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在罗斯教授的实验室里工作了一段时间,方纪新感到自己的动手能力有了很大的提高。(提供最新章节阅读>。
中国学生思维能力强于动手能力,是普遍现象。
能有这样的机会在这样高水平的实验室里学习,提高,真是万幸。
一段时间的摸索后,方纪新现,自己对于核物理学的学习热情,渐渐的被材料物理学所代替。
从科学历史展的角度来讲,每一次新材料的产生和现,都会为人类社会的进步提供极大的动力。
远得不说,如今流行的纳米技术,就是物理材料学研究的新领域。
而方纪新因为某种莫名的原因,对此产生了极其浓厚的兴趣。
金属具有记忆,是一个偶然的现!
6o年代初,美国海军的一个研究小组从仓库领来一些镍钛合金丝做实验,他们现这些合金丝弯弯曲曲,使用起来很不方便,于是就把这些合金丝一根根拉直。
在试验过程中,奇怪的现象生了,当温度升到一定的数值时,这些已经拉直的镍钛合金丝突然又恢复到原来的弯曲状态。
他们都是善于观察的有心人,又反复做了多次试验,结果证实了这些细丝确实具有“记忆”。
美国海军研究所的这一现,引起了科学界的极大兴趣,大量科学家对此进行了深入的研究。
现铜锌合金、铜铝镍合金、铜钼镍合金、铜金锌合金等也都具有这种奇特的本领。
人们可以在一定的范围内,根据需要改变这些合金的形状,到了某一特定的温度,它们就自动恢复到自己原来的形状,而且这“改变——恢复”可以多次重复进行,不管怎么改变,它们总是能记忆自己当时的形状,到了某一特定的温度,就丝毫不差地原形再现。
人们把这种现象叫作形状记忆效应,把具有这种形状记忆效应的金属叫作形状记忆合金,简称记忆合金。
为什么这些合金能具有这种形状记忆效应?
它们是怎样记住自己的原形?
用一般金属学理论、自由电子理论是难以解释合金的这种记忆效应的。
记忆合金在一定的温度条件下能回复到原形,却为核外电子的运动——随温度变化的运动,提供了绝佳的例证。
众所周知,合金的形成是在高温条件下液态金属的互熔。
由于液态金属的结构元的排异,导致了这种元素的结构元与另一种金属的结构元相互均布,凝固后,其微观结构是不同种类的结构元成比例的有序排列。
而电磁力是构成合金物体的主要内聚力。
电磁力是由价和电子的运转所形成,而电子的运转率随温度条件而变化的,所以,物体内的电磁力大小、方向、作用点也是随温度条件而变化。
由此导致了金属物体的内力随温度条件而变化,只是这些变化在小温差范围内不明显,只有在较大温度变化几百摄氏度时才有表现。
一般金属在受力后,能产生塑性变形,如一根铁丝被折弯了,在折弯部位,电磁力受到外力的干扰,导致产生电磁力的价和电子的运转平面作出微量调整,一次塑性变形就完成了。
记忆合金由于是不同种类的结构元相互掺和均布,尽管结构元的个子、电磁力的大小不同,但各自都加快了自身的价和运转,在一定的温度条件下相邻相安。
在受到外力后,电磁力受到外力的干扰,价和电子的运转平面作出微量角度调整,物体产生塑性变形,在此塑性变形中,部分调整后的价和电子的运转是不舒展的。
当温度条件变化时价和电子的率随之变化,温度回复到相安舒展的转变温度条件时,不舒展的价和电子的运转立即回复到当时的率,电磁力随之生变化,使相邻结构元的价和运转也都作出相应的调整,全部回复到原来的舒展状态,于是整个物体也都回复到了原来的状态。
这就是记忆合金的记忆过程。
其实,金属的记忆早就被现:把一根直铁丝弯成直角9o°,一松开,它就要回复一点,形成大于9o°的角度。
把一根弯铁丝调直,必须把它折到过18o°后再松开,这样它就能正好回复到直线状态,这就是中国成语中所讲的矫枉过正。
其中,记忆力更好的合金就是弹簧,这里所说的是钢制弹簧,钢是铁碳合金弹簧牢牢地记住了自己的形状,外力一撤除,马上回复到自己的原来的样子,只是弹簧的记忆温度很宽,不像记忆合金这样有一个特定的转变温度,从而有了一些特别的功用。
利用记忆合金在特定温度下的形变功能,可以制作多种温控器件,可以制作温控电路、温控阀门,温控的管道连接。
人们已经利用记忆合金制作了自动的消防龙头——生失火时,温度升高,记忆合金随温度变化而变形,从而使阀门开启,喷水救火。
制作了机械零件的连接、管道的连接,飞机的空中加油的接口处就是利用了记忆合金。
两机油管套结后,利用电加热改变温度,接口处记忆合金变形,使接口紧密滴水油不漏。
制作了宇宙空间站的面积几百平米的自展天线——先在地面上制成大面积的抛物线形或平面天线,折叠成一团,用飞船带到太空,温度转变,自展成原来的大面积和形状。
现如今,记忆合金目前已展到几十种,在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着用途,而且展趋势十分可观,它将大展宏图,造福于人类。
正是基于对金属材料记忆特性的深入了解,有人曾经设想,工业化制造和生产一种记忆金属。使之对于机械加工、修补、以及材料再生挥巨大的影响。
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