上游充通大睾 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1935 987 2006 材料与文明 赵冰冰 材料科学与工程学院 2016
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 1896 1935 1987 2006 材料与文明 赵冰冰 材料科学与工程学院 2016
⑧ 形状记忆材料(shape memory materials,简称SMM): 是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成 另一种形状后，通过热、光、电等物理刺激或化学刺 激的处理又可恢复成初始形状的材料。 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 形状记忆材料(shape memory materials，简称SMM)： 是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成 另一种形状后，通过热、光、电等物理刺激或化学刺 激的处理又可恢复成初始形状的材料
周 形状记忆材料的发现 1932 1938 1951 哈佛大学的研究 人员在一种铜锌 美国里德等人在 瑞典人欧勒特在 合金中发现了一 金镉合金的研究 观察某种金镉合 种随温度的升高 中发现该合金的 金的性能时首次 和降低而逐渐增 形状记忆效应， 发现形状记忆效 大或缩小的形状 随后在铟钛合金 应。 变化，但当时并 中也发现了形状 未引起人们的重 记忆效应。 视。 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 形状记忆材料的发现 1932 1938 1951 瑞典人欧勒特在 观察某种金镉合 金的性能时首次 发现形状记忆效 应。 哈佛大学的研究 人员在一种铜锌 合金中发现了一 种随温度的升高 和降低而逐渐增 大或缩小的形状 变化，但当时并 未引起人们的重 视。 美国里德等人在 金镉合金的研究 中发现该合金的 形状记忆效应， 随后在铟钛合金 中也发现了形状 记忆效应
周 形状记忆材料的发现 1962 1963 1970 美国海军军械研 人们在铜铝镍合 究所成员研究镍 军械研究所宣布 金中也发现了形 钛合金时无意发 在镍钛合金丝中 状记忆现象，并 现被弯曲的镍钛 发现了形状记忆 明确这种现象是 合金丝靠近雪茄 效应。 能产生热弹性马 火焰的部分自己 氏体相变的合金 伸直了。 所共有的特性。 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 1962 1963 1970 美国海军军械研 究所成员研究镍 钛合金时无意发 现被弯曲的镍钛 合金丝靠近雪茄 火焰的部分自己 伸直了。 军械研究所宣布 在镍钛合金丝中 发现了形状记忆 效应。 人们在铜铝镍合 金中也发现了形 状记忆现象，并 明确这种现象是 能产生热弹性马 氏体相变的合金 所共有的特性。 形状记忆材料的发现
形状记忆材料的发现 60年代初的一天，美国海军军械实验室的研究人员领来 了一批镍钛合金丝，也许是制造过程中处理不当，合金丝被 弄弯了，他们只能一根一根地将合金丝校直。有人顺手把校 直的合金丝堆放在炉子的旁边。这时意外的事情发生了，一 些校直的的合金丝在炉温的烘烤下，不一会儿就恢复到原来 弯曲的形状。于是不得不重新校直合金丝。起初，他们没有 在意，还是把校直的合金丝堆放在炉旁，结果合金丝又弯曲 了，这种现象重复出现了多次，直到人们把校直的合金丝换 了一地方堆放，不再受到炉温的烘烤以后，合金丝才继续保 持挺直的形状。 军械实验室的研究人员紧紧地抓住了上述的意外的事情， 开展反复的实验研究，终于发现含50%镍和50%钛的合金在温 度升高40℃以上时，能“记住”自己原来的形状。 科学家把这种现象叫做形状记忆效应，具有记忆功能的合金称为形状记忆合金。 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 60年代初的一天，美国海军军械实验室的研究人员领来 了一批镍钛合金丝，也许是制造过程中处理不当，合金丝被 弄弯了，他们只能一根一根地将合金丝校直。有人顺手把校 直的合金丝堆放在炉子的旁边。这时意外的事情发生了，一 些校直的的合金丝在炉温的烘烤下，不一会儿就恢复到原来 弯曲的形状。于是不得不重新校直合金丝。起初，他们没有 在意，还是把校直的合金丝堆放在炉旁，结果合金丝又弯曲 了，这种现象重复出现了多次，直到人们把校直的合金丝换 了一地方堆放，不再受到炉温的烘烤以后，合金丝才继续保 持挺直的形状。 军械实验室的研究人员紧紧地抓住了上述的意外的事情， 开展反复的实验研究，终于发现含50%镍和50%钛的合金在温 度升高40℃以上时，能“记住”自己原来的形状。 科学家把这种现象叫做形状记忆效应，具有记忆功能的合金称为形状记忆合金。 形状记忆材料的发现
图 形状记忆材料的发现 1984 1988 1989 法国CDFChimie 日本的可乐丽公司 公司开发出了一种 合成出了形状记忆 日本杰昂公司 新型材料聚降冰片 聚异戊二烯。同年 开发出了以聚 烯，该材料的分子 ,日本三菱重工开 酯为主要成分 量很高(300万以 发出了由异氰酸酯 的聚酯一一合 上)，是一种典型 ，多元醇和扩链剂 金类形状记忆 的热致型形状记忆 三元共聚而成的形 聚合物。 聚合物 状记忆聚合物PUR 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 1984 1988 1989 法国CDFChimie 公司开发出了一种 新型材料聚降冰片 烯，该材料的分子 量很高（300万以 上），是一种典型 的热致型形状记忆 聚合物 日本的可乐丽公司 合成出了形状记忆 聚异戊二烯。同年 ，日本三菱重工开 发出了由异氰酸酯 ，多元醇和扩链剂 三元共聚而成的形 状记忆聚合物PUR 。 日本杰昂公司 开发出了以聚 酯为主要成分 的聚酯——合 金类形状记忆 聚合物。 形状记忆材料的发现
© 形状记忆材料的种类 形状记忆合金 形状记忆陶瓷 形状记忆材料 形状记忆聚合物 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 形状记忆材料的种类 形状记忆合金 形状记忆陶瓷 形状记忆聚合物 形状记忆材料
·形状记忆效应 ·马氏体相变 ·形状记忆机理 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering • 形状记忆效应 • 马氏体相变 • 形状记忆机理
图 形状记忆效应 具有一定形状（初始形状）的固体材料，在某一 低温状态下经过塑性变形后（另一形状），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，这种效应称为形状记忆效应。 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 形状记忆效应 具有一定形状（初始形状）的固体材料，在某一 低温状态下经过塑性变形后（另一形状），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，这种效应称为形状记忆效应
对于普通金属材料， 受到外力作用时，当应力 B 超过屈服强度时，产生塑 A 加教 性变形，应力去除后，塑 性变形永久保留下来，不 能恢复原状。 卸载 形状记忆效应，如左 图，材料加载过程中，应 变随应力增加，OA段为弹 性变形的线性段，AB为非 加热 应变/% 线性段，由B点卸载时，残 余应变为OC,将此材料在 一定温度加热，则残余应 形状记忆效应示意图 变降为零，材料全部恢复 原状。 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 形状记忆效应示意图 对于普通金属材料， 受到外力作用时，当应力 超过屈服强度时，产生塑 性变形，应力去除后，塑 性变形永久保留下来，不 能恢复原状。 形状记忆效应，如左 图，材料加载过程中，应 变随应力增加，OA段为弹 性变形的线性段，AB为非 线性段，由B点卸载时，残 余应变为OC，将此材料在 一定温度加热，则残余应 变降为零，材料全部恢复 原状