三十一、试验中的新发现（1/2）

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。[ ]

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，方纪新发现，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。

从科学历史发展的角度来讲，每一次新材料的产生和发现，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，是一个偶然的发现！

60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，他们发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，奇怪的现象发生了，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发现，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。

发现铜锌合金、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，而电子的运转速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速率随之变化，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速率，电磁力随之发生变化，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，金属的记忆早就被发现：把一根直铁丝弯成直角（90°），一松开，它就要回复一点，形成大于90°的角度。

把一根弯铁丝调直，必须把它折到超过180°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。（棉花糖小说网 Www. 提供Txt免费下载）( 就爱看书网)

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――发生失火时，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，记忆合金目前已发展到几十种，在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着用途，而且发展趋势十分可观，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、以及材料再生发挥巨大的影响。