子原理和制备方法总结

1、形状记忆高分子定义 形状记忆高分子(Shape Memory Polymer)SMP材料是指具有初始形状的制品,在一定的条件下改变其初始形状并固定后,通过外界条件(如热、光、电、化学感应)等的刺激,又可恢复其初始形状的高分子材料。 2、记忆的过程 SMP记忆过程主要描述如下的循环过程: 2.1引发形状记忆效应的外部环境因素: 物理因素:热能,光能,电能和声能等。 化学因素:酸碱度,螯合反应和相转变反应等。 2.2 状记忆高分子分类 故根据记忆响应机理,形状记忆高分子可以分为以下几类: 1)热致感应型SMP 2)光致感应型SMP 3)电致感应型SMP 4)化学感应型SMP 3、高分子的形状记忆过程和原理 3.1形状记忆聚合物的相结构 3.2产生记忆效应的内在原因 需要从结构上进行分析。由于柔性高分子材料的长链结构,分子链的长度与直径相差十分悬殊,柔软而易于互相缠结,而且每个分子链的长短不一,要形成规整的完全晶体结构是很困难的。

这些结构特点就决定了大多数高聚物的宏观结构均是结晶和无定形两种状态的共存体系。如PE,PVC等。高聚物未经交联时,一旦加热温度超过其结晶熔点,就表现为暂时的流动性质,观察不出记忆特性;高聚物经交联后,原来的线性结构变成三维网状结构,加热到其熔点以上是,不再熔化,而是在很宽的温度范围内表现出弹性体的性质,如下图所示。 3.3 形状记忆过程

4、热致感应型形状记忆高分子 定义:在室温以上一定温度变形并能在室温固定形变且长期存放,当再升温至某一特定响应温度时,能很快恢复初始形状的聚合物。 这类SMP一般都是由防止树脂流动并记忆起始态的固定相与随温度变化的能可逆地固化和软化的可逆相组成。 固定相:聚合物交联结构或部分结晶结构,在工作温度范围内保持稳定,用以保持成型制品形状即记忆起始态。 可逆相:能够随温度变化在结晶与结晶熔融态(Tm)或玻璃态与橡胶态间可逆转变(Tg),相应结构发生软化、硬化可逆变化—保证成型制品可以改变形状。 4.1热致SMP形状记忆过程 以热塑性SMP为例: (1)热成形加工:将粉末状或颗粒状树脂加热融化使固定相和软化相都处于软化状态,将其注入模具中成型、冷却,固定相硬化,可逆相结晶,得到希望的形状A,即起始态。(一次成型) (2)变形:将材料加热至适当温度(如玻璃化转变温度Tg),可逆相分子链的微观布朗运

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